问题——水利水电工程中,尤其是高坝和大体积混凝土结构施工里,水泥水化放热引起的温升及温度梯度变化,是导致温度裂缝的重要原因之一。温度裂缝不仅影响外观,还可能削弱结构整体性与耐久性,增加后期维护成本和运行风险。工程设计与施工需要依托绝热温升等关键热学参数开展温控计算与方案优化。但传统试验在复现现场条件和稳定保持绝热边界上存不足,测试结果与真实工况容易出现偏差,影响温控措施的精细化与针对性。 原因——一上,全级配混凝土粒径跨度大,拌合、运输、入仓等环节多,现场施工受环境温度、风速和施工组织影响明显;实验室小试件或简化级配试验难以完整反映其真实热行为。另一方面,实现稳定的绝热边界对设备隔热能力、控温精度和响应速度要求很高;一旦边界条件波动,试件与外界的热交换就会改变温升曲线,进而影响绝热温升推定值。再加上现场测试对便携性、抗干扰性和长期稳定性要求更高,实施难度深入增加。 影响——国家知识产权局公开信息显示,中国水利水电科学研究院与华能澜沧江水电股份有限公司于2025年12月提出涉及的专利申请(公开号CN121703190A)。从专利摘要看,该方案以“容器组件+温度监测单元+控制单元+控温组件”构成测试体系:容器内设测试区用于放置被测混凝土试件,并以参照区环绕测试区,参照区放置混凝土调整件;温度监测单元同步监测试件与调整件温度;控制单元根据两者温差生成控制信号,控温组件据此调节调整件温度。其核心思路是利用参照区的可控温材料对测试区进行动态“追温”,通过闭环调控尽量减少热交换影响,使测试更接近绝热条件。若该技术在现场应用中运行稳定,有望提升绝热温升试验的真实性与可重复性,为温控仿真参数提供更可靠的数据来源。 对策——业内普遍认为,提升大体积混凝土温控质量,关键在于“数据可信、计算可信、措施可控”。在数据层面,应推动现场试验装备标准化和流程规范化,明确传感器布置、标定方法、采样频率及边界条件判据等关键环节,减少操作差异带来的系统误差。在计算层面,应结合工程实际校核温控模型,利用现场试验数据对水化热参数、导热系数、对流换热系数等进行反演修正,提高仿真对施工过程的指导性。在措施层面,应将试验结果与骨料级配、胶凝材料体系、掺合料比例、入仓温度控制、分层分块施工及冷却水管布置等联动优化,形成从材料到工艺的闭环管理。 前景——随着我国重大水利水电工程向高海拔、复杂地质和极端气候区域推进,混凝土温控与防裂面临更高要求,现场可实施、可复现的热学参数测试技术将更具价值。此次专利申请也反映出科研机构与企业围绕工程痛点协同攻关的趋势。下一步,若相关技术能在不同施工环境、不同配合比和不同体积尺度条件下完成系统验证,并与行业标准和工程实践形成互动,有望为大坝、地下厂房等大体积结构的耐久性提升提供更扎实的技术支撑,也为水利水电工程的高质量建设提供更可用的方法工具。
工程质量离不开可靠的试验数据和可落地的技术路径。围绕现场绝热温升该关键参数开展技术攻关,说明了科研与企业对一线难题的持续投入。把“测得准、用得上、可验证”真正落实到施工实践中,既是提升重大工程安全与韧性的现实需要,也是推动建造方式向更精细、更可靠升级的重要环节。