低热水泥混凝土在特高拱坝中应用的可行性分析

针对低热水泥混凝土早期强度低,在大坝主体中应用较少,低热水泥混凝土能否应用于高拱坝工程仍存疑虑的情况,以白鹤滩工程为例,采用室内试验资料对比和有限元仿真结果对比相结合的方法,对白鹤滩拱坝拟采用的中热水泥混凝土和低热水泥混凝土的材料特性和温度应力仿真结果进行了对比分析。结果表明,从材料特性的角度来看,低热水泥与中热水泥混凝土各有优劣,低热水泥混凝土早龄期强度低不利于防裂,但低热水泥的绝热温升低、早期发热慢、弹模小、徐变大这些因素均有利降低整体应力水平,后期强度高则有利于提高后期安全系数,降低开裂风险。此外,有限元计算结果表明,在相同的温控措施和边界条件下,低热水泥混凝土最高温度比中热水泥混凝土低2～3℃,低热水泥混凝土冷却全过程的安全系数均要大于中热水泥混凝土,且在2. 0以上。研究成果进一步证实了低热水泥混凝土比中热水泥混凝土具有更好的抗裂特性,可以应用于特高拱坝,也为白鹤滩拱坝全坝采用低热水泥混凝土提供了重要支撑。     

低热硅酸盐水泥在白鹤滩水电站左岸进水塔工程中的应用

通过对白鹤滩水电站左岸进水塔低热硅酸盐水泥混凝土检测的温控数据的整理、分析,总结了不同条件下低热硅酸盐水泥混凝土内部温度峰值、降温速率等的规律,为简化温控措施、节约施工成本提供了技术依据,建议在以后的温控工作中应多开展不同条件下的对比试验,为低热硅酸盐水泥的进一步推广应用提供更多的技术依据。     

低热水泥在乌东德大坝工程上的全面应用

从乌东德大坝的结构特征、低热水泥的性能特点及低热水泥混凝土的性能特征、温控措施及效果、坝体接缝灌浆条件、实施及效果、裂缝普查等各方面进行了阐述。由于低热水泥混凝土全面用于高拱坝混凝土施工，在国内水电站大坝工程中尚属首次，对于低热混凝土的强度发展规律、温控规律以及接缝灌浆规律等没有经验可以参考，加之拱肩槽开挖坡度较陡，积极探索有效的低热混凝土应用方面的一些规律，对拱坝施工过程中采取的温控措施及大坝防裂、接缝灌浆顺利实施都具有重要的意义。     

乌东德拱坝低热水泥混凝土绝热温升反演及温控措施优化研究

乌东德拱坝全坝采用低热水泥混凝土施工。现场实测资料表明,低热水泥混凝土实际绝热温升与原科研阶段相比,发热速率及总发热量更小,最高温度控制难度相对更低,温控措施有条件放宽。为尽早掌握大坝低热水泥混凝土在现有施工配合比条件下温升变化规律,采用三维有限单元法实际模拟乌东德拱坝施工浇筑过程,进行施工期温度场仿真分析,并采取自适应遗传算法根据现场实际条件和监测数据反演真实的混凝土绝热温升参数,在此基础上对大坝混凝土温控措施进行了优化和调整。基于三维有限元温度场仿真计算结果表明,在采用优化调整过的温控措施以后,河床坝段最高温度可满足设计允许最高温度控制标准,抗裂安全系数达到2．2以上,研究成果为施工提供参考依据。     

拱坝低热水泥混凝土抗裂效果仿真

为了研究低热水泥混凝土在白鹤滩大坝中的抗裂效果,对比了低热硅酸盐水泥混凝土和常规中热水泥混凝土的热力学性能,并在典型坝段上设计温控方案。通过有限元仿真计算温度和应力,分析比较了两者在早期、一期冷却、二期冷却及封拱后等关键时段的温度、应力以及表面抗裂效果。结果表明,不同季节浇筑的混凝土应力过程线趋势一致。相比中热混凝土,低热混凝土在各不同时期均具有更高的抗裂安全系数,温控防裂的重点仍在二期冷却末。对于昼夜温差大的情况,低热水泥在早龄期需要更好的保温措施来达到表面抗裂效果。     

某拱坝垫座混凝土温度控制研究

依托某拱坝工程,根据坝址气候条件、拱坝坝顶垫座结构特征,分析其稳定温度场,进而研究了该垫座混凝土的温度控制标准。参考该拱坝坝体混凝土的温控措施,研究了该垫座混凝土满足防裂要求的温控措施方案。采用三维有限元法,对该垫座混凝土的温度场、温度应力进行了仿真分析,提出了较为合理的温度控制标准及温控防裂措施,为该拱坝垫座混凝土温控设计提供理论依据,并给类似工程垫座混凝土的温控设计、施工提供参考。     

小厂中热水泥在朝阳水坝中的应用及温控措施

为了减少混凝土坝裂缝，通常采用水化热较低的大坝水泥作为胶凝材料。但是，对于某些小型地方工程来说，由于受水泥生产厂家和运输条件等的限制，往往难于做到这一点。朝阳混凝土拱坝工程就是一个例子。该工程没有傅低热大坝水泥，而是使用了小水泥厂生产的中热水泥。由于对水质质量进行了严格的控制，加之采取了有效的温控措施，中大坝裂缝，既加快了工程进度，又降低了工程造价，这里介绍了不泥质量控制和温控的一些具体做法。     

大体积混凝土原材料、配合比与混凝土温升及防裂性能之间的关系

岩寨电站大坝工程对混凝土工程使用的水泥、粉煤灰、粗细骨料、外加剂及水等进行了有效的监控,并重点对混凝土原材料在混凝土水化热温升方面的影响和特种混凝土在坝体温控防裂方面的效果进行了研究.为进一步了解不同的水泥品种和混凝土水化热温升之间的关系,采用了掺低热水泥混凝土施工.     

白鹤滩水电站特高拱坝智能通水冷却施工工艺及要点

大型水电工程中大体积混凝土采用通水冷却温控是降低混凝土水化热引起的温度应力、避免开裂和达到设计要求的封拱灌浆温度必须采取的工程技术措施。通过对国内拱坝通水冷却施工技术进行分析和研究,白鹤滩建设者开发了一套能够实现自动通水、精确控温、海量数据储存及分析的智能通水系统,大幅度节省了温控防裂费用。     

雅砻江杨房沟水电站拱坝混凝土温控防裂设计研究

针对雅砻江杨房沟水电站拱坝混凝土温控防裂,根据坝址气候条件、拱坝结构特征、混凝土施工条件、混凝土材料特性等基本参数,分析了拱坝温控设计的气温、水温边界条件,提出了温度控制标准,并研究了温控防裂措施。通过对拱坝混凝土施工期温度控制仿真计算,分析了拱坝混凝土从浇筑至拱坝封拱后的温度场、温度应力状态及变化历程,评价了拱坝混凝土各时期的抗裂安全状态,推荐了温控措施综合方案。研究结果可为拱坝混凝土温控设计、施工提供参考。     

低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究

开展低热水泥碾压混凝土坝的温控特性和适应性智能通水策略研究,对干热河谷环境下大坝优质高效施工、温控防裂具有重要意义。本文首先分析了低热水泥碾压混凝土的温控防裂难度和挑战,讨论了低热水泥碾压混凝土在施工期的温度场和应力场计算方法,结合智能通水技术提出了相应的适应性智能通水策略。以乌东德水电站低热碾压混凝土二道坝的温控防裂为例,基于全坝温度场和应力场模拟,揭示了全坝不同分区温度发展规律和温度应力特征;通过应用智能通水2.0系统,在乌东德二道坝实行分区适应性通水。现场监测与仿真分析结果对比表明,采用适应性智能通水后最高温度符合率达100%,能够较好满足干热河谷环境下适应性温控防裂要求,大幅简化了施工工艺,提高了效率,电站蓄水过程监测数据显示二道坝安全有保障,研究成果可供同类工程借鉴参考。     

低热硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用试验及研究

低热硅酸盐水泥具有早期水化热低的特性．因此在水工大体积混凝土温控防裂方面体现出了较大的优越性。文章主要介绍了低热硅酸盐水泥在三峡工程的试验研究及现场的应用情况．为低热硅酸盐水泥在水利水电工程中推广应用积累了经验。     

两种低热与中热硅酸盐水泥混凝土热力学特性对比分析

结合白鹤滩水电站大坝主体混凝土,全面对比了2种低热与中热硅酸盐水泥混凝土的抗压强度、干缩率、自生体积变形和绝热温升等热、力学特性。研究结果表明:采用相同水胶比和粉煤灰掺量时,低热硅酸盐水泥混凝土的7,28 d龄期抗压强度、劈拉强度、极限拉伸值、抗压弹模均低于中热硅酸盐水泥混凝土,90 d龄期时2种水泥混凝土的强度基本相当,180 d龄期时低热硅酸盐水泥混凝土超过中热硅酸盐水泥混凝土;2种水泥混凝土的干缩率较接近,低热硅酸盐水泥混凝土的28 d绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低2.0~3.5 ℃,2种水泥混凝土的自生体积变形均表现为微膨胀。综合比较认为,该低热硅酸盐水泥混凝土的抗裂性能优于中热硅酸盐水泥混凝土。     

高寒地区高拱坝温控措施费用计算方法研究

高拱坝坝身混凝土浇筑过程中,若不采取严格的温控措施,极易产生温度裂缝。在工程可研、初设、甚至招标阶段拱坝温控措施费大多采用指标法估算。因其在工程投资中所占比重较大,合理计算其费用,对工程总投资控制而言意义重大。对高寒地区某双曲拱坝温控措施费用及其计算方法进行了研究。     

桥梁大体积混凝土承台浇筑温度控制研究

在大体积混凝土承台浇筑过程中,由于产生的水化热较大,温度上升较快,为防止已浇筑的混凝土开裂,需对大体积混凝土承台采取相应的温控措施,以保证大体积混凝土承台的完整性。目前行业内普遍采用的温控措施有:埋设冷却水管、混凝土表面采用蓄水养护、采用低热水泥、减小混凝土坍落度、添加外加剂降温、混凝土控温等。对具体的工程案例进行了分析和总结,旨在为后续大体积承台混凝土施工提供可靠的施工经验。     

特高拱坝通水冷却管网智能联控原型试验研究

开展特高拱坝施工期通水冷却管网的智能联控研究,对确保实现精准、高效的大坝混凝土温控防裂具有重要意义。基于白鹤滩特高拱坝通水冷却智能温控实践,本文系统分析了冷却水的温度、流量、流向等参数满足特高拱坝换热防裂的适应条件,提出了混凝土温控冷却水需求的确定方法,定义了供水保证率的量化评价指标。通过在白鹤滩特高拱坝建设现场开展原型生产性试验,提出了通水冷却管网智能联控的方法,并研发了联控系统,克服了人工手动换向的不确定性,实现了对通水冷却管网温度、压力、流量的实时在线监测和通水流向的智能调控,换热效果更好。现场试验揭示了冷却水管网输送的时空规律,结果表明供水水温沿程变化主要受外界气温与管道保温影响;在制冷容量满足需求的前提下,流量供应主要受供水压力支配。本文成果促进了特高拱坝通水冷却管网智能联控全面应用,也可供同类工程设计与施工参考。     

基于试验和仿真的混凝土早龄期抗裂特性方法研究

目前的混凝土抗裂性能研究方法存在不足,无法考虑工程实际中混凝土温度变化过程,不能考虑混凝土结构所受的约束状态,更不能考虑早龄期阶段的抗裂特性。针对这一问题,中国水利水电科学研究院自主开发了混凝土开裂全过程仿真试验系统,该系统既可以进行混凝土全龄期抗裂性能研究,试验得出真实温度历程、不同约束度条件下的混凝土材料参数,特别是3天龄期前的参数,还可以进行仿真计算,与试验结果相互验证,分析混凝土的真实抗裂特性。该研究方法已在乌东德特高拱坝建设过程中成功应用,为评价低热水泥混凝土抗裂特性和温控曲线优化提供了科技支撑,也为混凝土抗裂性能评价提供了新的方法和思路。     

表面保护对施工期碾压混凝土薄拱坝温度与应力的影响

针对碾压混凝土薄拱坝表面温度梯度受外界气温变化影响显著而易产生温度裂缝的问题,以铁川桥碾压混凝土薄拱坝为工程背景,依据实际的施工进度和碾压混凝土的热力学参数,采用自主开发的FZFX3D温控计算软件,对施工期碾压混凝土薄拱坝在表面一直裸露与永久保护两种工况下进行三维温控仿真分析,通过比较坝体在有无表面保护措施下的温度与应力变化,研究表明对于受外界气温影响显著的碾压混凝土薄拱坝,表面保护措施不仅可以明显减少气温对混凝土表层温度梯度的影响,特别是距离坝体表面2m厚范围内的影响最显著,而且对坝体最大拉应力也有明显的改善,是节约温控成本的一项可行措施,也为类似工程实施温控措施提供借鉴。     

锦屏一级水电站特高拱坝温控防裂 技术与实践

锦屏一级水电站拱坝是世界在建最高拱坝,混凝土温控防裂是其建设中的关键技术难题。根据工程自身特点,在现有的温控防裂技术理论和工程经验的基础上,结合全过程的温控仿真及反馈分析,不断加深对混凝土温控防裂规律的认识,逐步细化本工程的温控技术标准,总结制订了一套完整的温控工作评价体系,在此基础上开展4.5 m仓层厚浇筑温控关键技术研究,建立了温度自动化控制系统,有效地控制了不利应力的产生并防止了温度裂缝的出现,解决了超300 m级特高拱坝混凝土施工的温控防裂技术难题。     

严寒强震区特高拱坝筑坝关键技术难题及应对措施

以分析严寒、强震区修建特高拱坝的关键技术为目标,针对QBT工程特高拱坝建基面选择、坝体应力控制及动力反应分析、坝肩变形稳定、坝体开裂控制、大坝整体抗灾能力等关键技术问题,采取了体形裕度设计、智能温控、综合抗震控制等应对措施。结果显示,多目标优取的拱坝体形,具有适应性强、抗震性能好、安全度充足、整体安全性高等特点。结果表明,结合智能温控措施,低热水泥及坝体全断面保温的采用可有效地降低温度应力,控制裂缝的产生,解决严寒地区工程工期短、浇筑量大、温控与浇筑强度需协调一致等系列控制工期的施工矛盾,保障建设期及运行期的工程安全运行。综合抗震措施的采用使坝体在设计地震作用下,整体性好,满足抗震设计要求。研究成果为今后在严寒强震区筑坝提供了更多有益的参考。