撒哈拉沙漠极端高温下坎大吉水电站大体积混凝土温控研究

　　摘要：坎大吉水电站位于撒哈拉沙漠南部边缘的尼日尔，该国年平均气温在 30℃以上，个别月份的最高气温能够达到 50 摄氏度。面对这种极端高温天气，大体积混凝土施工必然要采取特殊的施工技术和严格的管理措施，才能避免水电站混凝土结构出现裂缝等质量问题。本文首先介绍了工程基本信息，随后从混凝土配合比的优化设计、混凝土运输及浇筑温度的控制等方面，简要分析了大体积混凝土温控技术措施。最后结合个人经验，总结了几点极端高温下混凝土养护技巧。

　　关键词：水电站；沙漠；高温；大体积混凝土；温度控制

　　引言：对大体积混凝土施工质量产生影响的温度因素，主要来自于两个方面。其一是来自内部，因为水化热产生的热量。其二是来自外部，在极端高温天气下，外部高温空气会加速混凝土表面水分蒸发，因为失水过快，出现裂缝。由于坎大吉水电站所在位置及其自然环境的特殊性，本文重点从外部高温对大体积混凝土产生的影响，以及相应的温控措施展开分析。

　　1.工程概况

　　尼日尔坎大吉水电站位于撒哈拉沙漠南缘，平均降雨量为 315mm，平均蒸发量为 2560mm。尼日尔的年平均气温 30 度，4-5 月份为最热季节，白天气温可达 50 度，夜间气温 40 度。在此环境下混凝土施工采取何种温控技术成为最关键因素。通过从设计源头及砂石料等原材料运输存储、混凝土拌制运输、混凝土入仓施工和养护来控制混凝土最高温度，确保混凝土浇筑质量，防止坝体内部产生裂缝。

　　2.大体积混凝土温控技术措施

　　2.1 科学设计混凝土的配合比

　　在生产混凝土时，各类基础材料（水泥、骨料、砂）的配合比例，除了直接影响混凝土的强度、极限拉伸值等指标，对混凝土在不同温度环境下的性能表现也会产生较为明显的影响。通过优化配合比，可以显著改善大体积混凝土在高温环境下的适应性，从而降低出现温度裂缝以及其他质量缺陷的概率。选择合适的外加剂，能够对混凝土性能有明显的改良。

　　2.2 严格控制拌合楼出机口温度

　　骨料作为混凝土的重要组成材料之一，在拌和前应检查并调整其含水率。如果骨料的含水率在 10%以上，就需要提前进行摊开、晾晒，将含水率控制在（6±2）%。在制备混凝土时，考虑到各类物料受到外界环境的影响，本身的温度较高，例如骨料、水泥的表面温度达到了 50℃以上。这种情况下，就需要提前采取预冷措施。还有一种常用的措施是使用冷水拌制混凝土，可以降低拌合楼出机口的混凝土温度。利用出机口的温度检测设备，保证混凝土的温度在 25℃以下。如果监测到温度偏高，则进料前需要进一步降低基础材料温度。但是在温控过程中，也要注意最低温度不得低于 10℃，否则可能会影响混凝土和易性，也增加拌和阻力。

　　2.3 加强对浇筑块最高温升的控制

　　根据《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018 中要求，大体积混凝土的最小结合尺寸不低于 1m。而在坎大吉水电站施工中，即便是采用分层浇筑的方式，每层的混凝土厚度也在 3m 以上。因此，在进行大体积混凝土的温度控制时，各个浇筑部位的温控要求实际上也存在差异。施工时间也是影响浇筑温度控制的一项重要因素。结合尼日尔的气候条件，每年4-5 月份为气温最高，每年的 1-2 月份气温最低。因此，如果是在 4-5 月份施工，那么温控要求更为严格。相反，如果在 1-2 月份施工，气温只有20-30℃，基本上不需要采取额外的温控措施。

　　为了避免浇筑混凝土时，发生热量倒灌的情况，要求浇筑时间尽可能的避免每天正午及午后时间段，利用早晨和傍晚，甚至是夜间，这种气温相对较低的时间段完成混凝土的浇筑。现场施工人员还要做好仓内温度监控。如果监控显示，仓内温度超过了 30℃，此时需要启用喷雾机，向仓内进行喷水，水雾蒸发可以带走大部分热量，达到降温效果。一般来说，雾滴直径不得超过 100μm，每小时的喷雾 1 次，每次喷雾时间不超过 2 分 钟。

　　2.4 改良混凝土浇筑工艺

　　混凝土浇筑方法也会对温度控制效果产生一定的影响。在极端高温环境下进行混凝土的浇筑作业，现场施工人员要采取特殊的管理措施。具体包括：（1）选择分层浇筑的方式，这样就可以形成若干个薄层，有利于混凝土自身的水化热尽快散出。同时，缩短间歇时间。（2）对于工程的不同部位，根据温度控制要求，灵活调整浇筑厚度。例如厂房坝段的垫层部分混凝土，浇筑厚度控制在 1.0m，而对于其他部位的浇筑厚度则需要控制在2.0-3.0m。（3）对于不同层厚的混凝土之间，间歇期也有较大差异。例如，1.0-1.5m 层厚，层间间歇时间 5d，然后才允许继续进行下一层的施工；而1.5m 以上层厚，要求间歇时间不得低于 7d。

　　2.5 混凝土运输及浇筑时的温度控制

　　在坎大吉水电站主体工程施工时，现场所需的混凝土采用自卸车运输的方式供给。在拌合楼与施工现场之间规划好运输路线，保证拌合楼生产的混凝土，可以在最短时间内运输到施工现场。在混凝土运输时，考虑到外界高温天气，也需要采取温控措施，保证运输途中不会出现混凝土变质问题。例如，根据拌合楼的生产能力，以及现场施工速度，科学安排运输车的数量，尽量使用大吨位的自卸汽车，运输能力不低于 6.0m3。运输车带有遮阳棚，储料罐包裹隔热被。运输车进入拌合楼时，提前进行喷雾降温。

　　3.极端高温环境下大体积混凝土的养护

　　3.1 养护技巧

　　大体积混凝土浇筑完成后，养护工作必须立刻跟进，最大程度上减少混凝土表面与外界空气直接接触，或是被阳光直晒。养护时间不应低于28d，根据混凝土的实际情况可以适当延长养护期限。在具体的养护技术上，现场养护人员也要加以注意：（1）混凝土表面的湿润养护，必须采用连续养护的方式进行，保证养护期内混凝土表面始终处于湿润状态。采用喷雾或洒水的方式，也可以在混凝土表面覆盖一定厚度的草垫，然后用水管在草垫上浇水。（2）对于混凝土与模板相接部位，可以从上部采用滴流的方式，让水分沿着缝隙向下渗流。这样也方便后期拆除模板。

　　3.2 表面保护

　　混凝土表面直接与外部高温空气接触，因此也是温控的重点内容。养护人员除了按照相关要去做好混凝土的整体养护外，拆除模板后还要注意检查混凝土表面有无裂缝。另外，尼日尔位于撒哈拉沙漠，而沙漠地区昼夜温差较大，因此还应注意因为昼夜温差变化过大，导致的混凝土结构裂缝。因此，在每年的 10 月份，至次年的 2 月份，都是昼夜温差较大的时节，这个时间段内进行混凝土的施工与养护，必须组好表面保护工作。另 外，诸如泄水道、廊道等位置的孔口，也要在施工时进行临时封闭，对保护混凝土表面结构有一定效果。

　　结语：在工程建设中，经常会遇到极端特殊环境，对施工开展和工程质量都会产生较为明显的影响，这就需要采取更为全面和严格的质量管控措施。坎大吉水电站位于撒哈拉沙漠，属于极端高温天气，因此大体积混凝土施工中温度控制就显得尤其必要。在本次工程中，通过科学设计混凝土的配合比、严格控制拌合楼出机口温度、混凝土运输及浇筑时的温度控制等措施，避免了大体积混凝土结构因为温度过高而出现结构裂缝，对提高大坝质量安全起到了积极作用。

　　参考文献：

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　　刘俊杰