八局水工大體積混凝土溫度控制

1、編號BAJU-02中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司施工科研課題申請書項(xiàng)目名稱：水工大體積混凝土溫度控制課題名稱：高拱壩混凝土施工期溫度控制申請單位：中國水利水電第八工程局起止時(shí)間：2004年6月至2008年6月承擔(dān)單位：中國水利水電第八工程局總工辦項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：戴科夫通信地址:湖南省長沙市城南中路2號郵政編碼410007電子郵件聯(lián)系電話0731 -2822148傳真0731 -5563353申請日期：2004年4月30日課題名稱高拱壩混凝土施工期溫度控制課題 負(fù)責(zé)人姓名戴科夫單位中國水利水電第八工程局性別男年齡41 專業(yè)水工職稱高工課題 分類技術(shù) 攻關(guān) 岡新技術(shù) 開發(fā)新產(chǎn)品 試制技術(shù)引進(jìn) 消化吸收應(yīng)用理

2、論 基礎(chǔ)研究軟科學(xué) 研究推廣nn課題組 人數(shù)18其中高級7中級6研究生2初級5協(xié)作單位待F定研究起止年月04/6 08/659.00申請金額（萬元）42.416.6課題內(nèi)容、意義和預(yù)期成果摘要課題內(nèi)容rfn通過對小灣、構(gòu)皮灘等高拱壩混凝土進(jìn)行的原材料室內(nèi)熱物理性能試驗(yàn)、施工 過程（含原材料預(yù)冷過程）中混凝土及原材料流程溫度監(jiān)測、大壩混凝土溫度觀測 及理論計(jì)算分析等手段，研究不同母巖砂石骨料及膠凝材料的熱物理參數(shù)、混凝土 及原材料溫度在不同環(huán)境條件（含預(yù)冷環(huán)境）下在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律、壩體 混凝土溫度在不同環(huán)境條件（含自然冷卻、初、中、后期通水冷卻）下在時(shí)間和空 間上的變化規(guī)律以及不同材質(zhì)的

3、混凝土保溫材料的保溫效果。通過對上述參數(shù)和溫 度變化規(guī)律的科學(xué)分析，建立起一套符合現(xiàn)行規(guī)范的水工大體積混凝土溫控計(jì)算的 科學(xué)方法，補(bǔ)充完善原有計(jì)算方法和參數(shù)的不足，同時(shí)探索符合工程需要的經(jīng)濟(jì)可 行的溫控方案和溫控工程措施 課題意義對水工大體積混凝土施工期溫度控制計(jì)算，規(guī)范和有關(guān)專著均有不同的介紹。 然而，工程施工組織設(shè)計(jì)階段的計(jì)算成果與工程實(shí)施階段的實(shí)際情況卻有出入，個(gè) 別工程甚至出入較大，造成混凝土預(yù)、后冷設(shè)施的投入要么偏大，形成不必要的浪 費(fèi)；要么偏小，致使工程進(jìn)度和質(zhì)量難以滿足合同要求。究其原因，在于對混凝土 及其原材料在施工過程的熱力學(xué)規(guī)律認(rèn)識不透、把握不系統(tǒng)。本課題研究的意義在 于：

4、通過對擬建高拱壩大體積混凝土及其原材料在施工時(shí)的全過程溫度監(jiān)測，找出 其在整個(gè)工藝流程中的變化規(guī)律，通過對這些變化規(guī)律的科學(xué)分析，建立起一套符 合工程實(shí)際情況的混凝土溫控計(jì)算的科學(xué)方法及其對應(yīng)的計(jì)算參數(shù)。使據(jù)此計(jì)算所 選擇的混凝土溫控措施經(jīng)濟(jì)可行，最大限度地減少成本浪費(fèi)，在質(zhì)量和進(jìn)度上滿足 合同要求。預(yù)期成果建立在混凝土（含原材料）施工全過程的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)和溫度變化規(guī)律的對應(yīng) 性真實(shí)可靠，對混凝土及其原材料在施工過程的熱力學(xué)規(guī)律的分析計(jì)算科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)， 混凝土溫控計(jì)算的方法及其對應(yīng)的計(jì)算參數(shù)的確定與工程實(shí)際有良好的符合性，據(jù) 此方法計(jì)算所選擇的混凝土溫控方案經(jīng)濟(jì)可行一、本研究課題的科技依據(jù)（包括科

5、技意義和應(yīng)用前景，國內(nèi)外研 究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用理論基礎(chǔ)研究課題應(yīng)闡述學(xué)術(shù)思想， 立論根據(jù)，特色或創(chuàng)新之處，主要參考文獻(xiàn)目錄及出處；推廣項(xiàng)目說 明成果成熟程度，適用范圍，以及成果的知識產(chǎn)權(quán)等問題）課題背景隨著國家“西部大開發(fā)”、“西電東送”戰(zhàn)略的實(shí)施，西部豐富的水電資源將 得到進(jìn)一步的開發(fā)，而待開發(fā)水電項(xiàng)目的攔河大壩壩型大部分為混凝土壩（拱壩或 重力壩），對水工大體積混凝土而言，其溫度控制一直是該類工程取得成功的關(guān)鍵 技術(shù)之一。水工大體積混凝土溫控措施選擇的得當(dāng)與否，直接關(guān)系到工程成本、質(zhì) 量和進(jìn)度，而混凝土溫控方案的選擇是建立在混凝土溫控計(jì)算的基礎(chǔ)上的。多年來,混凝土溫控計(jì)算的參數(shù)選

6、擇均建立在室內(nèi)試驗(yàn)和對早期有限數(shù)量工程不完整資料的 統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上的，有些參數(shù)的取得受當(dāng)時(shí)施工條件和監(jiān)測手段的限制也有失準(zhǔn)確， 溫控計(jì)算方法也有待改進(jìn)。有鑒如此，有必要通過對擬建大型水電工程施工中混凝 土及其原材料全過程的溫度監(jiān)測，探索其溫度變化所具有的熱力學(xué)規(guī)律，經(jīng)過系統(tǒng) 的試驗(yàn)、監(jiān)測和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摲治?，建立起一套符合工程?shí)際情況的混凝土溫控 計(jì)算的科學(xué)方法及其對應(yīng)的計(jì)算參數(shù)，為即將到來的水電大開發(fā)進(jìn)程中水工混凝土 施工技術(shù)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。應(yīng)用前景本項(xiàng)科研成果可廣泛應(yīng)用于水工、港口等大體積混凝土工程。國內(nèi)外研究概況對水工大體積混凝土的溫度控制，國內(nèi)有較多的大專院校和科研機(jī)構(gòu)開 展了這方面的

7、理論分析和科研試驗(yàn)，也有較多的論文和專著發(fā)表、出版，但 其對計(jì)算邊界約束條件的界定和計(jì)算參數(shù)的選取仍然難以準(zhǔn)確反映工程的實(shí) 際情況，椐此計(jì)算結(jié)果所確定的混凝土溫控設(shè)施及設(shè)備仍難以吻合工程的真 實(shí)需要水平；國內(nèi)有關(guān)大專院校近年來也開展了對大壩施工期壩體不穩(wěn)定溫 度場的模擬仿真分析，但其對計(jì)算邊界條件的描述是預(yù)先假定的，工程施工 期間也難以及時(shí)修正，因此對工程的指導(dǎo)意義有限，尚需改進(jìn)。在大體積混凝土的溫度控制方面，國際上目前應(yīng)用于國內(nèi)的科研成果主 要是一些大型的通用（或?qū)Ｓ茫┙Y(jié)構(gòu)分析軟件包（如ANSYS等），但由于規(guī)范銜接上的困難，目前使用范圍極其有限，而且價(jià)格也極其昂貴，一般施工 項(xiàng)目難以承受。

8、二、研究、推廣應(yīng)用內(nèi)容和預(yù)期成果（說明課題的具體研究、推廣內(nèi)容、 技術(shù)關(guān)鍵和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題，預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，預(yù)期成果 和提供的形式及其依托工程，應(yīng)用該成果的單位落實(shí)情況和可能應(yīng)用的 其它工程或單位及效益。課題內(nèi)容通過對小灣、構(gòu)皮灘等高拱壩混凝土進(jìn)行的原材料室內(nèi)熱物理性能試驗(yàn)、施工過程 （含原材料預(yù)冷過程）中混凝土及原材料流程溫度監(jiān)測、大壩混凝土溫度觀測及理論 計(jì)算分析等手段，研究不同母巖砂石骨料及膠凝材料的熱物理參數(shù)、混凝土及原材料 溫度在不同環(huán)境條件（含預(yù)冷環(huán)境）下在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律、壩體混凝土溫度 在不同環(huán)境條件（含自然冷卻、初、中、后期通水冷卻）下在時(shí)間和空間上的變化規(guī)

9、 律以及不同材質(zhì)的混凝土保溫材料的保溫效果。通過對上述參數(shù)和溫度變化規(guī)律的科 學(xué)分析，以熱力學(xué)原理和結(jié)構(gòu)分析理論為工具，建立起一套符合現(xiàn)行規(guī)范的水工大體 積混凝土溫控計(jì)算的科學(xué)方法，修正原有計(jì)算方法和參數(shù)的不足，同時(shí)探索符合工程 需要的經(jīng)濟(jì)可行的溫控方案和溫控工程措施。技術(shù)關(guān)鍵首先要通過大量室內(nèi)試驗(yàn)和對已建工程的調(diào)研，研究確定混凝土及組成混凝土的 原材料中不同母巖砂石骨料及膠凝材料的熱物理性能；其次，在混凝土施工流程中對 砂石骨料預(yù)冷、加冰拌和、運(yùn)輸入倉、平倉振搗和壩體混凝土通水冷卻等工藝過程建 立起在時(shí)間和空間上具有廣泛代表性的溫度觀測網(wǎng)點(diǎn)，并系統(tǒng)地定時(shí)記錄上述觀測網(wǎng) 點(diǎn)的溫度值，找出其對應(yīng)

10、關(guān)系和溫度變化規(guī)律；最后，根據(jù)上述觀測記錄和描述出的 溫度變化規(guī)律，以熱力學(xué)原理和結(jié)構(gòu)分析理論為工具，建立一套符合現(xiàn)行規(guī)范并與工 程實(shí)施結(jié)果具有良好符合性的水工大體積混凝土溫控計(jì)算的科學(xué)方法和對應(yīng)的計(jì)算 參數(shù)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)由于混凝土溫控措施上的偏差，國內(nèi)水工大體積混凝土溫控費(fèi)用偏差也較 大，按單位體積混凝土的溫控費(fèi)用衡量，變化區(qū)間一般為1220元/m3。本課題研究的目的，就是依托小灣、構(gòu)皮灘等混凝土高拱壩工程，在滿足設(shè)計(jì)溫控要 求的前提下，通過對骨料預(yù)冷溫度、加冰量、混凝土澆筑時(shí)間及澆筑條件、壩體冷 卻水管的材質(zhì)、埋設(shè)間距、通水量及通水時(shí)間等溫控措施的不同組合，進(jìn)行系統(tǒng)的 對比試驗(yàn)，找出混凝土

11、溫度變化與工程材料特性、工程環(huán)境條件之間的內(nèi)在科學(xué)規(guī) 律，并通過溫控措施上不同參數(shù)的組合試驗(yàn)，確定符合工程實(shí)際需要、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最 優(yōu)的溫控工程設(shè)施和設(shè)備的投入規(guī)模，力爭使單位體積混凝土的溫控費(fèi)用控制在 15元/m3以內(nèi)。擬采取的研究方法和技術(shù)路線研究方法采用室內(nèi)試驗(yàn)、混凝土及原材料溫度取樣檢測和儀器自動(dòng)監(jiān)測、壩體溫度儀器自 動(dòng)監(jiān)測、施工參數(shù)現(xiàn)場記錄和理論分析相結(jié)合的研究方法。技術(shù)路線首先通過大量室內(nèi)試驗(yàn)和對已建工程的調(diào)研， 研究混凝土原材料中不同母巖砂石骨 料及膠凝材料的熱物理性能，研究水泥及混凝土在摻入不同摻和料和不同摻和比例下 的水化熱絕熱溫升，并找出其內(nèi)在變化規(guī)律；其次，在混凝土施工流程中

12、對砂石骨料 預(yù)冷、加冰拌和、運(yùn)輸入倉、平倉振搗和壩體混凝土通水冷卻等工藝過程建立起在時(shí) 間和空間上具有廣泛代表性的溫度觀測網(wǎng)點(diǎn)，并系統(tǒng)地定時(shí)記錄上述觀測網(wǎng)點(diǎn)的溫度 值，在施工現(xiàn)場對應(yīng)記錄有關(guān)施工參數(shù)（如骨料自然溫度，骨料風(fēng)冷的冷風(fēng)溫度、通 風(fēng)量，混凝土預(yù)冷系統(tǒng)運(yùn)行記錄，混凝土運(yùn)輸設(shè)備、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸時(shí)間，倉面混凝 土澆筑記錄，陽光輻射方向和輻射強(qiáng)度，壩體冷卻水進(jìn)出水水溫、流量、換水方向操 作時(shí)間、通水水管單回路長度等），找出其對應(yīng)關(guān)系和溫度變化規(guī)律；最后，根據(jù)上述 觀測記錄和描述出的溫度變化規(guī)律，以熱力學(xué)原理和結(jié)構(gòu)分析理論為工具，建立一套 符合現(xiàn)行規(guī)范并與工程實(shí)施結(jié)果具有良好符合性的水工大體積

13、混凝土溫控計(jì)算的科學(xué) 方法和對應(yīng)計(jì)算參數(shù)。四、工作總體安排和年度進(jìn)度序號時(shí)間段內(nèi)容12004.3 2004.5編寫科研計(jì)劃大綱，落實(shí)科研人員和試驗(yàn)設(shè)備。22004.6 2004.12組織科研人員對已建類似工程進(jìn)行調(diào)研，積累有關(guān)數(shù)據(jù)； 籌建依托工程現(xiàn)場試驗(yàn)室，編制科研課題實(shí)施細(xì)則。32005.1 2005.6對不同母巖砂石骨料及膠凝材料進(jìn)行熱物理性能試驗(yàn)，對 依托工程所選膠凝材料進(jìn)行水化熱絕熱溫升試驗(yàn)，布設(shè)依 托工程混凝土原材料溫度和環(huán)境溫度觀測網(wǎng)絡(luò)，確定施工 參數(shù)記錄規(guī)則。42005.6 2007.6根據(jù)科研課題實(shí)施細(xì)則，在依托工程施工期間對混凝土及 混凝土原材料溫度、壩體溫度、施工參數(shù)進(jìn)行預(yù)

14、定的觀測 和記錄，描述其變化規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，形成初步研究成果， 進(jìn)行初期驗(yàn)收。52007.6 2008.3對初步研究成果進(jìn)行全面的工程驗(yàn)證，修正和完善科研成 果。62008.4 2008.6對科研成果進(jìn)行最終驗(yàn)收。78910五、實(shí)現(xiàn)本課題預(yù)期目標(biāo)已具備的條件 （包括過去的研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有 的主要儀器設(shè)備、研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，從其它渠道已得到、已 申請或申請的經(jīng)費(fèi)情況及金額等）課題負(fù)責(zé)人本課題負(fù)責(zé)人戴科夫同志為中國水利水電第八工程局副總工程師，曾參加了東江 水電站雙曲拱壩施工，在二灘水電站雙曲拱壩施工中擔(dān)任 EJV聯(lián)營體技術(shù)部副經(jīng)理（正 經(jīng)理為外方人員），在巴基斯坦國巴羅塔工程中擔(dān)任技術(shù)負(fù)

15、責(zé)人，現(xiàn)兼任水電八局水布 埡施工局局長，對水工混凝土及其溫控技術(shù)有相當(dāng)深入的研究，學(xué)術(shù)作風(fēng)民主，思想 開放，具備擔(dān)任本科研項(xiàng)目課題負(fù)責(zé)人的條件。已具備的條件水電八局自成立以來，承擔(dān)了國內(nèi)外諸多有影響的水電站混凝土大壩的施工建設(shè)任 務(wù)，如烏江渡、東江、五強(qiáng)溪、二灘、大朝山、三峽、巴羅塔等工程，培養(yǎng)和造就了 一批優(yōu)秀的施工和科研骨干，技術(shù)力量雄厚，科研設(shè)施完善，曾獲得了一大批省、部 級科技成果獎(jiǎng)。在水工混凝土綜合溫控技術(shù)方面，我局在本行業(yè)內(nèi)具有較大的優(yōu)勢， 并在長期的工程施工中積累了一大批有待整理的科研資料，具有承擔(dān)本科研課題的軟 硬件條件。本課題的室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目，除混凝土絕熱溫升項(xiàng)目需添置設(shè)備外，

16、其余項(xiàng)目 目前我局科研所都有試驗(yàn)?zāi)芰?，室外的混凝土原材料溫度觀測（包括骨料預(yù)冷過程溫 度監(jiān)測）、壩體溫度觀測、環(huán)境要素監(jiān)測等項(xiàng)目，我局科研所也有監(jiān)測能力。本科研課 題已列入我局20032006年科研計(jì)劃項(xiàng)目，可從工程局獲得一定的經(jīng)費(fèi)支持。本科研 項(xiàng)目的依托工程小灣、構(gòu)皮灘水電站工程，我局已經(jīng)進(jìn)入，下一步獲得主標(biāo)的可能性 極大?？梢哉f，我局具有承擔(dān)本科研課題的全部條件。六、研究課題組成人員情況序號姓名年 齡職務(wù)職稱專業(yè)本課題 中分工投入課 題工作 總月數(shù)工作 單位1戴科夫40局副總工高工水工課題負(fù)責(zé)人48水布埡施工 局2寧金華40局副總工高工水工協(xié)調(diào)、理論分 析12局總工辦3陳雙權(quán)38局副總工高

17、工水工試驗(yàn)、觀測18局設(shè)計(jì)院4楊示文39局科研所 總工高工水工試驗(yàn)、觀測18局科研所5何湘安35貴陽試驗(yàn) 室主任高工水工試驗(yàn)、觀測24貴陽試驗(yàn)室6李澤源33局設(shè)計(jì)院 副院長高工水工試驗(yàn)、觀測24局設(shè)計(jì)院7黃巍35局總工辦 副主任高工水工理論分析18局總工辦8胡勝豐28工程 師水工資料整理、軟 件開發(fā)24局市場開發(fā) 部9曾凡杜24助工水工資料整理18局總工辦10譚靖夷81中國工程 院院士教高水工顧問11劉炎生59原局總工教高水工技術(shù)指導(dǎo)工程局121314*現(xiàn)場施工參數(shù)記錄、試驗(yàn)、觀測、資料整編人員待依托工程開工后再補(bǔ)充。七、課題經(jīng)費(fèi)預(yù)算表申請經(jīng)費(fèi)總金額其中備注59.00萬元2005 年2006

18、年2008 年申請資助20萬元18.4萬元4.0萬元自籌金額5.0 萬元8.1 萬元3.5萬元預(yù)算支出科目金額（萬元）計(jì)算根據(jù)及理由1.新產(chǎn)品設(shè)計(jì)費(fèi)02.工藝規(guī)程制定費(fèi)(1.0)3.設(shè)備調(diào)整費(fèi)15.7見附件1.14.原材料及半成品試驗(yàn)2.6見附件1.25.技術(shù)圖書資料費(fèi)0.86.中間試驗(yàn)費(fèi)8.1見附件1.37.研究機(jī)構(gòu)人員工資(15.6)8.設(shè)備折舊費(fèi)2.59.與試制及開發(fā)研究有 關(guān)的其他經(jīng)費(fèi)1）差旅費(fèi)1.22）資料出版及驗(yàn)收費(fèi)1.53）臨時(shí)工工資1.610.外委費(fèi)6.011.不可預(yù)見費(fèi)2.4總計(jì)59.00自籌部分用括號標(biāo)出八、合作單位意見（對合作研究內(nèi)容、參加人員及保證研究試驗(yàn)等簽署具 體意見）單位（公章）年 月 日單位（公章）年 月 日單位（公章）年 月 日如有與合同單位的意向書，可不必在此欄中蓋章，但應(yīng)注明另有附件 并隨VV申請書 一同上報(bào).-9 -九、申請單位領(lǐng)導(dǎo)審查意見（對經(jīng)費(fèi)預(yù)算是否合理，有無其他經(jīng)費(fèi)來源， 能否償還貸款，能否保證研究計(jì)劃實(shí)施所需的人力， 工作時(shí)間等基本