碾压混凝土冷却水管选择及其施工方法研究.pdf

2 0 1 3年 第 9期 ( 总 第 2 8 7期 ) 混 凝 土 Nu mb e r 9 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 7 ) Co n c r e t e 实用技术 PRACT I CAL TECHNOLOGY 碾压混凝土冷却水管选择及其施工方法研究 郭磊 ，郭利霞 ， ( 1 华北水利水电大学 ，河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ；2 汪伦焰 。陈建军 水利部水利水电规划设计总院，北京 1 0 0 0 1 1 ) 摘要： 通水冷却是碾压混凝土坝常用的温控防裂措施 。 通过讨论不 同材质冷却水管 的冷却效果 ，结合碾压混凝土施工技术 ， 确定了冷却水管的选择方法 ， 并就既满足工程质量又快速施工 的冷却水管施工方法进行讨论 。 关键词 ： 碾压混凝土；防裂；施工方法 中图分类号： T U 5 2 8 7 3 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 1 3 0 0 3 S t u d y o n t h e s e l e c t i on a n d c o n s t r u ct i o n m e t h o d o f c o o l i n g p i p e i n r o l l e r c o m p a cte d c o n c r e t e G U OL e i ， G U OL i x i a ， WA N GL t m y a n ， C H E NJ i a n j u n ( 1 No r t h C h i n a Un i v e r s i t y o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d E l e c t r i c Po we r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， Ch i n a ； 2 Wa t e r Re s o urc e s a n dH y d r o p o we r P l a n n i n ga n dDe s i g nGe n e r a l I n s t i t u t e ， Be i J i n g1 0 0 0 1 1 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： W a t e r c o o l i n g i s t h e c o mmo n me a s ure s f o r t e mp e r a t u r e c o n t r o l a n d c r a c k p r e v e n t i o n T h e c o o l i n g e f f e c t o f c o o l i n g p i p e s wi th d i ffe r e nt ma t e r i a l wa s d i s c u s s e d， c o mbi n e d wi th the c o ns t r u c t i o n o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e， the d e c i s i o n me t h o d o f c o o l i ng p i p e wa s p r o v i d e d ， a n d the r a p i d c o n s t r u c t i o n me t h o d o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e d a m wi th p i p e t o s a t i s f y c o n s t r u c t i o n q u a l i ty and c o n s t r u c t i o n pr o g r e s s wa s di s c u s s e d Keywor ds ： r ol l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e； c r a c kp r e v e n t i o n； c o n s t r u c t i o nme t h o d 0 引 言 碾压混凝 土是一种干硬性 、 贫水泥 的混凝土 ， 由硅酸 盐水泥 、 火 山灰质掺和料 、 水 、 外加 剂 、 砂 和分级控制 的粗 骨料组成 。 因掺有大量粉煤灰 ， 与常态混凝土相 比， 水泥用 量减少 ， 水化热减少 ， 另碾压混凝土浇筑厚度不大 ， 易于散 热 ， 因此 ， 一般认为碾压混凝土 已不存在温度控制问题。 但 实际上 ， 国内外不少碾压混凝土坝都 出现了较严重的裂缝 问题 ， 比如万家 口子水 电站 1 。 随着工程经验的不断积累和 研究的深入 ， 人们现在 已逐步认识到碾压 昆 凝土坝 同样需 要严格 的温控防裂措施 2 - 5 。 坝体 内预埋冷却水管是碾压混凝土常用的温控防裂措 施， 冷却水管一般有H D P E管、 钢丝网塑料复合管及铁管等， 但三者各有利弊且冷却效果各不相 同， 前两个属于软水管 ， 铺设省时省力 ， 施工费用较低 ； 可弯曲、 接头较少 ， 在国内外 有很多 的成功经验 ； 铁管则具有更高的强度 ， 因此 ， 在施工 过程 中需要慎重选择。 本研究从碾压混凝土预埋冷却水管 的选择着手， 分析不同冷却管的冷却效果， 依据常见碾压混 凝土施工方法和水管冷却效果确定冷却水管选择方法。 1 不同材质水管冷却效果分析 前人对冷 却水管 问题进行计算分析提 出了很多 的计 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 3 1 6 基金项 目：国家 自然基金( 5 1 1 0 9 0 8 1 ) 1 30 算方法 。 一般情况下 ， 为了工程需要 ， 常采用简化的近似算 法 ， 其中把冷却水管看成热汇 ， 从混凝土 中吸收热量 ， 在平 均意义上考虑水管冷却效果 ， 这是一种应用较广的方法 ， 而 目前通常采用的有 限元网格 ， 可 以同时计算考虑水管冷却 的温度场和应力场 ， 本研究使用后者进行三种管质 的冷却 效果计算分析 ，利用三维空间有限单元法和时间差分法， 三维不稳定温度场 、 应力场计算理论详见文献 5 6 。 1 1算 例 概 况 在某工程 中分别采用 H D P E管和钢丝网塑料复合管及 铁管降温， 水管层距X 管距约为0 8 5 m x 0 7 m， ( 内径 4 0 0 c m， 外径 4 6 0 c m) 冷却水温 l 0 ， 流速 1 2 0 m s ， 流量 5 4 3 m 3 h ， 混凝土进仓就开始通水 ， 通水持续时间为 6 d 。 1 2 结果分析 如 图 1 、 2所示 ， 无论是内部点 ， 还是表面点 ， 与钢丝塑 料复合管 ， H D P E管冷却后对应的特征点相比， 采用铁管冷 却后的温度峰值更低， 温降速度也越快， 采用 H D P E水管 表面点通水 6 d 温度从 3 4 8降到 2 4 3 ， 降幅 1 0 5 ， 而采用钢丝网塑料复合管通水 6 d 温度从 3 3 4到 2 0 5， 降幅达到 1 2 9。 采用铁管温度则从 3 1 9降到 1 6 9， 降温达到 1 5 0， 这都是因为铁管的导热性能要明显好于 钢丝塑料复合管和 H D P E管。 但温降速度过快 的话 ， 将可能 各层 昆 凝 土水平进 、 出水管采用直径合适 的上升管引 入各层廊道 。 上升管采用廊道内预埋上层冷却升管 ， 每浇筑 一 层可减少一层冷却上升管 。 整个坝体 内混凝 土冷却水管 为分别独立的单回路 ， 进出水口同位置布置， 统一集中供 水 和回水。 图 6 水管施工布置图 汽车运输卸料时 ， 应尽量避免碾压冷却水管 ， 宜采用 侧面摊铺法 ， 混凝土填筑过程中， H D P E管必须一直保持通 水 ， 发现堵塞或漏水 时， 及时处理 。 特别注意严禁振捣棒直 接在 H D P E管上振捣或平仓机在裸露的水管上行走 。 冷却 水管用过后 ， 应按照有关要求进行灌浆 回填， 露出混凝土表 面的水管接头应割去， 留下的孑 L 应用 M2 0 水泥砂浆回填。 上接第 1 2 9页 设计模型 ， 或许将会是复合墙板大幅度提高其性能的一个 重要尝试。 参 考文 献 ： 【 1 王春梅 ， 田韫智新 型墙板产品的性能及应用f J 】 价值工程 ， 2 0 1 0 ( 1 6 ) ： 9 5 9 6 2 李国忠 新型墙体材料应用现状与发展趋势 2 1 世纪建筑材料 ， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 3 1 3 3 3 1姜继圣， 孙利， 张云莲 新型墙体材料实用手册【 M E 京： 化学工 业 出版社 ， 2 0 0 5 ( 1 0 ) 【 4 孙志坚 ， 孙玮 国内绝热保温材料现状及发展趋势 J 】 能源工程 ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 2 6 2 8 5 韩喜林 新型建筑绝热保温材料应用 设计 施工 M 】 北京 ： 中国 建材工业出版社， 2 0 0 5 ( 7 ) 6 邹亍宇墙体屋面绝热材料【 M 北京： 化学工业出版社， 2 0 0 8 ( 1 ) 7 徐梅芳 保温隔热材料标准速查与选用指 M E 京： 中国建材 工业出版社， 2 0 1 1 ( 9 ) 8 8李轩 新型轻质墙板裂缝机理与防治对策的研究【 D 西安： 西安 理工大学 ， 2 0 0 2 ( 9 ) 9 9 刘效德 一种绝热材料及其制备方法： 中国， 2 0 0 3 1 0 1 1 8 5 0 2 6 【 P 】 2 0 05 0 61 5 1 o 石璞 ， 刘建龙， 李福枝， 等 新型防火隔热复合膨胀珍珠岩板材 的开发与研究 J 】 新型建筑材料， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 6 8 7 0 1 1 J 周英才建筑外墙节能新体系的研究 D 】 西安： 西安建筑科技大 学， 2 0 0 8 ( 1 2 ) 1 3 2 参考文献： 1 熊图耀 万家口子水电站碾压混凝土拱坝回填混凝土裂缝成 因 分析及处理 J 】 _红水河， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 2 9 3 2 f 2 12李先榕 沙牌高拱坝碾压混凝土的热学性能试验研究 J 】 水电站 设计 ， 1 9 9 8 ， 1 4 ( 1 ) ： 9 8 1 0 1 3 J3 林长山 铜街子水电站碾压混凝土坝的温度控S U J 水力发电， 1 9 9 2 ( 1 1 ) ： 2 2 2 8 【 4 贺金仁， 朱岳明， 等 龙滩碾压混凝土重力坝的温控防裂研究【 J 红水河 ， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 8 - 1 3 5 朱岳明， 贺金仁， 刘勇军龙滩高碾压混凝土重力坝夏季不同浇 筑温度时的温控防裂研究 J _水力发电， 2 0 0 2 ( 1 2 ) ： 3 2 3 6 6 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M】 中 国电力出版 社 ， 1 9 9 9 ( 3 ) 7 龚道兵龙桥碾压混凝土拱坝冷却水管施工 J 1 湖北水力发电， 2 0 0 7 ( 6 9 ) ： 7 1 7 2 8 雍本编著 特种混凝土施工手册【 M 北京 ： 中国建材 工业 出版 社 。 2 0 0 5 作者简介 ： 联 系地址 ： 联系电话 ： 郭 磊 ( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 副教 授 ， 研究 方向 ： 混 凝土结 构 防裂 。 郑州市北环路 3 6 号 华北水利水电学院( 4 5 0 0 1 1 ) 1 53 0 3 81 1 5 61 【 1 2 DI AC ON U B M， C RU C ER U M N o v e l c o n c e p t o f c o mp o s i t e p h a s e c h a n g e ma t e r i a l w a l l s y s t e m f o r y e a r - r o u n d t h e r mal e n e r g y s a v i n g s J E n e r g y a n d B u i l d i n g s ， 2 0 1 0 ( 4 2 ) ： 1 7 5 9 - 1 7 7 2 【 1 3 】 邱灿星带复合墙板钢框架的滞回J生能研究【 D 】 _济南： 山东大学， 2 0 1 1 ( 5 ) 【 l 4 】 臧人卓 新型复合墙板受力性 能试验研究 D 1 E 京 ： 清华大学 ， 2 0 0 4 ( 5 ) 1 5 】 李智钢筋型复合墙板及其连接受力性能研究【 D 】 E 京 ： 清华大 学， 2 0 0 9 ( 5 ) 1 6 赵汝祥聚苯复合外墙板性能研究 D 1 济南： 山东大学， 2 0 0 7 ( 5 ) 1 7 】 张菲菲保温复合墙板试验与理论分析 D 天津 ： 河北工业大学 ， 2 0 1 0 ( 1 1 ) 1 8 张之晔 节能围护墙体的力学性能和热工性能研究【 D 】 上海： 上 海交通大学 ， 2 0 0 9 ( 1 1 ) 【 1 9 陈睿 稻壳砂浆轻质节能复合墙板的研究及应用 D 哈尔滨： 哈 尔滨工业大学， 2 0 1 0 ( 6 ) 2 o 3 L 0 春 ， 陈网和矿物掺和料在水泥基轻质复合墙板中的应用f J 墙体革新与建筑节能 ， 2 0 0 5 ( 1 1 ) ： 1 9 2 1 【 2 1 宋杰光， 刘勇华， 陈林燕， 等 国内外绝热保温材料的研究现状 分析及发展趋势【 J 材料导报 ， 2 0 1 0 ， 2 4 ( 5 ) ： 3 7 8 3 8 0 作者简介： 联系地址 ： 联系电话 ： 蔡曦( 1 9 8 8 一 ) ， 女， 硕士研究生。 广东省广州市天河区黄埔大道西 6 0 1 号 暨南大学力 学与土木工程系试验楼二楼 ( 5 1 0 6 3 2 ) 1 3 71 9 48 94 9 7