大体积混凝土循环水降温施工工法

word工法名称：大体积混凝土冷却循环水 温控施工工法完成单位名称：某某省第五建筑安装工程某某主要完成人：X福云 X振东 李焕玉 李全忠完成时间：二零零七年八月十二日目 录1 前言22 特点23 适用X围24 工艺原理35 施工工艺流程与操作要点3335.2.1砼温升和冷却循环水管、测温点埋设计算4567786 材料与设备8897 质量要求控制99910101010101011118 安全措施129 环保措施1212121212131313131310 效益分析1310.1社会效益:1310.2经济效益:1311 应用实例131314大体积混凝土冷却水循环温控施工工法1 前言由于大体积混凝土具有结构厚、体形大、施工技术要求高等特点，其施工除了应满足设计强度要求外,如何控制施工过程中的温度应力，防止有害裂缝产生、展开，是施工中的关键问题。在大体积混凝土施工过程中，因水泥水化热作用产生很大的热量，混凝土外表热量散失较快，内部热量不易散发，从而内部与外表产生较大的温差。当温差超过一定临界值时，致使混凝土产生温度应力裂缝，从而影响工程的耐久性。我公司在某某省义煤集团5000t/d熟料新型干法水泥生产线烧成系统工程的2个设备根底和某某广电中心工程筏板根底的大体积混凝土施工中,采用“大体积混凝土冷却循环水温控施工工法，防止了大体积混凝土产生温度应力裂缝的质量通病。该技术经过某某省建设厅、某某省建筑业协会专家委员会的审定，被评定为2007年度某某省“省级工法。2007年6月份该工程被评审为某某省“新技术应用示X工程，该工法为13项新技术应用成果之一。2 特点1.1采用冷却循环水温控法降低大体积混凝土温升，经济实用性强、施工操作方便、施工工艺简单、易掌握、生产效率高、安全可靠、施工本钱低。可以与钢筋工程同时进展施工，有较强的适用性。1.2大体积钢筋混凝土结构尺寸较大，为保证混凝土浇筑施工与钢筋位置不产生移位或变形，往往需要增加钢筋马墩或钢筋支撑。合理地分层布置循环水管，可充当钢筋马墩或支撑，节约相当量的钢筋等费用的投入，降低施工本钱。工法，能够通过测温点内热偶传感器所测混凝土内温度的变化规律，自动调节循环水管水流速度，平衡大体积混凝土内外温度，防止混凝土温差所产生的应力裂缝，确保工程质量。1.4大体积混凝土冷却循环水为循环使用，与砼常规养护方法相结合，可节约大量的水资源，提高砼的耐久性。3 适用X围凡结构厚度在1.8m以上高层建筑施工手册同济大学定义，具有结构厚、体形大的钢筋砼建筑结构等工程，尤其是应用于高层建筑的筏板根底、箱形根底、工业构筑物的大中型设备根底，有着不可多得的推广应用优势。4 工艺原理根据我们对大体积钢筋混凝土的现场实测升温、降温记录数据资料得出：大体积混凝土在理论计算和实施温控过程中，只考虑单位水泥用量与混凝土配合比、砼浇筑温度、浇筑工艺几项主要因素，以简便的经验公式进展计算，用以指导施工中大体积混凝土中心、中层和外层之间单位体积砼的温升值，并按照热量传导原理，通过在混凝土内部设置热偶传感器测温点、埋设循环水管，在混凝土外部设置循环水池、水泵、智能温度控制仪等相关设施，自动调控循环水管的水流速度，降低砼内部水化热，平衡砼内外温度，防止大体积混凝土内外产生温差应力裂缝，保证大体积混凝土的施工质量达到设计和规X要求的质量标准。5 施工工艺流程与操作要点定位放线砼温升和循环水设施计算与砼浇筑工艺选择循环水管、测温设施、钢筋、模板等安装水管、钢筋等加工智能温度检测仪、水泵等设施安装冷却循环水系统试运行与钢筋等预检隐验与配合比优化温控过程控制砼浇筑、循环水启动砼浇完温控和养护砼检测验收1 工艺流程图以某某省义煤集团5000t/d新型干法熟料水泥生产线工程生料粉磨立磨设备根底大体积混凝土为例。12.0m，根底底标高为-5.50m，C30砼一次浇筑量为1360m。整个根底均配置双向1所示。5.2.1砼温升和冷却循环水管、测温点埋设计算(1)砼温升计算根据经验公式1)式中 Tmax-为砼内部的最高升温值; To-为砼浇筑温度。按夏天15天平均气温取30； Q-为C30每立方米砼中PO42.5矿渣水泥用量取368/m，如此施工中砼中心最高温升值为：2冷却循环水管埋设计算1立磨根底循环水管道立面示意图1根据高层建筑施工手册同济大学版与热交换原理，每一立方砼在规定时间内，内部中心温度降低到外表温度时放出的热量，等于砼在硬化期间散失到大气中的热量。 2依据该根底设计尺寸、配筋、埋件、留洞、夏天昼夜气温变化与砼温升梯度等情况，以48冷却循环水管所承当的砼理论降温体积为基准，通过准确计算计算过程略确定，冷却2所示，三个系统循环水管呈之字形布置。2冷却循环水管道安装节点详图3温控点布置与安装： 1 经过计算，对于该根底工程的不同深度的三个冷却循环水系统，设置28处测温点布置如图5.2.1-3所示。2采用WZG-010电阻温度传感器某某产作为最根本测温单位，在混凝土上、中、下部位进展埋设，上下传感器中心距混凝土上表和下底300mm，离循环水管大于300mm,安装时传感器与钢筋接触处需用绝缘材料隔离如图5.2.1-4所示，以便准确地监测混凝土的内部温度变化。1为了准确控制大体积混凝土温差，掌握不同深度处温度变化以与施工阶段早、中期温差的开展规律，在根底一侧设置一台XQC300自动控制仪(某某产)，用以测定铜热电阻温度传感器的电阻变化，并与50型多级水泵的自动电子磁力信号控制系统连接成三个控制回路如图5.2.2-1所示。2该智能信号控制系统以根底混凝土内、中、外层温度与混凝土外表温度的温差变化作为控制点。按照现行施工规X要求，大体积混凝土梯度温差不宜大于25；超过252时，智能系统自动启动多级水泵加档增加水流量，以便与时地采取有效而相应措施，控制混凝土梯度温差不超过规X规定的标准：1)控制系统必须使设定温度的分辨率、温度误差率5。2)如果冷却循环水池中水的温度比大体积混凝土中心温度所低值10时，通过补水管道进展水池水温调节，直至到达冷却循环水能够有效地降低混凝土温度为止。冷却循环水池中需设置溢流管或预置小型潜水泵与时排出高温水。3)温控和测温记录必须保证连续进展，将XQC300自动控制仪的自动记录按照下述规定进展人工监控：前七天按照每间隔2小时记录一次；七天后根据砼实际温度差值相应减少测温记录次数，每4小时记录1次；连续进展测温记录时间不少于14天，测温记录有关人负责，发现局部或整体温度升高，与时进展人工调整循环水流速或调整根底面的养护材料，使砼根底中心温度与外界温度的差值不大于。4)大体积混凝土温控和养护时间：按照砼监测温度的差值进展确定，根底外表的养护采用麻袋、草袋、塑料布等材料覆盖。一般情况下砼浇筑从覆盖完第一道循环水管8小时后即砼开始温升时开始启动相对应的循环水系统，砼浇筑完成后，当混凝土内外温差连续3天低于规X标准值25时，2所示。1水泥的选择：选择质量稳定，含碱量低，强度富余系数大，强度等级为32.5的矿渣水泥比采用硅酸盐水泥所产生的水化热相应来说要低。 2粗细骨料的控制：1)粗集料：选用530自然连续级配的不含或少含针片状的碎石,含泥量小于1；2)细集料：细集料的级配也应象粗集料一样，通过实验调整后达到最优状态。以采用中、粗砂为宜，含泥量小于2。 3外加剂选择：外加剂选择必须与水泥有良好的适应性，应根据实验室的要求正确地选择外加剂与其掺量。 4超细活性掺合料普通混凝土超细活性料掺合料的选择，按照国家标准采用性能指标等于或好于级的粉煤灰，其掺量一般按照25%控制。 5配合比的优化1)砂率确实定：施工当中，按照密实度和流动性两个方面，从中优选出一个最优值。选用石英含量高、颗粒形状浑圆、洁净、级配良好、细度模数在2.63.2之间的中粗砂,从而保证混凝土工作性能的最优和强度最高。2)胶凝材料用量确实定：外掺剂和粉煤灰的用量，由试验确定。3)施工现场通过上述对原配合比进展调整，得到混凝土的初步施工配合比。按照初步配合比的要求试配混凝土，检验混凝土拌和物的各种性能是否满足要求，如不满足，以调整到满足为止，从中得出施工配合比，从而满足大体积混凝土低水化热、易泵送等工艺要求特点。1计量和搅拌：砼搅拌站按照正式配合比进展搅拌，必须保证准确计量砼原材料,并在生产过程中能对原材料品质均匀性、配合比参数的变化等与时进展控制。在运输到现场时如发现其坍落度不足时，可向混凝土拌合物中参加少量高效减水剂保坍剂或同标号的水泥浆，切忌加水。2施工配合比控制：砼强度试块数量应按1d、7d、28d制作同条件和标养试块，以便对外加剂掺量与用水量进展严格要求控制。1采用“一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶的浇筑方法，尽量缩小砼的暴露面，加大砼的浇筑强度以缩短浇筑时间。1所示。2所示。1 工程遮阳篷示例1示例照片等措施，并经常喷洒冷水降低砼输送管的温度，辅助效果也很好。同时还应注重以下几个方面：1控制砼的出机温度和浇筑温度：1)砼的原材料温度控制：砼原材料中石子的比热较小，但它在每立方砼中所占的重量较大，砂次之，水泥的温度影响很小，水的比热最大，但它的重量在每立方砼中只占一小局部，因此，对砼出机温度影响最大的是石子与水的温度，所以，最有效的方法是降低石子与水的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，对砂、石料场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射或使用冷水冲洗骨料；使用井水进展混凝土的拌制也能够降低混凝土的出机温度，这就需依据现场的施工条件而灵活掌握和控制。2)砼出机温度控制：砼从搅拌机出料后，经泵送、浇筑、振捣等工序后的砼温度为浇筑温度，常温情况下，最高入模温度应控制在25，使混凝土凝固时其内部在较低的温度起升点升温。6 材料与设备本工法采用的混凝土材料与通常使用的普通混凝土材料一样，施工中除了按照规X要求的材料标准进展控制外，应重点控制可能引起大体积混凝土温升的材料因素见表6.1-1。表6.1-1 大体积砼材料技术标准材料品种或最优粒径主要成份掺 量水泥矿渣水泥：含C3A与碱量低、无氯盐依据试验配合比优化后确定粗集料碎石：530mm连续级配针片状15%、含泥量1%依据试验配合比优化后确定细集料石英含量高，含泥量2%依据试验配合比优化后确定外加剂高效减水剂减水率25%，无氯化物依据试验配合比优化后确定掺合料级粉煤灰符合国家标准依据试验配合比优化后确定水饮用水依据试验配合比优化后确定1所示。表6.2-1 主要机具设备表序号名称型号规格规格数量备 注1振捣器插入式ZX-506套混凝土振捣2振动器平板式-1台混凝土振捣3砼输送泵HBT60C1台混凝土输送4循环水管普通碳钢管48、80计算确定冷却循环水输送系统5智能PRC温度控制仪XTRM-42X-15/G系列3套温度变化监测6自动电子磁力信号控制系统计算确定3套信号自控系统7变频电机与多级水泵-3台循环水变级供水8热偶传感器JDC-284根混凝土温度监测7 质量要求控制本工程质量控制应达到设计要求，符合现行国家施工验收规X外，还须采取如下相关措施：7.1.1大体积砼温差值必须根据工程特点、人材机和环境条件等因素来计算确定。通常情况下，可根据已施工的大体积砼的现场实测升温、降温数据资料修正后得出。7.1.2在计算最高温升值时，以单位水泥用量与砼浇筑温度为主要因素，准确进展计算来确认，同时要考虑施工期间环境气候对其的影响。 7.2.1冷却循环水管规格大小、设置间距和分层系统、测温点布置以与采用水泵大小等确实定，要考虑以下因素： (1循环水管接触面砼的热阻系、比热、导热系数与其修正值； (2砼的体积，砼与循环水接触的外表面积； (3所用水泥品质、水泥水化热释放的速度、砼维持到最高温度的延续时间与砼在指定期龄内水泥的水化热取值标准、砼的初凝和终凝的时间；(4热交换所需冷却循环水流量和阻抗等。7.3.1如果冷却循环水管在大体积砼内部充当钢筋网片的支撑系统，必须对所用管的刚度和强度有较高的要求标准，一般情况下，只考虑水的压力、新浇砼的压力与振捣棒对其的震动力。尤其是弯管和焊缝等处，必须严格按照标准进展验收。7.3.2管道安装完成后必须进展试压和试运行，以便于与时整改所出现的问题。7.3.3所用管道必须是没有经过防腐处理，并且要将铁锈等去除干净，便于与砼粘结。7.3.4电阻传感器的安装必须严格按照要求进展，绝缘效果、与钢筋或埋件的间距要控制得当，防止所测定的温度忽大忽小而失真。7.3.5传感器预置导线安装完成后，必须进展测试调整。 (1)采用低水化热的矿渣水泥，标号不低于PO32.5级。 2最大水泥用量550/m。 3外加剂不含氯离子，且达到和超过砼浇筑工艺所要求的初凝时间参数。 4砼坍落度测定每工作班不少于二次。 5砼配合比同时符合泵送工艺的相关规定。 混凝土拌制应根据配合比，对水泥、砂、石、水、外加剂严格计量，检查内容为： (1)拌制混凝土时，必须进展开盘鉴定，确定电子自动控料系统的准确度，并定期校核其准确性。 (2)水泥、水、外掺混合料、外加剂重量允许偏差2，粗细骨料允许偏差3。 (3)根据气候干湿的变化和气温上下的变化，应适时测定砂、石的含水率和调整配合比。 (1)拌制程序：拌料程序：砂水泥石子外加剂水。 (2)混凝土搅拌的最短时间：混凝土搅拌时间过短，不能获得高质量的拌和物，为此必须控制搅拌时间，搅拌最短时间不能少于90S。运送混凝土宜采用搅拌运输车，容器应严密，内壁平整光洁，粘附的残渣应经常清理。 (1)延续时间:混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间不得超过下表规定。因为运输时间长，浇筑后很快凝结，使连续浇筑接茬质量不能保证。混凝土运至浇筑地点，应符合原规定的坍落度，如有离析现象，必须进展第二次搅拌，才能浇筑，一般普通混凝土延续时间按照表7.4.4-1控制。表7.4.4-1 混凝土延续时间混凝土强度等级延 续 时 间气温低于25气温高于25C30与C30以下12090C30以上9060 注：大体积砼的浇筑为防止产生施工冷缝,初凝时间需相应延长,一般在3h左右，这就需根据工程特点、现场条件、砼所掺外加剂性能通过试验配比确定。(2)泵送混凝土的供给必须保证混凝土泵能连续工作，混凝土泵受料斗内应充满混凝土，以防止吸入空气形成阻塞，混凝土泵允许中断时间一般不得超过45min。1浇筑前的准备1)对模板、支架、循环水温控系统、钢筋、预埋螺栓、预埋铁件的质量、数量、位置逐一检查，并作好相关验收记录。 2与混凝土直接接触的模板、垫层，应去除淤泥和杂物，用水湿润，根底基底应有排水措施，模板中的缝隙和孔洞应堵严。 3混凝土自由倾落高度不应超过2m。 4根据工程需要和气候特点，应准备好抽水设备、防雨、防暑、防寒等物品。2浇筑过程中质量要点1混凝土浇筑应连续进展，应根据工程结构特点、配筋情况、振捣方法而定，不得超过振捣器的有效作用半径。2)施工缝设置和继续浇筑：大体积混凝土除了设计有要求外，一般不允许留设施工缝，如出现施工缝，应去除掉混凝土外表水泥薄膜和松动石子或软弱混凝土层，并加以湿润和冲洗干净，不得积水，施工缝处宜先铺水泥浆或与混凝土成份一样的水泥砂浆，方可继续浇筑混凝土。3)砼浇筑过程中要注意保护冷却循环水管道、热传感器与其导线等设施，振捣棒不要直接碰砸或撬震这些设施。 为使混凝土达到设计强度要求和防止产生裂缝，除对浇筑好的混凝土进展内部循环水温控降温外,外表要进展常规养护,养护时间不少于14d。8 安全措施在施工过程中,要严格按照安全生产法、建筑安全检查标准JGJ59-99等有关安全规程和规定执行，并采取如下措施：8.1建立健全安全保证体系，建立以项目经理为首的安全责任制，并设置专职安全员。8.2施工前，对施工人员进展安全技术交底，使所有人员熟悉所施工项目的安全情况。8.3严格执行安全操作规程，正确配置和使用安全防护用品，使检查制度化，做到不违章作业和不违章指挥。8.4根据施工组织设计或专项施工方案制定不同施工阶段的安全防护方案,采取有效的安全防护措施,报有关部门批准后认真实施，加强操作人员的安全教育，并作好以防意外的安全应急预案。8.5作好施工现场的围护和安全警示，禁止非工作人员进入施工区域。8.6服从统一调度,听从统一指挥。8.7做到工完料净场地清，搞好现场文明施工。9 环保措施合理安排、控制作业时间。对搅拌站进展封闭，把机器运转噪声降至最低限度。混凝土振动器选择低噪音振动棒。对钢筋的加工棚进展封闭，噪音大的钢筋作业尽量安排在白天。木工电锯、砂轮切割机等噪音较大的小型设备在搭建临时房内作业。模板的搬运、码放要轻拿轻放，拆除时，禁止将大面积模板直接撬除，要逐块进展，禁止将模板撬掉直接坠落在楼面上，应人工递到至楼面。场区硬化道路安排专人每天进展清扫、洒水，经常保持湿润状态，防止尘土荡漾。水泥设封闭式水泥库，并当天使用当天清扫。建筑垃圾清运时，要先洒水，后清扫，垃圾集中成堆后，装袋后方可运输。混凝土搅拌机后台上料时，砂、石、水泥倾倒要缓慢进展，尽量减少粉尘外扬。夜间控制作业时间，焊接作业尽量安排在白天进展。如果必须在室外进展夜间焊接，在焊接地点要加设挡板遮挡强光。气焊、气割作业与电弧焊切割钢筋时，操作者应携带一桶消防用水，放置在操作地点。木工房每次下班将锯末刨花清理干净。建筑垃圾和生活垃圾分类入池。木工作业废料、金属废弃物，包装材料与时收集，能二次利用的进展再利用，不能二次使用能出售的废料进展分类入池存放，分别处理。控制混凝土搅拌机冲水施工废水的流向，使其流入沉淀池存放，分别处理。设备保养，维修产生的废机油合理存放。施工生产用水，现场生活用水做到最大限度的节约。室外施工照明，作业完毕或天亮后与时关闭照明灯。室外照明灯具做到人走灯灭。对所有作业人员进展环境保护方面的知识教育，保护好周边环境，做到文明施工，确保施工安全。10 效益分析10.1社会效益:大体积砼采用本工法，能有效降低砼内部水化热，防止砼温度裂缝的产生，确保大体积砼浇筑质量。义马矿区质量监视站和我公司技术委员会等部门专家对该技术进展了跟踪鉴定认可，其成熟、可靠性在某某省义煤集团5000t/d新型干法熟料水泥生产线项目工程的其它6项大体积混凝土工程中得到了检验和应用，其成果对于提高大体积砼的施工质量、延长工程寿命等方面具有较大的开展前景和潜在的社会效益。10.2经济效益:10.2.1某某省义煤集团5000t/d新型干法熟料水泥生产线工程烧成系统生料立磨和煤立磨2个设备根底大体积混凝土按照此工法优化配合比节约水泥费用为:(1360660)20%(粉煤灰用量)356(kg/)235(元/t)10001000(1360660)20%15(元/ m粉煤灰)。与采用30厚棉毡配合电热毯保温比拟烧成系统节约费用10.6万元14昼夜算。11 应用实例该工程由主楼和裙房组成：主楼地上19层、地下2层，框剪结构。工程总高度97.1m ，总建筑面积16155m2 ；该工程为C30筏板根底，根底厚度为2.0m、一次砼浇筑量为：1500m，该工程筏板根底采用了大体积砼冷却循环水温控施工技术，确保了该工程根底的施工质量，工程于2004年度被评为“中州杯。12m，根底底标高为5.6m，C30砼量为1360m；2、煤粉立磨根底7.7m，根底填深为-7.50m，砼浇筑量660 m。两设备根底均采用了大体积砼冷却循环水温控施工工法，应用效果得到了业主、监理、设计和当地质量监视部门的充分肯定，并在该水泥生产线的水泥磨等大型混凝土设备根底的施工中得到了应用和推广，取得了非常显著的经济效益。该工程获得了2007年度省新技术应用示X工程银质奖，本工法的核心技术砼循环水温控技术是该新技术应用的关键内容之一。主要参考文献:高层建筑施工手册 同济大学1991版建筑施工手册第四版 缩印本2003年9月版推广应用建筑业新技术资料汇编某某省建筑业协会 2005年7月建筑新技术2005年4月某某省建设教育协会编。13 / 14