南水北调中线马磁铁路倒虹吸夏季混凝土施工温控方案.pdf

水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 4期 南水北调中线马磁铁路倒虹吸夏季混凝土 施工温控方案 张中先 朱志华 李 东 代彩华 摘 要 温度 控制是保 证混凝 土浇筑质量的关键 ，结合工程特 点以及 热平衡计算 ，在 原材料 、混凝土 配合 比 、仓面 保 护、混凝 土拌和 、浇筑和养护等各个环节制定完善措施并严格执行 ，重视高温季 节的温度管理和温控措 施 ，对后 期混凝土裂缝产生起到有效的预 防作用 同时对混凝土强度 和外观质量起到 至关重要的作 用。 关键词 南水北调 中线 倒虹吸 高温季 节 混凝土施工 温度控制 温控措施 中图分 类号T V5 2 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 1 2 0 3 马磁铁路渠道倒虹吸位于总干渠与马头磁山铁 路交叉处 ，建筑 物起止桩 号为 2 8 + 8 5 8 -2 9 + 0 5 2 ， 该建筑物由进口扭坡段 、管身段 、出口扭坡段三部 分组成，倒虹吸轴线长 1 9 4 m，其中管身段长 1 0 9 m， 包括进口斜管段 、平管段以及 出口斜管段 ，共计 1 8 节。管身段采用钢筋混凝土结构布置 2孔一联 ，共 2联 ，每孔过水断面为 6 4 re x 6 3 IT I( 宽 高) 。管身 段顶 板 、底板 、边 墙均 厚 1 2 m，中墙厚 1 0 m。进 出口均采用钢筋混凝土直线扭曲面型式 ，重力式挡 墙 护坡坡 比 1 ： 2 0 ，底板厚 0 5 m，宽 2 3 5 I T I 。 本标段沿线属暖温带大陆性季 风气 候区 。四 季分 明。春季蒸发量 大 ，降雨稀 少 ；夏季 炎热 ， 降雨量集 中 ；秋季晴 朗气爽 ，降雨稀少 ；冬季寒 冷少雨雪 ，多北风 。渠段沿线多年平 均气 温 1 3 1 ，月平均最高气温 3 2 2，出现在 6月。 6 、7 、8月是磁县夏季温度较高的月份 ，白天 最高气温高达 3 6以上 ，所 以夏季高温季节混凝 土施 工应采取 有效的温控措施 主要 从原材 料 、 水温 、管身 防护和浇筑完成后混凝土后期养护等 方面进行控制 以此减小管身大体积混凝土 因温 度而产生的裂 隙几率 ，是 防止混凝土在施工期和 运 用 期 产 生裂 缝 的 主要 措 施 之 一 是 混 凝 土 浇 筑 质量的重要保证 。 编制依据 了该段招投标文件 ，施工组织设计 及相关行业规程规范。 1 混凝土温度控制指标 1 1 浇 筑温 度 混凝土 的最高浇筑温度 一般控制不超过 当 月气温 2，但 6 、7 、8三个月不超过 2 6。 1 _ 2 混凝 土 内部允 许最 高温 度 倒虹吸混凝土最高温度控制指标见表 1 。 1 3混凝 土 浇筑上 下 两层之 间 的温差 控 制 对 于倒 虹 吸 ：上 下两 层温 差不 应 大于 1 5。 1 4 混 凝土 内外 温差 控制 对于 倒虹 吸 ：内外 温差 不应 大于 l 5。 表 1 倒虹吸混凝 土最高温 度控制指标表 2 混凝土施工温控保证措 施 2 1 原材 料 2 1 1 水 泥 采用低水化热普通硅酸盐水泥 ，降低混凝 土 水化 热温升 从 而从本质上 降低混凝 土 的温 度 。 高温季节水泥罐表面的温度较高 ，针 对本工程水 泥罐采用水冷的方法。具 体做法为采用洒水车喷 头向水泥罐表 面进行喷水 ，降低表面温度 ，从而 达到降低水泥温度的目的。 2 1 _ 2 粗 、细 骨料 搭设遮 阳篷 ，减 少阳光直射 ，以达到降低骨 料温度 的 目的；增加堆料高度 ，使用骨料 时掏取 下层 骨料 。但外界气温较高 时 ，采用洒水 车改装 喷淋头向骨料堆 中喷洒水雾 ，通 过水蒸发来 冷却 降低骨料的温 度 ，喷淋做到适 量 ，以湿润 骨料表 面 即可 ，既能达到降低 骨料 表面温度的 目的 ，又 能控制骨料 的含水量 。 张 中先等 南 水 北 调 中 线 马 磁 铁 路 倒 虹 吸 夏 季 混 凝 土 施 工 温 控 方 案 。1 3 2 1 3水 采用加冰水拌和 。在拌和场地修 建水 池 ，在 水池内投入冰块 ，采用冰水最大程度地对骨料进 行降温 ( 具体加冰量详见热工计算 ) 。 2 - 2 混凝 土 配合 比控 制 优化混凝土施工配合 比，选用低水化热水泥 ， 降低混凝土 内部温升 ，使混凝土在本质上得 到改 善 。 2 3 混 凝土 拌制 、运 输 混凝 土拌 和采用 冰水拌制的同时 ，在设计要 求允许 的坍落度范围内，采用数值较大 的坍落度 。 混凝土搅拌车安装遮 阳措施 ，减少 阳光直射。尽 量采用较近 的拌和站拌制混凝 土 ，缩 短混凝 土运 输及等待卸料时间。 2 4 混 凝 土温控 措 施 2 4 1 准备 工作 夏季施工时 ，为避免导致混凝土入仓 温度过 高 需要 ：避免模板 和新浇筑混凝土受 阳光直射 ， 人仓前 的模板 与钢筋温度 以及 附近的局部气温不 超过 4 0可采取仓面喷雾 降温 、侧模板外侧浇 水 降温等措 施 。并 应合理安排 工期 和施工 时段 ， 炎热季节尽量采用夜 间浇筑 ，避开高温时段 。在 混凝 土 浇筑仓 面 上搭 设 临时遮 阳蓬 。 2 4 2 混凝土入仓前 混凝土各类材料配合 比和特性值见表 2 。 表 2 混凝土各材料配合 比和特性参数 根据混凝 土热工计算 公式 T o = 计算 厶 乙 得 知 各 种 原 材 料 对 混 凝 土 出机 口温 度 的影 响 ：石 子温度的影响最大 ，其次是砂子和水 的温度 ，水 泥 的影响很小 ，因此为 了降低混凝土 出机 口的温 度 ，最 有效 的方法就是 降低石子 和砂 子的温度 再者就是降低水温和加冰。 在实 际的工程 中 。加 冰率很 少能达到 1 0 0 ， 通常不超过 8 0 。还有就是水泥温度对混凝 土机 口温 度 的 影 响 很 小 ，而 且 水 泥 颗 粒 极 细 。很 难 进 行人工冷却 ，通常不对水 泥进行人工冷却 。在没 有冷却措施条件下 ，由于 日照的影响 ，原材料温 度将高于当时气温 大约高出 5。 2 4 3 混凝 土 的入仓 温 度 混凝 土出拌和机后 ，经过运输 ，进入浇筑仓 面 口的温度称为人仓温度。在夏季施工 ，外界气 温高于混凝土 的机 口温度 ，混凝 土在运输过程 中 将吸收热量 ，入仓温度将高于机 口温度。这种混 凝土在运输途 中冷量( 或热量 ) 的损失 ，取决 于混 凝 土运 输 工 具 类 型 、运 输 时 间 及 转 运 次 数 。混 凝 土人仓温度可按常规经验公式计算。运输途中混 凝土冷量损失参数见表 3 。 表 3 运输途 中混凝土冷量损失计算参数 A 本工程现场采用容积为 6 0 m 的混凝土罐车 运送混凝土 ，其中中途运输时问为 5 ra i n ，由气象 资料得到当地气温 3 0 4 0。 人仓温度计标结果见表 4 、5 、6 。 表 4 水 泥温度 Z 6 0时。入仓温度 2 4 4 浇筑过 程 ( 1 )混凝 土浇筑根据施工方量选择在夜 间浇 筑 而避 开 炎 热 的 白天 ，在 进 行 混 凝 土 浇 注 时 进行 混凝 土拌和物性能试验以及对混凝 土温度进行测 量。确保混凝土入模温度不大于 2 8。 ( 2 )夏 ( 热) 期浇筑混凝土前 ，作好充分施工准 1 4 水 利 水 电 工 程 设 计D WR HE 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 4期 表 6 水泥温度 T 5 O时 ，入仓温度 当时气砂的温 石子温水的温加冰鞫出机口入仓 温， 厨 励 励 温廖 温 4 0 4 5 4 5 4 5 5 5 1 8 2 3 2 7 2 6 3 8 4 3 4 3 4 5 4 8 01 2 3 4 6 2 6 3 6 4l 4 1 4 5 40 - 8 3 2 3 6 5 2 6 3 4 3 9 3 9 4 5 3 3 6 5 2 3 8 4 2 6 3 2 3 7 3 7 4 5 2 6 4 7 2 4 O 2 2 6 3 0 3 5 3 5 4 5 l 9 2 9 2 421 2 6 备 ，保证混 凝土浇筑连续性 ：缩短混凝 土从搅拌 机到入模的传递时间及浇筑时间。 ( 3 )钢模板拼装到位后 ，模板周 围采取遮 阳 措施 ，防止钢模板被阳光直射 。在浇注混凝土前 ， 采用冷水淋洒钢模板外侧 以降低模板温度。 ( 4 )钢筋绑扎完毕后 ，尽量避免在 阳光下长 时间曝晒 ，在浇注混凝土前采用冷水淋洒钢筋骨 架 ，对非模板介质 的接触面也彻底淋湿 ，在浇筑 时控制不能有 附着水 。这不仅能够使钢筋骨架保 持相对较低 的温度 ，还能够使 由吸收和蒸发引起 的混凝土水蒸 汽的损失 降到最低 。混凝土浇注 时 进 行 混 凝 土拌 和 物性 能 试 验 以及 对 混 凝 土 温 度 进 行测量。确保混凝土入模温度不大于 2 8。 ( 5 )为 了避免大体积混凝土浇筑时水化热 的 传递采取薄层( 3 0 c m) 连续施工方法 。 ( 6 )浇 注过 程 中加强 测温 观测 。 ( 7 )在 混 凝 土 浇 注 完 毕 后 ，对 于 混 凝 土 的 裸 露 面 及时采用覆盖塑料薄膜 、覆盖土工布反复 洒水保湿 并保持湿润 ，防止塑性裂纹 的产生。 2 4 5 浇筑 完毕 与拆模 混凝土在前期硬化的过程中对湿 度的要求较 高 ，过早拆 除外模 ，会 加速混凝 土表面 的收缩 ， 从而导致收缩 裂缝 的产生 ，因此 ，拆模时 间不 能 过短 ，夏季不少于 6 d ：拆模后应尽快用 1层毛毡 覆盖 覆盖 1 4 d及以上 ：拆模后及时检查表面是 否 开 裂 最好 能 做 到 边拆 模 边 检查 边 覆 盖 ：混 凝 土 内部 开 始 降 温 以 前以及 混凝 土 内部 温 度最 高 时 不得拆模 。拆模时机选择在 日气温的较高时间段 ， 高温 天气在下午 l 4 ： 0 0时附近 ；松模后 ，在 模板 与混凝 土接触面及时洒水 ( 常温水 ) 养护 ，保湿养 护应不 间断 ，不得形成干湿循环 ，同时应根据气 温情 况 掌握适 当的时间间隔 ，在养护期 内保持 表面潮湿。人工洒水易造成混凝 土表面干湿循环 ， 产生干缩裂缝 。养护用水 的温度与混凝土表面温 度 之差不 应 大于 5 c C。 2 4 6 温度 检测 温控监测小组使用温度计 ，按照热工计算 的 数据对砂石骨料 、水 泥 、水 的温度进行测温 。具 体做法为 ： ( 1 )在 混凝 土 施 工过 程 中 ，应 至少 4 h测 量 1 次混凝土 的原材料的温度 、拌合机 出料 口混凝 土 温度 ；混凝 土浇筑完成后在龄期 O 4 0 d内每 3 h 监测 1 次( 有条件，最好能够 2 h监测 1 次 ) ，龄期 5 0 1 0 0 d每 6 h监测 1 次 ，龄期 l 1 0 1 7 0 d每 1 2 h监 测 1次 ，龄 期 1 8 O 2 8 0 d每 2 4 h监 测 1 次 ，并做好记录。 ( 2 )混 凝 土 浇筑 温度 的测 量 ，每 1 0 0 m 仓 面 面积应不少 于 1 个 测点 ，每一浇筑层应不少 于 3 个 贝 4 点 。测 点 应 均匀 分 布 在 浇 筑 层 面 上 。要 同时 观测及记录气温 、风速 ( 或文字描述) 等 ，并详细记 录浇筑温度 、浇筑时间和过程 、模板外侧 和仓 面 保温措施及过程和松模及拆模 时间等。若有特殊 天气( 如寒潮 、大风) 或温控措施非正常中止情况 ， 还需记录发生时间、持续时间和变化幅度( 如寒潮 降温幅度 、风速大小 ) 等信息 ，以供参考借鉴。 3结语 混凝 土温度控制 ，涉及 到设计 、材料 、施工 和环境等诸多 因素 。为 了控制裂缝 ，应着重从控 制温升 、延缓 降温速率 、减少混凝土收缩 、提高 混凝土极限拉伸和改善约束程度等方面采取措施。 总之 ，在高温季节进行混凝 土施 工 采取有力 的 温控措施尤其必 要 ，这样对后期混凝 土裂缝 的产 生能起到有效的预防作用 ，同时对混凝 土强 度和 外 观 质量也 起 到至关 重要 的作 用 。 作者简 介 张 中先 男 工程 师 中水北方 勘测设计研 究有 限责任公 司 天 津3 0 0 2 2 2 朱 志华 男 助理 工程师 南水 北调 中线建管局 河北直管 建 管 部 河 北磁 县0 5 0 0 3 5 李 东 男 高级工程 师 中水 北方勘测设 计研 究有 限责 任 公 司 天 津3 0 0 2 2 2 代 彩华 女 助理 工程 师 南水北调 中线建管局 河北直 管 建管部 河北磁县O 5 o o 3 5 ( 收 稿 日期 2 01 3 - 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