变温条件下大体积混凝土温度控制方案优化研究Optimization of temperature control scheme for mass concrete under variable temperature condition
张礼兵,许后磊,王子成,陈徐东
摘要(Abstract)：
环境温度对大体积混凝土温度控制有显著影响。针对施工周期内不同环境温度制定合理的降温措施是控制混凝土温度裂缝，降低施工成本的重要措施。结合某水电站工程大体积混凝土温控项目，利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立了大坝大体积混凝土温度场仿真分析模型。分析现场施工工况，分别模拟了入仓温度10℃、16℃、18℃、20℃下未布置冷却水管和布置单层冷却水管的混凝土温度变化情况。根据控制点的温度-龄期曲线和混凝土温度场分布特征，确定了温度控制的最不利位置。对比了降低入仓温度和布置冷却水管两种措施的不同降温效果，其中入仓温度每下降1℃,混凝土温度峰值均匀下降0.7～0.8℃,布置冷却水管后，温度峰值分别下降了2.8℃、4.1℃、4.4℃、4.7℃。降低入仓温度和布置冷却水管均会显著降低混凝土温度峰值，但入仓温度越低，冷却水管的降温消能越低。考虑环境温度条件与降温效果的经济性，对不同月份施工给出了不同的组合温控建议。
关键词(KeyWords)： 大体积混凝土;环境温度;冷却水管;温度峰值
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(52379124);; 国家重点研发计划(2021YFB2600200);; 云南省科技攻关计划“云南省水网空间规划与智慧水网关键技术研究”(202203AA080010),“智慧水电工程安全运行关键技术与集成示范”(202203AA080009)
作者(Author): 张礼兵,许后磊,王子成,陈徐东
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2024.S1.007
参考文献(References)：
- [1] 辜光磊，许蔚，吴永红，等.大体积混凝土水管冷却温控技术的优化[J].混凝土，2021,(11):141-145.
- [2] 张兰兰，李禹，强晟.大型泵站混凝土施工期削峰强度与水化热抑制剂、冷却水管参数的关系探究[J].水电能源科学，2023,41(3):154-156.
- [3] 卢晓春，双宁，陈博夫，等.变温条件下大体积混凝土内部温湿度演化规律与驱动机制[J].人民黄河，2023,45(3):146-150.
- [4] SU L ,JIAXIN L ,CHUANXIONG P ,et al.Multi-objective optimization of mix proportions for mass concrete with enhanced resistance to cracking and reduced temperature rise[J].Case Studies in Construction Materials,2024,20:e02810.
- [5] PILLAI S J,RIZWAN A,VIGNESWARAN R,et al.Studies on mass concrete design mix towards temperature control in gravity dam:A case study[J].Water and Energy International,2021,64(6):77-77.
- [6] 张喜平，刘仲洋，王山，等.跳仓法施工中超长大体积混凝土配合比优化设计研究[J].建筑结构，2021,51(S2):1017-1019.
- [7] 苟勤章，朱伟，王耀华，等.风水联合预冷粗骨料在曼点水库大体积混凝土温度控制中的应用[J].施工技术，2020,49(S1):320-324.
- [8] NGUYEN T C,NGUYEN T S,VAN NGUYEN Q,et al.Finite element analysis of temperature and stress fields in the concrete mass with pipe-cooling[J].Structural Integrity and Life,2020,20(2):131-135.
- [9] TASRI A ,SUSILAWATI A .Effect of cooling water temperature and space between cooling pipes of post-cooling system on temperature and thermal stress in mass concrete[J].Journal of Building Engineering,2019,24:100731.
- [10] NGUYEN TRONG,ANISKIN N A.Temperature regime during the construction massive concrete with pipe cooling[J].Magazine of Civil Engineering,2019,89(5):156-166.
- [11] 解宏伟，陈尧隆.混凝土坝冷却水管冷却效果研究现状及趋势[J].青海大学学报(自然科学版),2004(5):27-31.
- [12] HUANG Yonghui,LIU Guoxing,HUANG Shiping,et al.Experimental and finite element investigations on the temperature field of a massive bridge pier caused by the hydration heat of concrete[J].Construction and Building Materials,2018(192):240-252.
- [13] 陈昌哲，王琼，胡志坚，等.基于CFD方法的大体积混凝土冷却水管布置优化[J].混凝土，2020(11):144-148.
- [14] ANISKIN N A ,CHUC N T ,KHANH P K.The use of surface thermal insulation to regulate the temperature regime of a mass concrete during construction[J].Power Technology and Engineering,2021,55(1):1-7.
- [15] 中华人民共和国水利部.混凝土重力坝设计规范：SL 319—2018[S].北京：中国水利水电出版社，2018.
- [16] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫局.大体积混凝土温度测控技术规范：GB/T 51028-2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
- [17] ACI.Cooling and Insulating Systems for Mass Concrete:207.4R-05[S].Farmington Hills,USA,ACI Committee,2005.