混凝土拌和系统冬季运行技术研究.pdf

第 5 l 卷第 1 期 2 0 1 5年 1 月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GAN S U W_AT E R l t F 2 U RC E S A ND HYD ROP 0 W E R 1 1 I I N OL OGY Vo 1 51 N o 1 J a n ， 2 0 1 5 设计与研究 混凝士 和搴统冬季运行技术研究 佟 阳， 彭相国， 马霖峰 ， 刘孟振 ( 中国水利水电第六工程局有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 7 9 ) 摘要 ： 随着建筑、 铁路、 水利和电力等各项基础设施建设的高速发展， 越来越多北方施工项 目陆续开工建设 北方冬 季长达数个月的寒冷气候， 给施工带来诸多困难。呼和浩特抽水蓄能电站拌和楼采用全封闭保温， 热水锅炉和暖气 排管相结合的供热方式， 科学合理的温度监测和运行控制措施 ， 成功解决 了严寒地区冬季拌制混凝土的技术难题， 具有借鉴和推 广的价值。 关键词： 混凝土拌和系统； 冬季运行； 保温设计； 呼和浩特抽水蓄能电站 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 6 2 文献标志码： B 文章编号： 2 0 9 5 - 0 1 4 4 ( 2 0 1 5 ) 0 1 - 0 0 5 3 - 0 3 ， 1 工 程概 况 呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古 自治区呼和 浩特市东北部 的大青山区。 距离呼和浩特市中心约 2 0 k mo电站总装机容量 l 2 0 0 MW， 装机 4台， 单机 容量 3 0 0MW。电站建成焉接人蒙西 电网 ， 在电网中 担任调峰、 填谷、 调频、 调相、 以及事故备用任务。电 站枢纽主要由上水库 、 水道系统 地下厂房系统 、 下 水库工程组成， 工程等别为 I 等， 工程规模为大( 1 ) 型。 主要建筑物按 1级建筑 物设计 ， 次要建筑物按 3 级建筑物设计 。上水库工程 、 地下厂房系统洞室工 程、 下水库拦河坝正常运用洪水标准为 2 0 0年一遇 ， 非常运行洪水标准为 1 0 0 0年一遇。工程场地地震 基 本烈 度 为 7度 。 2气候条件 工程所在地属于中温带季风亚干旱气候区 。 具 有冬长夏短、寒暑变化急剧的特征。冬季漫长而严 寒 ，极端最低气温为一 3 2 8。冻土期长达 5个月 ( 表1 ) 。冬季施工的时间段为 1 1月 1日至翌年 4月 1 5日， 历 时长 达 1 6 5 d 。 表 1 呼蓄下水库气象要素统计 3 冬季进行混凝土施工的必要性 近几年随着 国家经济 和社会的快速发展 ， 对交 通 、 用电等配套设施的要求越来越紧迫 ， 这就促使了 建筑 、 铁路 、 水利和电力等各项基础设施建设的高速 发展。我国地城辽阔， 南北纬度跨越较大 ， 越来越多 北方施工项 目陆续开工建设 ， 而北方冬季长达数个 月的寒冷天气 。 给施工带来诸多困难 。为 了保证施 工进度 ， 必须进行冬季施工 ， 达到缩短工程建设周 期 。 节省建设投资 ， 尽早让工程建成发挥社会和经济 效益 目的。混凝土结构是所有工程结构里面比较常 规和重要的组成部分 ，混凝土结构施工具有很强 的 季节性 温度在 5以上方能满足施工质量要求 ， 混 凝土拌和系统能否拌制满足温控要求的混凝土是进 行冬季混凝土施工的关键环节之一。 4冬 季拌 制混 凝土 的可 行性 严寒地区冬季进行混凝土施工 ，主要要解决两 方面的技术难题 。一方面要保证施工工作面的环境 温度不低于 5。且在混凝土强度未达到设计强度 收稿日期： 2 0 1 4 1 2 - 1 作者简介： 佟阳( 1 9 8 1 一 ) ， 女， 辽宁新民人， 工程师， 学士， 主要从事工程施工及管理， E m a i l ： 7 7 5 0 1 4 4 4 q q t o m 53 2 0 1 5年第 1 期 甘肃水利水电技术 第 5 1 卷 的 4 0 前 ， 必须有保证混凝土强度增长的措施 。 不允 许混凝土发生冰冻损害 ， 产生质量问题 ； 另一方面要 保证混凝土 的浇筑温度 。 决定混凝 土入仓温度的 两 个关键指标是人仓温度和出机 口温度 ， 影 响混凝土 入仓温度的主要 因素是出机 口温度和混凝土运输距 离、 混凝土运输车保温措施及环境温度 。 保证出机 口 温度关键在于组成混凝土的骨料温度 、 水温 以及混 凝土生产过程 的环境温度。以上措施都保证了 ， 就 能拌制出满足冬季混凝土施工要求 的混凝土。 5 拌和系统保温设计 根据影 响混凝土冬季生产 的几个关键 因素 结 合工程所在地气候条件 ， 冬季混凝土的供应强度 ， 骨 料的生产工艺以及类似气候条件下混凝土拌和系统 运行经验 ， 对拌和保温系统进行 了设计 。拌和楼保 温系统 由供暖系统 、 全封闭保温棚和拌制热水供应 系统组成 。 5 1 全 封 闭保 温 棚 拌和站除水泥和粉煤灰储存罐不进行保温外 所有设备和结构均封 闭在保温棚里 ， 保温棚设计为 高低跨连续结构 ， 高跨设计高度 8 m， 低跨设计高度 为 6 m， 低跨高度满足骨料运输车翻斗倒料要求。 保 温棚以方钢为框架结构，用 1 0 e m厚复合泡沫板进 行封闭。保温棚包括骨料升温区， 拌和区， 锅炉房 、 拌和热水存放区和车辆通行过渡区。由于整个拌和 系统在密闭空间里运行 ， 运行过程 中产生的粉尘较 多 ， 为保证拌和设备和装载机运行安全 ， 在保温棚屋 面安装几台无动力风机对粉尘进行抽排 。同时在屋 顶安装防滑条和悬挂安全绳的挂钩 ， 确保发生暴雪 时 ， 人工及时对保温棚进行清理 。 保证保温棚结构不 被雪荷载破坏。 5 2 骨 料仓 设计 与 规划 根据冬季混凝土施 工计划 结合拌和楼型号和 运行工况 ， 拌和楼 日最大供料强度为 3 0 0 m ， 设计储 料仓为 3个 ， 分别存储 2个级配的砾石和砂子。 料仓 与料仓问采用浆砌石挡墙进行隔离 ， 防止混料 。每 个料仓 的存储量为 3 0 0 m 3 ，能拌制 6 0 0 m 3 混凝土 。 能满足两天全负荷拌制混凝土 。为保证拌和楼连续 运行 ， 在拌和区料仓旁边设计升温区。 升温区和拌和 区间采用棉帘进行隔离 ， 防止在升温 区倒运骨料时 与拌和区热交换 ， 引起拌和区热量损失。 考虑到砂子的升温时间长 ， 升温 区设计 4个料 仓 ， 3个仓全部存放砂子 ， 存储 面积 4 O 0 m z 平均堆 高 6 m， 分 3个料仓 ， 每个料仓设计存储 8 0 0 ms ， 可 满足 3 d的最大供应强度需要 一个料仓空了立即 进行补充升温 ， 其余两个正常供料 、 升温 ， 一个料仓 5 4 存储砾石 ， 设计存储量 3 0 0 m ， 可满足 2 d的最大需 求强度 。 较大粒级的砾石不进行升温 ， 需要直接从外 部斟场进行补充 ， 确保骨料连续供应。 5 3 供 暧 系统设 计 供暖系统 由锅炉房 、 热水锅炉 、 供暖管路 、 管道 泵和暖气排管组成。锅炉房布置在拌和区一侧 ， 锅 炉房和拌和区之间设置连接通道 ，可 以直接从锅炉 房进入拌和区。从 防火安全考虑，锅炉房采用防火 材料搭建。两 台 1 5 t 热水锅炉负责供暖， 一 台供应 拌和区。一 台供应升温区，供暖管路采用直径 + 6 0 n l l n的薄壁钢管 。散热片也采用钢管加工成 8 0 c m 长的平行排管， 排管设计间距为 3 m， 沿保温棚及储 料仓内壁布设。 5 。 4拌制 热水供 应 系统设 计 混凝土拌制用水需求较大，为 了解决从河道取 水管路保温的问题 ， 在锅炉房区挖掘了一眼取水井； 为了保证拌制热水能连续供应 ，设计 了一台 3 t 锅 炉并配备一个 9 0 m 3 水箱组成供水系统 ，锅炉循环 加热水箱储存水( 两天补给一次) ， 能满足拌和系统 连续拌制 6 O 0 m ， 混凝土。 为了避免混凝土拌制强度 太大， 水井给水不能满足拌制要求 ， 在拌和区设计备 用 4 0 m3 备用水箱一个 ，水箱采用钢板分隔成两个 水箱 ， 一个用于升温加热( 1 0个 3 k W 加热棒加热) ， 一 个用于补给， 通过水泵抽取 ， 满足连续供应。 5 5通 道保温 设计 整个保温棚共设 2个进 出通道 ，一个设在升温 区， 另一个设在拌和区， 通道设计长度为 1 0 m， 作 为 车辆进出缓冲过渡区 。每个通道设大门和棉门帘各 一 道， 大门采用活动保温板推拉门。 并安排专人负责 推拉 。 保证车辆打料和骨料倒运时， 最大限度减少棚 内热量的损失。 6热工计算 施工前针对不 同标号的混凝土 。合理进行热工 计算 ， 确定骨料 、 拌制用水和保温棚温度。达到出机 口温度不小于 l 0， 混凝土人仓温度不低于 5 q C 。 6 1 混凝土出机温度计算 混凝土入仓温度等于 5时，求混凝土出机 口 温 度 ： ( ) ( l + 鼢 + ( 1 ) 式 中： 一 混凝土人仓温度 ， 即 5； 一 混凝土出机温度 ( o c ) ； 一 混凝土运输时的气温( ) ； 有关的系数 ( i = 1 ， 2 ， 3 ， ， n ) ， 其数值为 ： 混凝土装 、 卸和转运 ， 每次 0 - - 0 0 3 2 ； 混凝 土运输时间 ， O = A。 ( 为运输 时间( m i n ) ) ， 第 1 期 佟 阳 ， 等 ： 混凝土拌和系统冬 季运行技术研究 第 5 l 卷 运输距离取 2 k m， 时速取 1 5 k m h ， 则 t = 8 m i n ； A为温度损失系数 。 8 m 混凝土罐 车取 0 2 5 ) 。 所 以 ，装 = 0 0 3 2 ，罐 车运输 9 2 = 0 0 0 0 5 x 8 = 0 0 0 4 ， 转运 9 3 = 0 0 3 2 ， 吊罐入仓 9 4 = 0 0 3 2 0 =- 9 l + 鼢 + 扫 0 3 2 + 0 0 o 4 + 0 0 3 2 + 0 0 3 2 = 0 1 因此 混凝土出机温度 T o= T B p T a E g 1 一 Z9 = 5 一 ( - 1 2 2 ) x O 1 1 - 0 1 = 6 9取 7 0 6 2 砂石骨料需加热温度计算 混凝土 出机 口温度取决于原材料的重量 、 比热 及温度 ， 以 C 2 5混 凝土为例 ， 每立 方米混凝 土中的 材料用量为： 水 1 3 6 k g 、 砂 7 0 9 k g 、 砾石 1 2 8 0 k g 、 水 泥 2 3 1 k g ； = C s = 0 1 8 k c a l ( k g o C) 、 C o = 0 1 l k c a l ( k g ) 、 C w = = 1 0 k c a l ( k g o C ) ； 按下式计算 ： T o = ( + Q 。 ) + ( + Q g ) + C o w 。 + ( 一 Q 。 。 一 Q 。 ) + ( W + C s W + C o W + c w W ) ( 2 ) 式 中： 一混凝土出机温度， 按照规范要求定为 1 0 o C ； C 、 C 、 C 、 C 分别为砂 、 砾石 、 水泥和水的 比热( k c a l ( k g o C ) ) ； Q 、 Q 分别为砂 、 砾石含水率( ) ； 、 、 、 分别为每立方混凝土 中砂 、 砾石 、 水泥和水的重量( k g ) ； 、 、 、 一 分别 为砂 、 砾石 、 水泥和水 的温 度 ( ) ； 开一混凝 土 拌 和 时才 产 生 的机 械 热 ( 可 取 1 5 0 0 k J m。 ) 。 假设 ： Q 。 = 3 ， Q = 1 ； T o = - 5 o C， T w = 6 0 o C； = = ，将以上数据代入公式 ( 2 ) ： T o = ( 0 1 8 + 1 0 x 3 ) x 7 0 9 x T x + ( 0 1 8 + 1 O x l ) 1 2 8 0 x + O 1 l x 2 3 1 ( 一 5 ) + 1 0 x ( 1 3 6 - 3 x 7 0 9 - 1 x 1 2 8 0 ) x 5 0+ l 5 0 0 3 ( 0 1 8 x 7 0 9 + O 1 8 x l 2 8 0 + 0 1 l 2 3 1 + 1 0 x 1 3 6 ) ； 得出 ： 一3 2 6 o C，考虑上料时有温度损失 ， 取 砂石升温后温度 Z Z 一 3 7混凝土拌制质量控制 7 1 温 度监 测 为防止寒潮突袭对施工造成影 响 ，现 场从 1 0 月中旬开始对大气进行测温 ， 测温点分别设在拌 和 站保温棚外 、 骨料仓 、 保温棚 、 出机 口和仓 面 ， 当连 续 5 d日平均气温低于 5 c 【 = 即为冬季施 开始 1 3 期 ； 日平 均气温连续 5 d高于 5即为冬季施 结束 日 期 ( 表 2 ) 。 根据温度监测结果 。 决定是否启动拌和楼冬季 运行措施 ， 通过热工计算确定各项温度参数 ， 随时调 整 ， 做到技术 和经济并行 ， 确保混凝土拌制质量满足 规范要求。 表 2 温度监测时间 7 2拌制措施 ( 1 ) 投料前 ， 先用热水 冲洗搅拌机 ， 改变投料顺 序 ， 先投砂石骨料、 再加热水搅拌 ， 最后加水泥搅拌 。 提高搅拌时间， 比常温延长 7 O 8 O s ， 不仅使拌制热 水充分预热砂石骨料 。而且水泥颗粒充分均匀对骨 料进行包裹。 拌制用水水温根据各项监测温度参数 ， 随时进行调整 ， 但最高不得 高于 6 0， 且不得随意 调整骨料和水泥的投料顺序， 防止水泥假凝现象， 影 响混凝土拌制质量。 ( 2 ) 检查骨料不得带有冻块和易冻裂 的物质 ， 严 格控制混凝土的配合 比和坍落度 ，由骨料带入的水 分以及外加剂溶液中的水分均应从拌和水中扣除。 ( 3 ) 拌制掺用外加剂的混凝土时， 当外加剂为粉 剂时 。可按要求掺量在机料斗处直接撒在骨料上 。 当外加剂为液体 ， 使用前按要求配置成规定溶液 ， 然 后根据使用要求 ，用规定浓度溶液再配置成施工溶 液 。各溶液分别放置于有 明显标志的容器内，不得 混 淆。 7 3其他措 施 ( 1 ) 设置专人对进出大门进行开启 ， 在运输车辆 进入缓冲区后 ， 关闭第一道棉帘， 然后开启第二道大 门， 在整个受料过程中大门处于关闭状态 ， 受料完成 后 以相反的顺序进行操作。 减少保温棚内热量损失。 ( 2 ) 混凝土运输车混凝土罐穿保温衣 ，合理组 织装入 、运输和卸出混凝土工作 ，尽量缩短运输时 间。 减少混凝土温度损失 。 8结语 呼和浩特抽水蓄能电站混凝土拌和站经过 3个 冬季的运行 取得了良好 的运行效果 ， 各项温度监测 结果 汇 总见表 3所 列 。 从以上温度监测结果可以看出 ，采用全封闭保 温 、 热水锅炉和暖气排管相结合的供热方式 ， 成功解 决了拌和楼的保温问题 ； 通过设置升温仓 ， 给骨料预 先加热 ， 保证混凝土连续拌制 ； 科学合理 的温度监测 和运行控制措施， 为动态控制各项拌( 下转第5 9页 5 5 第 1 期 袁志伟 ： 头屯河水库设计洪水推求研究 第 5 1卷 名 面 媛 邕 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 l 0 o l l O l 2 0 1 3 0 1 40 l 5 0 1 6 0 1 7 0 洪水历时时段， h 图 1 头屯河各种频率设计洪水过程线 纽测量工作中的应用 J 四川水利， 2 0 1 3 ， 2 0 ( 3 ) ： 5 9 6 1 4 陈亚宁， 陈利军 ， 李卫红 天山北坡水库泥沙淤积情势分 析以头屯河水库 为例 J 干旱 区资源与环境 ， 1 9 9 6 1 0 ( 1 ) ： 4 6 4 8 5 刘云峰 基于 C i v i l 3 d的动态数字地形模型( D I M) 建立 及土木工程应用介绍 J I黑龙江科技信息 ， 2 0 1 1 ， 1 6 ( 3 6 ) ： 4 9 5 1 和指标 ， 经济有效 的运行拌和系统提供 了保证 。呼 和浩特抽水蓄能电站拌和站冬季运行的成功经验 ， 将为严寒地区冬季进行混凝土拌和施工提供借鉴和 参考。 59 咖咖啪 渤咖珊瑚踟咖跚枷踟姗伽伽姗瑚瑚抛啪 o