严寒地区大体积混凝土低温施工措施综述

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发布时间：2021-09-03

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严寒地区大体积混凝土低温施工措施综述
金毅勐，竹怀水，黄达海
(1．北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191；2．黄河勘察规划设计有限公司，河南郑州450003)
摘要：详述了我国东北、西北、西藏等严寒地区在低温环境中进行骨料准备、混凝土运输、混凝土浇
筑、混凝土养护时采取的具体施工措施，介绍了前苏联和北美一些国家的大体积混凝土冬季施X．-方
法。工程实践表明，合理选择温控标准，严格控制热量损失，使用暖棚法与综合蓄热法相结合的浇
筑方法，采用新型材料加强混凝土表面养护等施工措施可以使在低温环境中施工的混凝土较好地
发育，保证施工质量达到设计标准。
关键词：严寒地区；大体积混凝土；低温施工措施；暖棚法；蓄热法
中图分类号：TV544 ．91 文献标志码：A 文章编号：1006—7647(2013)04—0089—06
Review on construction measures for mass concrete in low temperature in cold regions／／JIN Yimeng ，ZHU
Huaishui ，HUANG Dahai (1．School of Transportation Science and Engineering，Beijing University of Aeronautics and
Astronautics，Beifing 100191，China；2．YellowRiverEngineering Consulting Co．，Ltd．，Zhengzhou 450003，China)
Abstract：Specific construction measures in low temperature for water conservancy and hydropower projects in the cold
regions of Northeast China，Northwest China and China’S Tibet are introduced，such as aggregate preparation，concrete
transportation，concrete pouring and concrete curing． The winter construction methods for mass concrete in the former
Soviet Union and some countries in North America are also involved．The engineering practices show that the following
construction measures can make the concrete in low temperature satisfactorily grow and the construction quality achieves the
design criteria：rational selection of temperature control standards，severe restriction of heat loss，combined grouting
procedures of tent heating method and comprehensive therm os method，and utilization of new materials to strengthen the
surface curing of concrete．
Key words：cold region；mass concrete；construction measure in low temperature；tent heating method；therm os method
目前国内大型水利水电工程建设如火如荼，混
凝土作为水利枢纽工程的最重要材料，其性能与施
工工艺亦在不断发展¨J。截至2001年，我国仅碾压
混凝土重力坝就有42座建成并投入使用。然而，
随着我国大型水利资源开发的重心不断向云南、四
川、西藏等高海拔、严寒地区转移，低气温、强辐射、
大温差、稀氧气等地区环境特点给混凝土的冬季施
工带来巨大的挑战。因此有必要总结国内外严寒地
区已建工程的混凝土低温施工措施，以便在严寒地
区进行混凝土低温施工时，可以保证混凝土较好地
发育，达到工程设计标准。
1 混凝土冬季施工概况
自2O世纪30年代后，国外大体积混凝土的冬
季施工普遍存在。前苏联一直倡导全年施工，因而
积累了丰富的混凝土低温施工经验。欧美国家
也于1930年以后设立了针对大体积混凝土冬季施
工措施的研究机构，这些国家也具有较高的混凝土
低温施工技术水平。第二次世界大战之后，在气候
寒冷的日本北海道地区有18座大坝进行过冬季施
工，其中桂泽坝更是全部在冬季完成L4 J。
我国水工混凝土冬季施工始于1949年丰满水
电站的修复与改建工程引，之后在东北的拉古哨、
桓仁水电站以及西北的李家峡、积石峡、青铜峡、公
伯峡、八盘峡等水电站建设中均在冬季进行了施
工。其中20世纪60年代建设的白山水电站，
在最低一35℃ 的条件下共施工6个冬季，年冬季混
凝土浇筑量达84．7万m ，占年混凝土浇筑量的
33％。随着混凝土低温施工技术水平的不断提
高，西藏满拉水利枢纽工程、金河水电站、直孑L水电
站等几个工程的实践，也为正在建设的西藏藏木、党
恩水电站提供了宝贵的经验¨ 。
作者简介：金毅勐(1987一)，男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，主要从事大体积混凝土温度控制研究。E—mail：jin．yimeng@yahoo．COB．an
水利水电科技进展，2013，33(4) Tel：025—83786335 E—mail： @hhu．edu．cn http：／／kkb．hhu．edu．ca ·89 ·
我国早期水利工程的混凝土冬季低温施工多采
用“停工处理”，如太平湾、红山水电站均没有安排
冬季施工。随着低温施工技术水平的进步，加之水
电工程施工工期紧，工序复杂，局部工程必须在冬季
枯水季节完成，因此我国在1949年建国初期先后在
东北地区的红石、桓仁等水电站建设中尝试冬季施
工，但由于施工经验不足，加之当时一切以进度为目
标等历史原因，一些坝体受到了非常严重的冻害损
伤。由此可见在高寒地区冬季施工过程中，控制大
体积混凝土浇筑温度，防止混凝土早期受冻，对保证
工程建设质量尤为重要。
2 混凝土冬季冻害机理
混凝土冬季施工产生裂缝的主要原因是混凝土
内外温差和新浇混凝土的早期受冻。混凝土中自由
水受冻形成的冰晶会直接影响混凝土的强度发展及
耐久性¨ 。美国华盛顿大学的Mc Neese研究发
现，混凝土遭受冻害后的强度损失取决于其受冻前
的养护时间：如果浇筑温度为4℃ ，浇筑后立即受
冻，受冻温度虽然只有一4℃，但强度损失却很大；如
果浇筑温度提升至24℃，并且受冻前经过6 h凝结硬
化，则强度损失将会很小。前苏联钢筋混凝土科
学研究所研究显示新浇混凝土在养护72 h之前受冻，
混凝土强度损失较大引。我国在桓仁水电站施工工
地进行了210组的受冻对比试验 ’ J，结果表明混凝
土受冻的强度损失取决于混凝土浇筑温度、养护时间
与养护方法等几方面的因素。
国内现行水工规范推荐使用成熟度、容许临界
应力等方法估算混凝土早期强度。英国学者
Saul 。。将温度与时间的乘积定义为成熟度，他认为
一定配合比的混凝土，不管其温度与时间如何组合，
只要成熟度相等，其强度也是相等的；1953年，瑞
典Bergstrom根据Saul的定义，对一系列混凝土抗
压强度试验结果进行了归纳；1956年，Plowman
又利用等效龄期概念对成熟度法进行了优化 ]。
在各国成熟度研究的基础上，考虑工程应用的方便
性，我国混凝土施工规范。建议采用的成熟度计
算公式为
b
fc =ae一 (1)
Ⅳ=Σ( +l5)t (2)
式中：厂c 为混凝土抗压强度，MPa，当采用综合蓄热
法时，需乘以调整系数0．8；a、b为参数；N为混
凝土成熟度，℃ ·h；T为某时间段内混凝土的平均
温度，oC；t为混凝土温度为时的持续时间，h。
· 90 · 水利水电科技进展，2013，33(4) z：025—83786335
3 国内大体积混凝土低温施工措施
我国在东北地区的桓仁、白山、红石、观音阁、白
石等水电站最早进行大体积混凝土低温环境施
工 J，由于积累了大量的混凝土冬季施工技术经
验，其中暖棚法、蓄热法等混凝土冬季施工技术被相
应的水电行业规范所借鉴，并被其他工程广泛采用。
随后我国西北、西藏等地也逐步开始尝试大体积混
凝土冬季施工。水电行业规范对混凝土低温季节施
工有明确的规定，但在实施过程中各地区的具体措
施亦有所不同。下面仅针对我国东北、西北、西藏等
严寒地区，以骨料准备、混凝土运输、混凝土浇筑、混
凝土养护为序，对严寒地