衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法技术

本发明专利技术提供一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，其特征在于包括：步骤1.收集衬砌结构低热水泥混凝土温控用资料；步骤2.计算衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期dtm：dtm＝1.42×H‑0.0049×C‑0.0009×T0+0.0183×Tg+0.65，H为混凝土厚度；C为混凝土强度等级；T0为混凝土浇筑温度；Tg为通水冷却等效水温值，Tg＝35‑Tw，Tw为通水冷却水温；步骤3.基于dtm确定通水冷却时间dj，然后根据通水冷却时间dj对衬砌结构低热水泥混凝土进行通水冷却，实现温控防裂。通过本方法对衬砌结构低热水泥混凝土进行温控防裂，可有效提高衬砌结构的耐久性和寿命。

Temperature control and crack prevention method of low heat cement concrete for lining structure

【技术实现步骤摘要】
衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法
本专利技术属于混凝土温控防裂
，具体涉及一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法。
技术介绍
衬砌是土木工程广泛采用的一种结构。衬砌混凝土由于水泥等胶凝材料的水化热作用会升温而产生很高的内部温度，如三峡水利枢纽永久船闸中输水洞衬砌混凝土内部最高温度达到近60℃，小浪底水电站输水洞衬砌混凝土内部最高温度达到70℃余。衬砌结构的厚度小，大多强度高(如大型水电站泄洪洞强度达到C50、C60)，内部温度高，温降幅度大，温升温降速度快，受到围岩和支护结构等极强约束的薄壁衬砌，在施工期容易发生温度裂缝,而且大多是贯穿性危害裂缝。内部最高温度值大，发生龄期早，意味温降也发生早，而且温降幅度大，容易发生早期温度裂缝。因此，内部最高温度发生龄期也是评价衬砌结构温控防裂性能的重要指标。早期裂缝的处理严重影响工程的进度工期和造价，未能修复完善的贯穿性裂缝(一般都难以达到原混凝土结构性能)严重影响衬砌结构的耐久性和寿命，甚至导致渗漏和威胁工程安全。喷射状态的漏水(东深供水雁田隧洞)还直接危害人的健康与舒适度。如图1是三板溪水电站泄洪洞衬砌混凝土早期裂缝情况。衬砌混凝土(包括中热、低热、普通硅酸盐等水泥)内部最高温度发生龄期，一般都是在进行温度、温度应力的计算分析时，顺便进行内部最高温度发生龄期的简要介绍，并没有得到重视。综合以上情况说明，衬砌结构低热混凝土内部最高温度发生龄期是关系到衬砌结构温控防裂性能的重要指标，但至今仍然没有相关的计算方法，相应的也无法根据该指标来进行有效地温控防裂。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，可得到衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期，并基于此对衬砌结构低热水泥混凝土进行温控防裂，以提高衬砌结构的耐久性和寿命。如图2所示，本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：本专利技术提供一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集衬砌结构低热水泥混凝土温控用资料；步骤2.计算衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期dtm：dtm＝1.42×H-0.0049×C-0.0009×T0+0.0183×Tg+0.65(公式1)上式中：dtm为衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期(d)；H为衬砌结构低热水泥混凝土厚度(m)；C为衬砌结构低热水泥混凝土强度等级(MPa)；T0为衬砌结构低热水泥混凝土浇筑温度(℃)；Tg为通水冷却等效水温值(℃)，Tg＝35-Tw，Tw为通水冷却水温(℃)；步骤3.基于dtm确定通水冷却时间dj，然后根据通水冷却时间dj对衬砌结构低热水泥混凝土进行通水冷却，实现温控防裂。优选地，本专利技术提供的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，还可以具有以下特征：在步骤2中，当未进行通水冷却时，取Tw＝35℃。优选地，本专利技术提供的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，还可以具有以下特征：在步骤3中，dj＝dtm+dx(公式2)，dx＝1～4。dx是根据大量现场通水冷却经验和计算成果而确定的，在内部最高温度发生龄期dtm的基础上加dx天，可以避免混凝土内部温度发生回升，并能够获得有效的温控防裂效果。优选地，本专利技术提供的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，还可以具有以下特征：在步骤3中，dx最佳值为2，可以达到最为经济有效温控防裂效果。优选地，本专利技术提供的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，还可以具有以下特征：在步骤3中，通过控制处理装置基于dtm确定通水冷却时间dj，并根据通水冷却时间dj控制通水冷却系统对衬砌结构低热水泥混凝土进行通水冷却。另外，步骤2中也可通过控制处理装置实现。采用控制处理装置基于温控用资料计算出dtm进而计算出dj，然后再根据dj控制通水冷却系统对混凝土进行通水冷却，实现控温和防裂。通水冷却系统应事先铺设和安装在衬砌结构低热水泥混凝土上。通水冷却系统中的通水冷却管采用蛇形布置方法，从下至上布置，中心区应适当增加其布置密度。另外，上述步骤2所提出的公式1是以白鹤滩、乌东德巨型水电站泄洪洞、发电洞工程低热水泥混凝土衬砌为例，采用三维有限元法进行不同断面形式和尺寸、不同衬砌厚度、不同强度等级、不同浇筑温度、不同通水冷却水温等251个方案仿真计算，获得低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期(见下表1)，然后对这些数据进行创造性的分析和研究得到。表1白鹤滩、乌东德水电站泄洪洞、发电洞衬砌低热水泥混凝土最高温度发生龄期专利技术的作用与效果本专利技术所提供的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，可以适用于任何衬砌结构(包括不同土木工程类型、不同结构形式、不同厚度、不同强度等)，进行衬砌混凝土内部最高温度发生龄期计算和早期温升温降特性分析，科学性强，温控防裂效果好。衬砌混凝土内部最高温度发生龄期dtm计算公式1，综合反映了衬砌混凝土结构厚度、强度等级、浇筑温度以及通水冷却及其水温等主要参数的影响，依据公式2计算推荐通水冷却时间，优化合理，科学保证衬砌混凝土内部温度不会回升，能够有效实现温控防裂。附图说明图1为
技术介绍
中涉及的三板溪水电站泄洪洞衬砌混凝土裂缝情况图，其中(a)为整体图，(b)为局部放大图；图2为本专利技术实施例中涉及的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法的流程图；图3为本专利技术实施例中涉及的白鹤滩水电站2#泄洪洞139单元衬砌断面图；图4为本专利技术实施例中涉及的白鹤滩2#泄洪洞边墙衬砌第139单元衬砌混凝土温度历时曲线图；图5为本专利技术实施例中涉及的白鹤滩水电站泄洪洞上平段第4单元断面图；图6为本专利技术实施例中涉及的白鹤滩泄洪洞上平段2#泄洪洞第4单元衬砌混凝土内部温度实测曲线图。具体实施方式以下结合附图，以白鹤滩水电站泄洪洞工程衬砌混凝土为例，对本专利技术涉及的衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法具体实施方案进行详细地说明。<白鹤滩水电站泄洪洞工程衬砌混凝土温控基本资料>白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，是长江开发治理的控制性工程。电站装机容量14004MW，多年平均发电量602.41亿kW·h，是全世界第2大水电站(仅次于三峡)。枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高289.0m。泄洪设施包括大坝的6个表孔、7个深孔和左岸的3条泄洪隧洞。地下厂房系统采用首部开发方案，分别对称布置在左、右两岸，厂房内各安装8台水轮发电机组。地下工程包括导流隧洞、泄洪洞、发电输水系统等。导流洞工程已经过水运行。3条泄洪洞布置在左岸，采用无压泄洪洞型式，均由进水口(闸门室)、无压缓坡段、龙落尾段和出口挑流鼻坎组成，1#、2#泄洪洞龙落尾反弧直接接挑流鼻坎，3#洞因地形条件限制，反弧末端接一段坡度为8％的下平段，再接出口挑流鼻坎。泄洪洞洞身段包括泄洪洞无压段和泄洪洞龙落尾段，均为为城门洞形断面，根据衬砌厚度和围岩不同等特点，分成1.0m、1.2m、1.5m、2.5m四种厚度基本衬砌类型。泄洪洞衬砌混凝土，全部采用低热水泥混凝土，设计允许最高温度见下表2。表2泄洪洞衬砌低热混凝土施工期允许最高温度单位：℃在浇筑和养护的全过程对混凝土进行温度控制，避免混凝土开裂，可采用的措施包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集衬砌结构低热水泥混凝土温控用资料；步骤2.计算衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期dtm：dtm＝1.42×H‑0.0049×C‑0.0009×T0+0.0183×Tg+0.65，上式中：H为衬砌结构低热水泥混凝土厚度；C为衬砌结构低热水泥混凝土强度等级；T0为衬砌结构低热水泥混凝土浇筑温度；Tg为通水冷却等效水温值，Tg＝35‑Tw，Tw为通水冷却水温；步骤3.基于dtm确定通水冷却时间dj，然后根据通水冷却时间dj对衬砌结构低热水泥混凝土进行通水冷却，实现温控防裂。

【技术特征摘要】
1.一种衬砌结构低热水泥混凝土的温控防裂方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集衬砌结构低热水泥混凝土温控用资料；步骤2.计算衬砌结构低热水泥混凝土内部最高温度发生龄期dtm：dtm＝1.42×H-0.0049×C-0.0009×T0+0.0183×Tg+0.65，上式中：H为衬砌结构低热水泥混凝土厚度；C为衬砌结构低热水泥混凝土强度等级；T0为衬砌结构低热水泥混凝土浇筑温度；Tg为通水冷却等效水温值，Tg＝35-Tw，Tw为通水冷却水温；步骤3.基于dtm确定通水冷却时间dj，然后根据通水冷却时间dj对衬砌结构低热水泥混凝土进行通水冷却，实现温控防裂。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：段亚辉，段次祎，
申请(专利权)人：武昌理工学院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42