高寒、高海拔地區(qū)廠(chǎng)房混凝土越冬保溫實(shí)踐

勾中剛，張 義，田德智

(1. 中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611130；2.華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000)

1 西藏DG水電站冬季氣候特點(diǎn)分析

西藏DG水電站地處高寒、高海拔地區(qū)，為典型青藏高原氣候區(qū)，基本特性為海拔高、氣溫低、空氣稀薄、大氣干燥、太陽(yáng)輻射異常強(qiáng)烈。據(jù)氣象觀(guān)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，工程所在地每年11月～次年2月的日平均氣溫達(dá)到-3℃以下，低溫季節(jié)長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，極端最低氣溫可達(dá)-20℃，最大風(fēng)速可達(dá)19 m/s，多年平均相對(duì)濕度51%。因此冬季廠(chǎng)房混凝土面臨高寒、干燥且對(duì)流風(fēng)強(qiáng)烈的惡劣外部環(huán)境。并且由于廠(chǎng)房本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)，長(zhǎng)間歇面、永久外露面以及臨時(shí)倉(cāng)面較多，因此在冬季有效進(jìn)行廠(chǎng)房混凝土的越冬保溫是防止廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂、受凍的重要措施。

2 廠(chǎng)房越冬保溫實(shí)踐

2.1 越冬保溫材料對(duì)比實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化措施

根據(jù)原技術(shù)要求，廠(chǎng)房混凝土表面應(yīng)采用聚苯乙烯板和聚氨酯保溫材料進(jìn)行保溫，但在初期越冬保溫實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)這兩種工藝存在著保濕效果不佳、不能適應(yīng)藏區(qū)特殊氣候條件以及環(huán)保要求等問(wèn)題，因此西藏DG水電站在實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)對(duì)保溫材料進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比后優(yōu)化了混凝土越冬保溫材料。

2.1.1 初始越冬保溫材料的弊端

1)由于西藏DG水電站工程區(qū)域冬季經(jīng)常出現(xiàn)10 m/s以上風(fēng)速，混凝土表面采用粘貼聚苯乙烯板保溫時(shí)，出現(xiàn)經(jīng)常性脫落、表面外觀(guān)較差等問(wèn)題，同時(shí)聚苯乙烯板中間存在的縫隙在太陽(yáng)輻射及強(qiáng)風(fēng)的作用下會(huì)導(dǎo)致混凝土表面極易失水、干燥，造成保溫保濕效果差。

2)聚氨酯保溫材料施工成本較高，且后期清除易造成環(huán)境污染，處理成本較高。為最大限度地節(jié)約資源和能源，減少施工活動(dòng)對(duì)藏區(qū)環(huán)境造成的不利影響，因此該保溫材料不滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的需求。

2.1.2 越冬保溫材料對(duì)比實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化措施

鑒于上述兩種工藝存在的問(wèn)題，并考慮到混凝土保溫材料拆除的便捷性和環(huán)保性，為保證混凝土施工質(zhì)量，提高保溫材料保溫效果，西藏DG水電站提出了利用橡塑海綿作為混凝土越冬保溫材料的方案[1]，并在2018年冬季組織進(jìn)行了混凝土表面保溫保濕對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化后的橡塑海綿保溫保濕材料具有明顯的優(yōu)越性，具體試驗(yàn)情況如圖1、圖2。

圖1 保溫保濕試驗(yàn)溫度對(duì)比圖

圖2 保溫保濕試驗(yàn)濕度對(duì)比圖

上述試驗(yàn)通過(guò)對(duì)保溫材料類(lèi)型、保溫材料厚度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終反映到混凝土表面溫度和濕度結(jié)果上，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的材料更優(yōu)于初始材料的保溫要求，因此在后續(xù)冬季越冬保溫實(shí)踐中，西藏DG水電站廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化了保溫措施，主要采用3 cm橡塑海綿進(jìn)行保溫，同時(shí)針對(duì)西藏氣候干燥的特點(diǎn)，在混凝土表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕。

2.2 越冬保溫實(shí)踐

2.2.1 優(yōu)化廠(chǎng)房各結(jié)構(gòu)部位越冬保溫方案

1)根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況重新對(duì)廠(chǎng)房各結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行了保溫措施優(yōu)化，見(jiàn)表1。

表1 越冬保溫措施優(yōu)化前后對(duì)比表

2)通過(guò)對(duì)廠(chǎng)房各結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行保溫措施優(yōu)化，然后編制廠(chǎng)房越冬保溫措施專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審，最后繪制越冬保溫措施規(guī)劃圖(見(jiàn)圖3)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)越冬保溫施工指導(dǎo)。

圖3 廠(chǎng)房混凝土越冬保溫措施規(guī)劃圖

2.2.2 廠(chǎng)房混凝土臨時(shí)倉(cāng)面越冬保溫實(shí)踐

冬季廠(chǎng)房臨時(shí)混凝土倉(cāng)面施工[2]時(shí)，首先要采用暖棚法[3]確保混凝土澆筑時(shí)的倉(cāng)內(nèi)保溫。主要在倉(cāng)內(nèi)四周搭設(shè)暖棚防風(fēng)，同時(shí)在混凝土澆筑前2 h內(nèi)對(duì)暖棚內(nèi)進(jìn)行供熱，供熱采用2.2 kW充油取暖器，以確保倉(cāng)內(nèi)溫度滿(mǎn)足混凝土澆筑要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，廠(chǎng)房冬季暖棚法保溫措施示意圖如圖4。

圖4 暖棚法施工示意圖

臨時(shí)倉(cāng)面收倉(cāng)后，在其表面采用塑料薄膜覆蓋保濕，再利用3 cm厚的橡塑海綿覆蓋保溫，保溫材料搭接長(zhǎng)度為20 cm，保溫時(shí)間段為低溫季節(jié)施工結(jié)束或次年保溫部位復(fù)工后方可進(jìn)行拆除。

2.2.3 長(zhǎng)間歇面越冬保溫實(shí)踐

冬季氣溫低于混凝土澆筑最低要求時(shí)，混凝土長(zhǎng)間歇面應(yīng)進(jìn)行越冬保溫[4]。長(zhǎng)間歇面越冬時(shí)，主要采用塑料薄膜和3 cm厚橡塑海綿進(jìn)行保溫。塑料薄膜直接覆蓋在混凝土表面進(jìn)行保濕。然后在混凝土面上每隔1 m采用鋼筋條將橡塑海綿固定在混凝土面上保溫。對(duì)于模板沒(méi)有拆除的部位，則在定位錐孔中打入木楔，再用鉛絲將保溫材料逐層掛貼在木楔上，然后用鋼筋條和鐵絲將保溫材料固定保溫。采用散裝模板澆筑的部位，利用外露的拉筋頭將保溫材料掛貼在混凝土面上，再用鋼筋條及鐵絲將保溫材料固定保溫。

2.2.4 永久外漏面越冬保溫

對(duì)于已經(jīng)施工完成的永久外露混凝土表面越冬[5]時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用塑料薄膜和3 cm厚的橡塑海綿(閘墩等異型面)予以保溫。保溫材料緊貼混凝土面，利用模板拉筋頭或螺栓套筒孔內(nèi)塞木楔，外面使用鋼筋條加固，尤其是混凝土棱角部位重點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)并搭接嚴(yán)密。在較高的垂直面，搭設(shè)排架進(jìn)行保溫材料覆蓋，在較低的垂直面，則采用掛設(shè)軟梯方法進(jìn)行保溫材料覆蓋。

2.2.5 孔洞越冬保溫

由于廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)孔洞較多，且本工程冬季河谷風(fēng)對(duì)流強(qiáng)烈，冬季很容易形成孔洞部位的穿堂風(fēng)，造成混凝土質(zhì)量缺陷。因此在肘管、廊道、門(mén)洞、窯洞安裝間等部位越冬時(shí)，對(duì)孔洞內(nèi)混凝土面采用3 cm橡塑海綿進(jìn)行覆蓋保溫，其次再用鋼管搭設(shè)框架固定在孔洞周邊的混凝土面上，然后在框架上安裝帆布防止穿堂風(fēng)造成混凝土開(kāi)裂。

2.2.6 混凝土越冬通水降溫及監(jiān)測(cè)

混凝土越冬保溫期間，對(duì)于需要在混凝土內(nèi)部通水的倉(cāng)號(hào)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)冷卻水的溫度，必要時(shí)可利用混凝土冷卻回水作為進(jìn)水進(jìn)行通水冷卻。通水時(shí)流量控制在1.5～2 m3/h，水流方向每24 h變換一次，并根據(jù)溫降速率指標(biāo)控制通水流量，以確保水溫與混凝土內(nèi)部最高溫度之差控制在25℃以?xún)?nèi)，混凝土降溫速度控制在0.5℃/d。

其次，越冬期還應(yīng)做好寒潮及氣溫驟降的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。人工測(cè)溫每天≥4次，暖棚法施工時(shí)，其內(nèi)部氣溫每4 h測(cè)1次，以距混凝土面50 cm測(cè)量的四邊角和中心溫度平均值為準(zhǔn)。在遇寒潮和氣溫驟降期間，應(yīng)加密溫度觀(guān)測(cè)頻率。對(duì)于混凝土外露面，則進(jìn)行保溫層內(nèi)外的溫度監(jiān)測(cè)，選擇有代表性的部位，同一部位測(cè)溫點(diǎn)不少于2點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻次每天1次，氣溫驟降的寒潮期間，加密監(jiān)測(cè)[6]。

2.2.7 越冬保溫材料拆除

1)混凝土越冬保溫完成后，根據(jù)本工程具體氣候情況進(jìn)行保溫材料的拆除。對(duì)于臨時(shí)倉(cāng)面和長(zhǎng)間歇混凝土面，越冬保溫材料應(yīng)在不影響后續(xù)施工情況下保溫持續(xù)到次年5月份進(jìn)行整體拆除，拆除時(shí)只拆除橡塑海綿，塑料薄膜可配合人工灑水繼續(xù)保濕。若是在5月份之前需要重新復(fù)工的，則需要先拆除部分橡塑海綿，然后對(duì)該部分混凝土溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若不滿(mǎn)足拆除要求則需繼續(xù)保溫，若滿(mǎn)足拆除要求則可大面積拆除，恢復(fù)施工。

2)對(duì)于永久混凝土外露面，越冬保溫應(yīng)持續(xù)到次年5月份，再整體進(jìn)行保溫材料拆除，拆除時(shí)只拆除橡塑海綿，拆除后應(yīng)布設(shè)花管配合塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

3)肘管、廊道、門(mén)洞、窯洞安裝間等孔洞結(jié)構(gòu)部位在不影響后續(xù)施工情況下保溫持續(xù)到次年5月風(fēng)季結(jié)束后再進(jìn)行門(mén)簾和橡塑海綿等保溫、防風(fēng)材料的拆除，以避免穿堂風(fēng)對(duì)混凝土造成開(kāi)裂。

3 結(jié) 語(yǔ)

西藏DG水電站在越冬保溫初期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，揭示了在藏區(qū)高寒、高海拔特殊氣候條件下，聚苯乙烯板和聚氨酯保溫材料的弊端。然后對(duì)廠(chǎng)房混凝土開(kāi)展了優(yōu)化后的越冬保溫實(shí)踐，并在次年3月拆除越冬保溫材料后，發(fā)現(xiàn)廠(chǎng)房越冬保溫部位混凝土沒(méi)有出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫，混凝土外觀(guān)面質(zhì)量整體良好，從而驗(yàn)證了3 cm厚橡塑海綿在藏區(qū)高寒、高海拔氣候下的越冬保溫實(shí)用性，顯著提升了廠(chǎng)房混凝土抗裂、抗凍效果。

同時(shí)，由于廠(chǎng)房混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)，在越冬保溫實(shí)踐過(guò)程中劃分臨時(shí)倉(cāng)面、長(zhǎng)間歇面、永久外露面和孔洞結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行針對(duì)性保溫、保濕和防風(fēng)，能夠起到更好的保溫效果。其次，在藏區(qū)高寒、高海拔的特殊氣候下，積極對(duì)混凝土內(nèi)部通水降溫、對(duì)混凝土內(nèi)外部溫度高頻監(jiān)測(cè)以及嚴(yán)格控制保溫材料拆除時(shí)間等措施對(duì)廠(chǎng)房混凝土越冬保溫也起到了至關(guān)重要的作用。