8、大体积混凝土内降温施工工法

1、8、大体积混凝土内降温施工工 法大体积混凝土内降温施工工法四公司张辉1前言大体积混凝土在施工过程中,裂缝的成因较 多,有大量的资料说明,大体积混凝土裂缝产生 的主要原因有：内外温差过大；混凝土收缩; 施工冷缝；施工工艺及其它因素.其中内外 温差温差产生的裂缝缺陷比例占到总体统计数量 的60噂上,所以限制室内外温差是有效预防产 生温度的举措方法.在大体积混凝土施工过程中, 外部温度只要通过合理有效的施工组织,就能达 到理想效果,而混凝土内部产生的热量就不容易 限制,所以本文结合工程实例,对内降温应用对 大体积混凝土产生的效果进行讨论,并应用测温 监控,来反映内降温技术的成效.2工法特点本工法采用

2、成熟的循环冷却水内降温施工工 艺,循环冷却水内降温法具有施工工艺简单、便 捷,施工周期短,施工质量保证,效果显著等特 点°3适用范围本法适用于一般工业、市政工程中斜拉桥的 索塔、承台及根底、桥梁支墩等和民用建筑工程 中高层建筑的箱型根底、筏型根底等实体大体积 钢筋混凝土结构施工.4工艺原理温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起 的混凝土内部和混凝土外表的温差过大.特别是 大体积混凝土更易发生此类裂缝.温差的产生主 要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期,这 一阶段产生大量的水化热,形成内外温差并导致 混凝土开裂,这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后 的第3d升温阶段.另一种是在拆模前后,这

3、时 混凝土外表温度下降很快,从而导致裂缝产生.第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后,热 量逐渐散发而到达使用温度或最低温度,它们与 最高温度的差值即内部温差.这三种温差都会产 生裂缝,但最严重的是水化热引起的内外温差. 本工法采用在混凝土内循环冷却水降温,混凝土 外面保温施工工艺,保证混凝土在终凝之前混凝 土内外温差梯度值W 25 C ,以此预防混凝土产生 的温度应力不均衡而导致产生温度裂缝.温度应力在汽轮发电机根底混凝土内的分布 如下列图4所示：图4.1 温度应力在汽轮机根底底板混凝土内分布图综上所述,在承台等大体积混凝土施工前,必 须进行混凝土的温度变化、应力变化的估算,以 确定养护举措

4、、分层厚度、浇筑温度等施工举措, 并以此来指导施工.5施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程主要施工工艺流程为：施工准备“循环水冷 却水管安装混凝土浇筑施工“循环冷却水循环 通水-测温-混凝土外保温、蓄水养护,施工工 艺流程图见图5.1 .施工准备循环水冷却水管安装混凝土浇筑施工循环水冷却水循环通水混凝土外保温、蓄水养护图5.1施工工艺流程图5.2 施工准备5.2.1 材料准备1、尽量选用低热或中热水泥如矿渣水泥、粉煤灰水泥,在条件许可的情况下,应优先选用 收缩性小的或具有微膨胀性的水泥.2、适当搀加粉煤灰.混凝土中掺用粉煤灰后,可提升混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热

5、,提升混凝土的抗拉 强度,抑制碱骨料反响,减少新拌混凝土的泌水3、选择级配良好的骨料.应选择线膨胀系 数小、岩石弹模较低、外表清洁无弱包裹层、级 配良好的骨料.4、适中选用高效减水剂和引气剂.5.2.2 技术准备在混凝土浇注前应根据混凝土配合比、各种原 材料的搅拌前温度、施工时大气平均温度及混凝 土的最大厚度等条件计算出：1混凝土的绝热温度,2混凝土内部实际最高温度,3混凝土的外表温度,4如果采用保温法养护混凝土, 那么要计算出保温隔热材料的厚度.汽机根底底板为大体积混凝土,需对其内外最 大温差进行测算,确定是否需采取举措降低混凝 土内外温差,减小温度应力,预防出现裂缝.1最大绝热温升Th=

6、mc+K - F Q c p式中：Th 混凝土最大绝热温升C ； mc 一混凝王中水正用量kg/ m； F 一 混凝土活性掺合料用量 kg/ m, 本工程指粉煤灰；K一掺合料折减系数粉煤灰取 0.25 0.30 ;Q 一 水泥28d水化热kj / kg,查表可c 一混凝土比热容； p一混凝土密度.2混凝土中央计算温度T1t =Tj + Th 工t式中T1t t龄期混凝土中央计算温度,因三天龄期时混凝土温升最大,故取 3d龄期；Tj 混凝土浇筑温度C ,限制在 28c以内,取28 C;工一3天龄期降温系数,查表可3混凝土表层外表下50mrrr 100mm小温度S1保温材料厚度S=0.5h入 xT

7、2TqK/ 入Tmax-T2式中：S 保温材料厚度；入x一所选保温材料导热系数 W/m-K,本工程拟用塑料薄膜、麻袋覆盖养护导热系数取草袋的值,入x=0.14 ;Tmax 一计算得混凝土最高温度 °C , 根据经验 T2Tq=15C 20 C , Tmax- 丁2=20 25 C;及一传热系数修正值,查表可得.2蓄水养护深度hw=x - MTmax- T2 Kb 入 W700Tj+0.28mcQ式中：hw 养护水深度(m);x 一 混凝土维持到指定温度的延续时 间,即蓄水养护时间(h),本工程养护时间为 14d;M 混凝土结构外表系数(1/m);F 一写大气接触的外表积(mj ;V

8、混凝土林积(m1；Tmax-T2 一般取 2025( C)；K)一传热系数修正值,查表可得；700 折算系数KJ/ (m3K)入w 水的导热系数,取 0.58W/(m - K).3)混凝土外表模板及保温层的传热系数B =1/ ES i/ 入 i +1/ B a 式中：B 一混凝土外表模板及保温层等的 传热系数W( mK)；S i 各保温材料厚度(m);X i 苕保温材料导热系数 阳mK)；8q 空气层的传热系数,取 23 W( m K) o4)混凝土虚厚度h' 二k 入/ B式中：h 一 混凝土虚厚度(m)k 折减系数； 入一混凝土导热系数.5)混凝土计算厚度H=h+2h式中：H 混凝

9、土计算厚度(m);h 混凝土实际厚度(m).6)混凝土表层温度T2(t) =T2+4 h' (H h' ) T1(t) -Tq / H4混凝土内外温差T(t) =T1(t) T2(t) = V25C 即可.式中：T(t)混凝土内外温差通过计算,开封电厂在汽轮发电机根底的底板混凝土工程施工 中,准备采取塑料薄膜、麻袋覆盖和蓄水养护等 保温举措,在混凝土中掺低水化热的粉煤灰和 FDN-800缓凝型高效减水剂减少水泥用量来降低水化热,在根底底板内预留蛇形钢管(见附页)使混凝土内外温差降至 25 c以内,可预防混凝土 中出现温度裂缝.5.3 循环水管安装为了保证混凝土的质量,减少混凝土

10、水化热 对本工程汽轮发电机筏形整板根底混凝土造成裂 缝,在施工时采用冷却水管循环降温的方法.(1)循环水管采用直径50mm无缝钢管焊 接,循环冷却水管沿底板高度方向共布三层,标 高分别为底层-7.05m ,中间层为-6.2m,顶1 -5.35m,每层冷却管配一潜水泵以供循环水水源 进水,每层水管的垂直进、出水口互相错开,且 出水口有调节流量的水阀和测流量设备.(2)循环冷却水管安装时,要以钢筋骨架 和支撑桁架固定牢靠,预防混凝土灌注时水管变 形及腕蓄而发生堵水和涌水,并做通水试验.0 却水管布置示意图 详见 5.30.15500.445.950.4汽机底板上、下层循环水管布置图1 0.15 0

11、502早47.058 ovyl口 水 进汽机底板中间层循环水管布置图29图5.3循环水管布置图5.4 混凝土浇筑混凝土浇筑采用斜面分层法进行,使混凝土在浇筑过程中均匀上升,降低水泥水化热内部.施工时应在早晨或下午4 : 0 0以后,从而 预防中午高温,并在混凝土搅拌时采用水温较低 的符合要求的井水搅拌,用井水给碎石降温.5.5 循环冷却水通水每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕,即可在该层水管内通水.循环冷却水的流量可限制 在1.21.5 m3/h,使进、出水的温差不大于 6oC循环冷却管排出的水在混凝土灌注未完之 前,应立即排除围堰外,不得排至混凝土顶面.针对工程实地循环冷却水采用地下水,循环

12、水持续养生7do通过冷却排水,带走混凝土体内 的热量.5.6 测温1在混凝土浇注前应根据实际情况选择 大体积混凝土测温点,并埋设测温测温管,测温 点布置以能够真实的反映出混凝土的内外温差、 降温速度为准本工程测温点布置在“边、中、 边工以便充分准确反映混凝土内水化热温度.每个测温点在测温管里面布置上、中、下三个温 度计,上、中、下三个温度计测温点布置如下列图 5.6 ,中间温度计居中根据测温管高度,事先 在外把温度计测温点高度做好.2设专人进行昼夜测温,并详细记录,温度上升阶段每2h测温一次,温度下降阶段每 6 h测温一次,24h循环测试监控,对各测点定 时定点测温,三天后每 8h测量一次,直

13、至混凝 土温度降至10c以下.混凝土内部温度与混凝土 外表温度之差不能超过 25 C o在混凝土养护过程 中,一旦发现混凝土内外温差超过25 C,立即通知施工部门及时调整保温及养护举措.图5.6 温度 计测温布置点图5.7 混凝土外保温、蓄水养护在混凝土浇筑完之后外表采用塑料薄膜或彩 条布覆盖,再用麻袋覆盖, 侧模7天后拆模,并 立即覆盖塑料薄膜加盖麻袋养护,在混凝土表边 围堰蓄水养护,蓄水深度不小于50mm,混凝土养护派专人进行.混凝土拆模后,应尽量缩短暴 露时间,及时回填.6材料与设备本工法主要机械设备及设施见表6 o表6 主要机械设备及设施序号名称型号数量备注1潜水泵40-15-303台

14、用于循环水管供水2黑铁管50米用于循环水3温度计9根4塑料布/5麻袋/7质量限制7.1 汽轮发电机底板结构施工按?混凝土结构工程施工质量验收标准?(GB50204-2021 )、?火电施工标准?进行和检查、验收.7.2 拌制混凝土的原材料均需进行检验,合格后方可使用.同时要注意各项原材料的温度,以保 证混凝土的入模温度与理论计算根本相近.7.3 在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂,掺量要准确.7. 4由于本工程混凝土浇筑采取由南北两侧向8平安举措8.1在施工中进行作业时,各项工作必须严格按8. 3混凝土振捣工必须穿绝缘鞋、戴绝缘手套,题及时解决,检查后要进行试运转,严禁机械带病作业.增强机械的维护

15、保养,保证机械各项设备和部件、零件的正常使用.9环保举措施工现场应按规定采取举措限制噪声并对循环冷却水集中排放,预防造成泥浆污染.10效益分析10.1降低了劳动强度,提升了工效,缩短了工期,还保证了工程质量和施工平安操作的可靠性.中间同时推进.采用自然分层施工法施工,利用 混凝土自然流淌形成的斜坡进行分层,“采用分段 定点下料,一个坡度、薄层浇筑,循序渐进,一 次到顶的浇筑方法.故此,混凝土振捣工作需 安排专项施工工长密切关注,振捣棒应由下料口 依次往前推移,预防局部振捣不到位,导致局部 混凝土初凝甚至终凝.7.5试验部门设专人负责测温及保养的治理工 作,发现问题应及时向工程技术负责人汇报.照

16、制定的施工作业方案和操作规程进行.8.2场内所有车辆的移动必须有专人指挥,统一 调度,移动及起吊作业时必须有专门人员指挥.此次混凝土连续作业,需安排好工人交接班,杜 绝工人疲劳作业.8. 4在施工前应全面检查施工机械,发现有问1.1 2 2021年2021年华能莱芜百万机组扩建工程,提前工期18d,降低施工本钱4. 91万.10.3 2021年2021年在中电投习水二郎 4x660MW新建工程1#、2#汽机房汽轮发电机钢筋混凝土根底底板工程施工中,提前工期14d,降低施工本钱4.13万.10.4 2021年在中电投宁夏中卫电厂2x350MW工程1#、2#汽机房汽轮发电机钢筋混凝土根底 底板工程

17、中,提前工期12d,降低施工本钱 2.11 万.10.5 本施工方法取得成功,使公司针对施工企 业大体积混凝土施工裂缝的限制得到了新的发 展、新的突破,显示了企业的实力,提升了知名 度,受到了建设单位、设计单位、监理单位等多 方面的广泛赞誉,取得了良好的社会效益和经济 效益.11应用实例11.1 本工法2021年2021年用于华能莱芜百 万机组扩建工程.该工程#7汽轮发电机根底底板 为整体板式钢筋混凝土结构,平面尺寸大 55.805m X 20.116m ,根底底标高为 -7.5m ,根底底板高3.5m,属于大体积混凝土结构.底板设计为C40混凝土,混凝土方量约为3800m3 ,底板上部设计有凝结器等设备根底、框架柱及局部混凝土支墩、泵坑坑壁等.11.2 本工法 2021年2021年在中电投习水二郎4x660MW 新建工程1#、2#汽机房汽轮发电 机钢筋混凝土根底底板工程运用.汽轮发电机基础钢筋混凝土底板外形尺寸为46.725m X 16m X3m,底板底面标高-7.7m；底板上部设计有设备 根底、框架柱及局部混凝土支墩、泵坑坑壁.底 板