高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工技术优化与实践

一、引言

高海拔地区以其独特的地理与气候条件，成为水利枢纽工程建设的重要区域。然而，高海拔地区昼夜温差大、太阳辐射强、气温低、空气稀薄等特点，给混凝土施工带来了巨大挑战。混凝土在浇筑与硬化过程中，温度变化会引起体积变形，当变形受到约束时，易产生温度应力，若温度应力超过混凝土的抗拉强度，就会导致裂缝产生。这些裂缝不仅影响水利枢纽工程的外观质量，还会降低结构的整体性、耐久性和抗渗性，威胁工程的安全运行。因此，研究高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工技术优化与实践，对保障工程质量和使用寿命具有重要意义。

二、高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工面临的问题

2.1 温度变化剧烈

高海拔地区昼夜温差可达 15-25‰ ，白天太阳辐射强烈，混凝土表面温度迅速升高，而夜间气温骤降，使得混凝土内外温差急剧增大。这种剧烈的温度变化，导致混凝土内部产生较大的温度应力，增加了温度裂缝产生的风险。此外，高海拔地区气温较低，混凝土的水化热释放缓慢，强度增长受到影响，同时低温环境还可能导致混凝土冻害问题。

2.2 材料性能受影响

在高海拔地区，空气稀薄、气压低，混凝土拌和物中的含气量会发生变化，影响混凝土的和易性和耐久性。同时，低温环境下，水泥的水化反应速度减缓，混凝土的凝结时间延长，早期强度发展缓慢。而且，骨料在低温下的物理性能也会发生改变，如热膨胀系数变化等，对混凝土的性能产生不利影响。

2.3 施工工艺复杂

由于高海拔地区的特殊环境，传统的混凝土施工工艺难以满足温控要求。在混凝土运输过程中，容易出现热量散失过快、坍落度损失大等问题；在浇筑过程中，因气温低、风速大，混凝土表面水分蒸发快，易出现塑性收缩裂缝；在养护过程中，常规的养护方法难以保证混凝土在适宜的温度和湿度条件下硬化。

2.4 质量控制难度大

高海拔地区交通不便、施工条件艰苦，质量检测设备和人员配备相对不足，导致对混凝土温度、强度等指标的实时监测和控制难度较大。同时，由于施工环境复杂，施工过程中的干扰因素多，难以保证施工工艺的严格执行，增加了质量控制的难度。

三、高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工技术优化措施

3.1 优化温控技术方案

3.1.1 温度监测与预测

在高海拔地区水利枢纽工程混凝土施工中，构建精细化的温度监测系统是温控的基础。温度传感器的布设需遵循重点监测与全面覆盖原则，对于大坝坝体、闸墩等大体积混凝土结构，在其中心、表面及不同分层处合理埋设光纤光栅温度传感器或热电偶式传感器。例如，在厚度超过 3 米的混凝土坝体中，每隔 1-1.5 米分层布置传感器，每层传感器间距控制在 3-5米，确保能准确捕捉混凝土内部温度梯度变化。采集系统需具备实时数据传输功能，通过无线或有线网络将温度数据同步至监控中心，利用专业软件绘制温度变化曲线，实现 24 小时不间断监测。

数值模拟技术的应用则为温控决策提供科学预判。借助 ANSYS、Midas等有限元分析软件，结合高海拔地区气象数据（如太阳辐射强度、昼夜气温波动曲线）、混凝土配合比参数及施工工艺（浇筑速度、分层厚度），构建三维温度场模型。模拟混凝土从浇筑到硬化全过程的温度变化，预测不同时段、不同部位的温度峰值与温降趋势。

3.1.2 温控指标优化

高海拔地区特殊气候决定了温控指标需因地制宜优化。混凝土浇筑温度控制在 5-12% ，是基于对水泥水化热规律与低温环境的综合考量。当浇筑温度过高，水化反应加速，内部温升过快易形成温差裂缝；温度过低则可能导致混凝土受冻或凝结异常。实际施工中，可通过骨料预冷（如风冷、水冷）、调整混凝土出机温度、避开正午高温时段浇筑等措施实现精准控制。

对于混凝土内外温差与温降速率指标，以 20-25^∘C 和 2-3^∘C/d 为限值，是为了平衡混凝土内部应力与结构安全。在工程实践中，采用循环冷却水管降低内部温度，通过调节冷却水流量与水温，结合表面保温措施（覆盖保温被、喷涂保温材料）缩小内外温差。同时，利用温度监测数据动态调整温控措施，如当监测到温降速率超过 3% 时，及时加强表面保温或减缓冷却水管通水速度，确保混凝土在可控温降条件下硬化，有效抑制温度裂缝的产生。

3.2 改进材料选择与配比

3.2.1 水泥选择

选用水化热较低的水泥品种，如中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。这些水泥在水化过程中释放的热量较少，可降低混凝土内部的温升。同时，在满足强度要求的前提下，适当减少水泥用量，采用掺合料替代部分水泥，如粉煤灰、矿渣粉等，不仅能降低水化热，还能改善混凝土的和易性和耐久性。

3.2.2 骨料处理与选择

对骨料进行预冷处理，降低骨料温度，从而降低混凝土的出机温度。在骨料选择上，优先选用热膨胀系数小、坚固性好的骨料，减少因温度变化引起的混凝土体积变形。同时，严格控制骨料的含泥量和泥块含量，保证骨料质量。

3.2.3 外加剂应用

合理使用外加剂，如高效减水剂、缓凝剂、引气剂等。高效减水剂可减少混凝土用水量，提高混凝土强度和耐久性；缓凝剂可延长混凝土的凝结时间，避免因气温低导致混凝土早期强度增长缓慢；引气剂可引入微小气泡，改善混凝土的抗冻性和抗渗性。

3.3 优化施工工艺

3.3.1 混凝土运输与浇筑

优化混凝土运输方案，采用保温性能良好的运输设备，如保温罐车，并在运输过程中采取遮阳、防风等措施，减少混凝土的热量散失和坍落度损失。在混凝土浇筑过程中，选择气温相对稳定的时段进行，避免在高温时段或大风天气下浇筑。采用薄层浇筑、阶梯推进的方式，每层浇筑厚度控制在 30-50 厘米，加快混凝土散热。

3.3.2 混凝土养护

加强混凝土养护工作，采用综合养护措施。在混凝土浇筑完成后，及时覆盖保温材料，如棉被、保温板等，减少热量散失。同时，采用洒水养护、喷雾养护等方式，保持混凝土表面湿润，满足混凝土水化反应的需要。在低温环境下，可采用暖棚法、电热法等加热养护方式，保证混凝土在适宜的温度条件下硬化。

四、高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工实践案例分析

4.1 工程概况

以某高海拔地区水利枢纽工程为例，该工程位于海拔 3500 米以上，年平均气温- ，昼夜温差达 20% 以上。工程主要建筑物包括大坝、溢洪道、引水隧洞等，混凝土浇筑总量达 50 万立方米。

五、结论

高海拔地区水利枢纽工程混凝土温控施工技术的优化与实践，是保障工程质量和安全的关键。通过分析高海拔地区混凝土温控施工面临的问题，从温控技术方案优化、材料选择与配比改进、施工工艺优化等方面采取措施，并结合实际工程案例进行应用，能够有效降低混凝土温度裂缝产生风险，提高工程的施工质量和耐久性。在今后高海拔地区水利枢纽工程建设中，应进一步总结经验，不断完善混凝土温控施工技术，为工程建设提供更可靠的技术保障。

参考文献：

[1]赵勇,王军.高海拔地区大坝混凝土温控防裂技术研究与实践[J].水力发电学报,2023,42(06):112-122.

[2]孙强,刘伟,陈刚.高海拔低温环境下混凝土材料性能试验研究[J].混凝土,2022(10):65-69.