[发明专利]不同强度衬砌混凝土最优水温差通水冷却控温方法

说明书

本发明提供不同强度衬砌混凝土最优水温差通水冷却控温方法，可客观准确地得到适用于不同强度混凝土的水温差、水温、温降速率等参数，并基于此对衬砌结构进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。通水冷却控温方法包括：步骤1.获取衬砌混凝土通水冷却温控用资料；步骤2.根据衬砌混凝土的强度计算通水冷却优化控制水温差△T_wy；步骤3.根据衬砌混凝土的强度估算混凝土内部最高温度T_max；步骤4.计算通水冷却优化控制水温T_wy；步骤5.计算通水冷却优化时间T_j；步骤6.根据衬砌混凝土的强度计算优化控制温降速率V_y；步骤7.根据通水冷却优化控制水温T_wy、优化时间T_j、优化控制温降速率V_y优化通水冷却措施。

技术领域

本发明属于混凝土温控防裂技术领域，具体涉及一种不同强度衬砌混凝土最优水温差通水冷却控温方法。

背景技术

重力坝等大体积混凝土埋设冷却水管通水冷却，初期通制冷水或低温河水，降低混凝土最高温度；中期可通河水降温，控制内外温差。初期通水冷却，时间应计算确定，可取10～20d，混凝土温度与水温之差不应超过25℃。中期通水冷却，宜为1～2个月左右，通水水温与混凝土内部温度之差不应超过20～25℃。日降温不超过1.0℃。由于温升阶段，混凝土膨胀，目标是降低混凝土最高温度，降低幅度越大越好，所以宜在允许的条件下尽可能降低初期水温。中期，是温降阶段，水温过低温降速度过快，可能导致早期低强度混凝土裂缝，也可能导致管周混凝土温度梯度过大而产生局部裂缝，所以必须控制水温并由此控制温降速率。

根据模拟混凝土浇筑过程对高混凝土拱坝初期水冷温度对水管周边混凝土的影响研究：对于水管下部(层)老混凝土，这一水管通水冷却前，混凝土温度较高(20℃)，通水冷却时，水管周边混凝土从较高温度迅速向水温靠近，离水管越近，温降速度越快，在水管周边形成较大的温降幅度的梯度，且水温越低，温降幅度的梯度越大；对于水管上部的新浇混凝土，混凝土浇筑的同时进行通水冷却，水管周边的混凝土未升至较高温度(初期为入仓温度)，保持与水温较为接近的温度。虽然与水管距离的不同也有一定的温度梯度，但是这些部位的温度与温度梯度一直保持不变，并没有发生大的变化。温度降低产生收缩变形，温降幅度不均匀就会使得这一变形不均匀，从而产生自生约束，因此，水管下部的老混凝土由于温降幅度的不均匀从而产生拉应力，而水管上部的新浇混凝土由于没有明显的温降过程，拉应力不大。所以，多层浇筑大坝等大体积混凝土的通水冷却水温(即与内部混凝土温差)由下层老混凝土管周不产生温度裂缝控制，允许水温差和温降速度较小。

衬砌是土木工程广泛采用的一种结构(图1)，水工隧洞等有关规范条文中没有关于衬砌混凝土通水冷却时间、水温和温降速率等控制的规定。目前工程建设中只好参考采用混凝土重力坝(或者拱坝)设计、水工混凝土施工等规范规定。

但是，衬砌混凝土的强度增高，水泥用量增大，水化热增多，内部温度越高。研究和多年实践表明，强度越高越容易发生温度裂缝，需要采取的温控措施也越严格或者越多。因此，通水冷却的水温优化控制也就不同。薄壁衬砌结构混凝土厚度小，一次性浇筑，混凝土覆盖冷却水管即开始通水冷却，与上部新浇混凝土情况相当，管周没有明显的温降过程，拉应力不大。

以上分析说明，混凝土强度越高，内部温度，内部温度越高，越容易产生温度裂缝。因此，需要针对混凝土强度专门研究通水冷却措施与强度的关系，进一步合理优化，才可以达到优化温控防裂的目的。

发明内容

本发明目的在于提供不同强度衬砌混凝土最优水温差通水冷却控温方法，可客观准确地得到适用于不同强度混凝土的水温差、水温、温降速率等参数，并基于此对衬砌结构进行通水冷却，科学合理地实现温控防裂。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

如图2所示，本发明提供不同强度衬砌混凝土最优水温差通水冷却控温方法，其特征在于，包括以下步骤：