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摘要:為研究堆石混凝土絕熱溫升的影響因素，有效地降低堆石混凝土絕熱溫升。文章依據(jù)室內(nèi)試驗絕熱溫升經(jīng)驗公式，并結(jié)合在建項目堆石混凝土熱力學參數(shù)，對堆石混凝土絕熱溫升進行研究，獲得了影響堆石混凝土絕熱溫升的因素，對類似工程在實施時相應配合比及堆石料的選取具有借鑒意義。

關鍵詞:堆石混凝土;絕熱溫升;影響因素;在建項目

1概述

堆石混凝土是由高自密實混凝土與堆石組成的新型復合筑壩材料，研究堆石混凝土絕熱溫升旨在排除外界影響的因素下，探求自密實混凝土水化熱量級及影響溫升的因素，從而通過設計和施工優(yōu)化，達到減小堆石混凝土絕熱溫升的目的。本文根據(jù)文獻［3］中堆石混凝土絕熱溫升經(jīng)驗公式，結(jié)合遵義市堆石混凝土壩建設情況，選取了9個已建項目進行溫度監(jiān)測成果資料收集與分析。各工程特性參數(shù)及工程特點見表1。

2絕熱溫升計算方法

根據(jù)SL282—2018《混凝土拱壩設計規(guī)范》，混凝土絕熱溫升公式簡化為根據(jù)文獻［3］利用最小二乘法擬合出的自密實混凝土絕熱溫升指數(shù)公式(2)—(3)，結(jié)合堆石混凝土特性，進一步推導出了堆石混凝土絕熱溫升公式如下:式中，θRFC—堆石混凝土絕熱溫升值，℃;θscc—自密實混凝土絕熱溫升值，℃;τ—自密實混凝土澆筑后時間，h;τ'—自密實混凝土澆筑后時間，d;Vrock—堆石體積，m3;Vscc—自密實混凝土體積，m3;ρrock—堆石容重，kg/m3;ρscc—自密實混凝土容重，kg/m3;Crock—堆石比熱容，KJ/(kg·℃);Cscc—自密實混凝土比熱容，KJ/(kg·℃)。結(jié)合實際工程，為便于探求最大絕熱溫升出現(xiàn)具體天數(shù)，本文自密實混凝土絕熱溫升分析采用公式(3)。

3參數(shù)取值與計算結(jié)果

由于堆石混凝土為自密實混凝土和塊石組成的復合材料，堆石率和密度各工程均有統(tǒng)計，根據(jù)公式(4)求出自密實混凝土與塊石的比熱容，則可以推導出堆石混凝土絕熱溫升的經(jīng)驗公式。其中，自密實混凝土的導熱系數(shù)和比熱容是根據(jù)表2—3中各種材料參數(shù)按質(zhì)量權(quán)重計算得出，具體計算成果見表4。根據(jù)表4可知，雖然各項目自密實混凝土配合比存在一定差異，但自密實混凝土比熱容總體變化不大，Cscc=0.976±0.022(均值±標準差)。將計算成果代入，得到相關參數(shù)和理論絕熱溫升最大值，見表5。

4堆石混凝土絕熱溫升分析

4.1堆石混凝土絕熱溫升最大值及出現(xiàn)時間

根據(jù)堆石混凝土指數(shù)計算公式和前述計算結(jié)果可知，選取的9個工程計算最大絕熱溫升范圍為13.4～15.5℃。同時在絕熱條件下，達到最大溫升所需時間約為20d。

4.2堆石混凝土絕熱溫升值影響因素

4.2.1堆石率。選取堆石巖性(灰?guī)r)相同的8個工程(除沙千水庫外)，通過繪制堆石率－堆石混凝土最大絕熱溫升線性回歸方程(圖1，相關系數(shù)為0.905)可知，適當提高堆石率以減少自密實混凝土用量有利于降低堆石混凝土最大絕熱溫升。4.2.2水膠比。選取堆石率、粉煤灰摻量、堆石巖性相近的3個工程研究自密實混凝土比熱容對堆石混凝土最大絕熱溫升的影響，見表6。通過繪制水膠比－堆石混凝土最大絕熱溫升線性回歸方程(圖2，相關系數(shù)為0.996)可知，在堆石率、粉煤灰摻量、堆石巖性相近的前提下，降低水膠比有利于降低堆石混凝土最大絕熱溫升。4.2.3自密實混凝土比熱容。相同巖性的堆石比熱容接近，故選取了堆石率、水膠比、堆石巖性相近的3個工程研究自密實混凝土比熱容對堆石混凝土最大絕熱溫升的影響，見表7。通過繪制自密實混凝土比熱容－堆石混凝土最大絕熱溫升線性回歸方程(圖3，相關系數(shù)為0.997)，并結(jié)合堆石混凝土絕熱溫升計算公式相關參數(shù)β取值可知，在堆石率、堆石巖性相近的前提下，β的大小取決于自密實混凝土比熱容Cscc，Cscc越大，對應的β越大，從而堆石混凝土絕熱溫升越大。故較小的自密實混凝土比熱容有利于降低堆石混凝土最大絕熱溫升。而根據(jù)表3各原材料比熱容取值可知，減小用水量和膠凝材料用量可以一定程度減小自密實混凝土比熱容，從而達到降低堆石混凝土絕熱溫升的目的。4.2.4塊石熱力學性質(zhì)。本文加入了沙千水庫(石英砂巖作為堆石料和混凝土粗骨料)進行對比分析，主要研究堆石巖性不同對堆石混凝土最大絕熱溫升的影響。根據(jù)上述原則，選取了堆石率相同的4個工程進行對比分析，見表8。通過繪制如圖4所示的堆石巖性－堆石混凝土最大絕熱溫升柱狀圖，可知，較小比熱容的堆石，吸熱效果越小，對應的堆石混凝土絕熱溫升越大。

4.3堆石混凝土絕熱溫升與實測值對比

各項目堆石混凝土實測最大溫升為9.2～13.1℃，總體較計算堆石混凝土最大絕熱溫升低2～5℃。同時受外部環(huán)境影響，實測堆石混凝土最大溫升多集中在3～10d，見表9。

4.4堆石混凝土絕熱溫升與常態(tài)及碾壓混凝土對比

如圖5所示，通過對比堆石混凝土與常態(tài)混凝土和碾壓混凝土最大絕熱溫升，發(fā)現(xiàn)堆石混凝土由于水泥用量較少且堆石存在一定吸熱作用，故絕熱溫升相對較低，體現(xiàn)了堆石混凝土作為一種新型復合型筑壩材料在溫控方面的優(yōu)勢。

5結(jié)語

(1)通過對堆石混凝土絕熱溫升的研究，發(fā)現(xiàn)“增加堆石率、降低自密實混凝土水膠比、減小用水量和膠凝材料用量、采用比熱容較大的堆石”是降低堆石混凝土絕熱溫升的有效措施。(2)通過理論計算得到各工程堆石混凝土絕熱溫升趨于13.4～15.5℃之間，較實測最大溫升高約2～5℃。對比常態(tài)混凝土和碾壓混凝土，堆石混凝土絕熱溫升明顯小于前二者，體現(xiàn)了其在溫控方面的優(yōu)勢，同時也為堆石混凝土壩簡化溫控措施、不分縫或少分縫提供了理論依據(jù)。(3)由于采用控制單一變量研究各項影響因素，從而使得樣本數(shù)量不足，后續(xù)還需進一步完善。

作者:羅鍵 曾旭 單位:遵義水利水電勘測設計研究院