高性能混凝土拌和用水温度控制.pdf

C o n s t mc fi o nM a c h i n e 施 r y C 机 on械s t r uc & ti o n 施 Te 工 c h n 技 o l o 术 gy R_ V I CM _ 高 性 能 混 凝 土 拌 和 用 水 温 度 控 制 Te m pe r a t ur e Co nt r o l o f M i xi ng W a t e r f o r Hi g h Pe r f o r m a nc e Co nc r e t e 高莉春 ， 谭利华 GAo Li chun TAN Li hua 中 交 第 一 公 路 工 程 局 有 限 公 司 ， 北 京 1 0 0 0 2 4 C C CC F i r s t Hi g h wa y E n g i n e e r in g Co L t d ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 4 ， Ch i n a 【摘要 】 在 客 运专 线大 型 箱 梁施 工 过 程 中 ， 为确 保 混 凝 土 入模 温 度 满 足 规范 要 求 ， 采 用冷 凝 机 对 拌 和 用 水进 行 降 温 通过 研 究发 现 ， 该 设 备不 仅 能有效 控 制 混凝 土拌 g u m水 温 度 ， 而 且性 能 良好 ， 经济 适 用性 高 ， 对 混凝 土质 量 控 制和 工程 进 度保 障 具有 积 极 的促进 作 用 。 【 Ab s t r a c t 1 I n t h e la r g e b o x b e a m c o n s t r u c t i o n o f p a s s e n g e r d e d ic a t e d l i n e ， i n o r d e r t o e n s u r e t h e mo l d i n g t e m_ per a t ur e of hi gh per f or m a nce c onc r et e t o m eet t h e s t andar d r equi r em ent ，condensi ng m achine w as us ed t o r educe t he t em per a t ur e of m ixi ng w at er Thr ough r ese ar chi n g on c onden si ng machi ne，it w a s f ound ou t t hat t h e machi ne not only c an cont r ol t he m ixi ng t em per a t ur e ef f icien t ly，but also h as good perfor mance，ec on omy and appl i c abi l it y， wh i c h c a n p r o mo t e q u a l it y c on t r ol a n d gu a r a n t e e t h e pr o j e c t s c h e d u l e 【关 键词 】 拌 和用 水 ； 温 度控 制 ； 入模 温度 ； 冷凝 机 【 K e y wo r d s】 mi x i n g wa t e r ； t e mp e r a t u r e c o n t r o l ； mo l d i n g t e mp e r a t u r e ； c o n d e n s i n g ma c h i n e 中 图 分 类 号 ： U4 4 5 4 7 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 -0 3 3 X( 2 0 1 2 ) 0 9 0 0 4 7 0 3 0 引 言 目前 随着 铁路 客 运专 线 在 国 内的高 速 发展 。 大体 积 箱 梁 以 及 高 性 能 混 凝 土 被 广 泛 应 用 。 为 确 保 大 型 箱 梁 高 性 能 混凝 土 的耐 久性 等 技术 指标 达 到相 关 要 求 ，施工 过 程 中 需 采 取 多 种 措 施 控 制 各 环 节 工 艺 质 量 ， 其 中 冷 凝 机 的使 用 为降低 高 性 能混凝 土 夏 季 出机及 入 模温 度 起到 了 关 键 作 用 1 应 用 背 景 笔 者所 在 项 目地 处广 西南 宁 来 宾地 区 ， 夏 季气 温 高 、 持续 时 间长 。 根据 客 运专 线 高性 能 混凝 土 暂行 技 术 条 件 要 求 ， 高 性 能混凝 土的 入模 温 度应 控 制 在5 3 0， 而 广 西 南 宁 地 区 5 1 1 月 的 气 温 往 往 高 于 3 0 有 时 甚 至 高 达 4 0 o C以 上 根 据 制 梁 场 2 01 1 年 施 工 晴 雨 记 录 表 采 集 到 的 温 度 数 据 制 图 ， 如 图 1 、 2 所 示 。 一 般 散装 水泥 、 粉煤 灰 以及 矿粉 等 采用 罐 装储 存 受 艰 日期 广 西 南 宁 地 区5 9 月 单 日最 高气 温 统 计 图 2广 西 南 宁地 区5 9 月 日均 最 高 气 温统 计 阳光直 射 影 响 。 罐 内热 量不 能 有效 散 发 ， 水泥 温度 往 往达 到 5 5以上 ； 粗 、 细 骨 料 存放 在 防 护棚 ， 骨 料 平均 温 度 通 常达 到 2 5左 右 ； 拌和 水 受 日照 影 响 ， 温 度 往往 能 达 到 47 ” 如 p 明 RM CM 黝 莞 一 3 0。如果 不对各种 材料采 取有 效 的降温措 施 将很难 确 保混凝 土 出机入 模温度 达到 规范要 求。但针对 储存罐 采用 防护措 施难 度较 大 ， 防护效 果不佳 ： 为确保 粗 、 细骨 料含 水 量稳 定 ，在 筛洗 后 也无 法采 用 有效 措施 对 其进 行 降温 处 理 ； 因此 ， 对拌和 水采取 有效 降温是 当前最 为有效 的措 施 。 同 时 ，预 制 梁 生产 顺利 与 否直 接影 响着 后 续 架设 工 序 以及 工程 的整 体 进度 。夏 季 高温 地 区在缺 乏有效 降 温 措 施 的 情 况 下 ， 混 凝 土 施 工 作 业 需 要 避 开 1 0 1 8 点 这 个 高 温 时间段 ， 宜选 择 在夜 间 或者 凌晨 施 工 。 作 业环 境 的 改 变 增 加 了 施 工 质 量 控 制 难 度 ， 同 时 也 严 重 影 响 了 施 工 进 度 。 因此 ， 必须 采取 合理 有 效 的 降温保 障 措施 ， 以保 证施 工 的 连 续 性 与 工 程 质 量 根 据 客 运 专 线 高性 能 混 凝 土 暂行 技 术 条 件 规 定 ， 大型 箱 梁 芯部 混凝 土 水 化 热温 度 不 能超 过6 0( 局 部 位 置不 能超 过6 5 q C ) 。 当 混凝 土入模 温 度 大于3 0时 ， 混凝 土 水 化 热 温 度 最 高 能 达 到 6 7 。 此 时 必 须 对 箱 梁 芯 部 进 行 降 温 处 理 。 降 低 水 化 热 温 度 。 2 设 备 技 术 性 能 常 用 的冷却 设 备 分为工 业 机组 冷却 系列 、民用 机 组 冷却 系列 、 配 套机 组冷 却 系列 。 大型 箱梁 混凝 土 浇筑 过 程 中往 往使 用 功 能相 对较 强 的工 业机 组冷 却 系列 ，其 主 要 组成 部 分 为 ： 制冷 机 组 、 冷 却塔 、 蒸 发器 、 冷 凝 器 、 冷 却 水 进 出 口以及 冷： 东水进 出 口。 其 中冷 却塔 的性 能参 数 为 ： 进 出 口 水 管 为 4 i n c h。 冷 却 水 量 9 2 0 L mi n，工 作 能 力 2 7 6 0 0 0 k c a l h ，冷 却 温度 为3 7 、 3 2 、 2 8，极数 电压 8 P 3 8 0 V： 蒸 发 器 技 术参 数 为 ： 机组 型号 H YS 一 2 7 0 WS 2 ， 名 义 制冷 量 为2 7 4 k W， 制 冷输 出功率 为6 1 k W， 制 冷 ： lJ R 2 2 ， 充 气 量 为 4 5 ，外 形 尺 寸 为 3 1 1 0 mx1 1 0 0 mX 1 7 8 0 m， 质 量 为1 7 4 0 k g ： 冷 凝器 技 术参 数 为 ： 设计 压 力管 1 0 MP a ( 壳 2 4 MP a ) 、 换 热 面积8 ， 9 m ， 设计 温度 管6 O( 壳9 0) 。 3 设 备 及 附 属 设 施 配 置 根 据 实际 生产 进度 计 算 出 日均 混 凝土 需 求量 ，从 而 确定 目均拌 和 用水 量 ， 再 根据 冷凝 机 工作 效 率 ， 选 择满 足 进 度 要 求 的 冷 凝 机 以及 配 套 容 量 的 混 合 水 蓄 水 池 。 以项 目制 梁场 实际生 产情 况 为例 ，该 场 日均 计 划 生 产 预 制箱 梁 1 5 榀 ， 则 蓄 水池 及 冷凝 机 应保 证 能 够 提供 满 足 单 日2 榀 箱 梁拌 和 用水 量 。 该 大型 箱梁 采 用通桥 ( 2 0 0 9 ) 2 2 2 9 一 I 型 梁体 。设计 混凝 土 等级 为 C 5 0 高 性 能混 凝 土 ， 单 榀梁 设 计 混凝 土 方量 为2 7 6 m 。按 照配合 比设 计 规程 设 计 初步 理 论配 合 比 ， 在 报送 上级 主 管单 位检 验 确定 后 ， 混 凝土 理 论配 合 比水 泥： 细 骨料 ： 粗 骨料 ： 水 ： 粉 煤灰 ： 矿 粉 为 1 ： 2 1 8 ： 3 1 7 ： 0 3 2：0 2 ： 0 2( 水 泥 用 量 3 4 0 k g m ) L 3 ， 则 单 榀 箱 梁 用 水 量 为 3 0 2 8 k g ， 日均 最 大 用 水 量 为6 0 0 5 6 kg 。 为保 障 现场 存 水量 满 足6 榀箱 梁 的生 产 用水 该场 设 置 了 两 个 容 量 分 别 为 3 6 m ( 8 mx 3 mX1 5 13 3 ) 和 2 1 6 m3 ( 1 8 mx 6 mx 2 m) 的 1 、 2 蓄 水 池 。 拌和 用 水 的利 用流 程 为 ： 从经 检 测p H值 、 不溶 物 、 可 溶物 、 氯化 物 、 硫 酸盐 、 碱含 量 等 指 标 符合 要 求 的水 源 处 引入拌 和 用水 存储 于2 蓄水 池 中 再 经2 蓄 水 池供 给 至 1 蓄水 池 内存储 ， 在 l * 蓄水 池 处 设 置冷 凝 机 ， 冷 却 池 内水 体 ，最 终将 经 过 冷却 的拌 和 用水 直 接供 给 混凝 土拌 和 系 统 ， 详 细 流 程 如 图 3 所 示 。 图3蓄 水池 布 置 及 拌 和用 水 的 利 用 流 程 4 工 作 原 理 工业 冷却 系统设 备 结构 情 况如 图4 所 示 。 设备进水补给水入口 制冷机组冷水系统控制柜 冷却水出水冷却水进水水泵 冷 冻 水 系 统 l 制 冷 系 统 纂 图43 2 业 冷 却 系 统 设 备 结 构 冷凝 机 的工 作流 程 为 ：通过 补 给水 入 口提 供 充足 水 量储 存 于混 合水 箱 内 通 过冷 冻 水进 水 管 、 经蒸 发器及 冷 凝 器 中 转 ， 再 经 冷 却 水 进 水 管 将 混 合 水 送 入 冷 却 塔 内 。 送 入冷 却塔 的水经 冷 却塔 降 温冷 却后 ，再 通 过冷 却 水 出水 管 以 及 冷 凝 器 、 蒸 发 器 中 转 ， 最 后 通 过 冷 冻 水 出 水 管 输 送 至混 合水 存 储水 箱 内 。每 次经 冷却 输入 混 合水 箱 的水 温 远 低 于 混 合 水 箱 内 原 存 储 水 温 ， 两 种 水 体 经 过 冷 热 交 换 ， 从 而 降 低 混 合 水 箱 内存 储 水 的 温 度 ，再 经 过 一 定 程 度 的 循环 后 混合 水箱 内的水 温便 能达 到 预定 要 求 。 5 实 际 应 用 效 果 为保障工程 施工 进度 ， 高 温地 区大 型箱 梁 混凝 土 施工 均采 取一 系列 措施来 保 障作业 时 间。根据 工程 实 际情 况 ， 采 取对 水 降温 最直 接 有效 的方 式 ，该 方式 除采 用 冷凝 机 外 还 可 以往拌和 用水 里加 冰块 降低拌 和 水 的温度 。 以单 榀 箱梁 为例 ， 对两种 方式 的施工成 本进行 了分析 比较 。 ( 1 )采 用 加 冰 方 式 降 温 时 ， 要 使 一 榀 箱 梁 拌 和 用 水 温 度 由3 O 降低 至 1 5 ，需 使 用 1 5 t 冰 块 。如 果 冰 块 价 格 按 1 3 0 元 r 计 算 。 则 单榀箱 梁冰 块 需花 费 l 9 5 0 元。 ( 2)采 用 冷 凝 机 降 温 制 冷 时 ， 将 3 O 水 降 低 至 1 5 ， 根据 其 降 温水量 为9 2 0 L rai n t及 单循 环 降温 5 c c， 可 得 降 温 循 环 次 数 为 3 次 。单 次 降 温 循 环 时 间 为 3 2 6 mi n， 则 总循 环 时 间 为 9 7 8 mi n ( I lY 1 0 0 rai n ) 。 采用 冷凝 机 降温 所 产生 的 费用 由设 备购 置 摊销 费与 设 备 运 转 电费 构成 ，由运 转 功率 6 1 k W可 得 1 0 0 rai n 内用 电 量 为 1 0 1 k W h 产 生 费 用 为 1 01 元 。 型号 H YS 一 2 7 0 WS 2 凝 机购 置 费 为1 2 4 万 元 ， 采 用平 均 摊 销 法 折 旧l 6 l ， 若 箱 梁数 量 为 ， 则 单 榀 箱 梁摊 销 费用 为 1 2 4 0 0 X。 两 种 降 温 方 式 总 费 用 各 为 ： 加 冰 降 温 R = 1 9 5 0 X， 冷 凝 机 降 温 =1 01 X+I 2 4 0 0 X。 当R 与R， 相 等 时 两 种 降温 方式 成 本 费用将 一 致 。 由 图 5 可 知 ， 当 箱 梁 数 量 X= 8 时 ， 两 种 冷 却 方 式 使 用 成 本 将 一致 ； 当箱 梁 数量 大于 8 榀 时 ， 采 用 冷 凝 机 所 产 生 的 费 用 尺， 相 对 经 济 ， 且 越 大 ， R 与 R， 的 差 额 越 大 ， 即 经 济 节 约 程 度 越 大 。由 此 可 以 得 出 ， 当 夏 季 施 工 区 段 内 需 完 成 图5经 济 技 术 比 较 分 析 函 数 关 系 施 工机械 施 工技术 Co n s t r u c t i o n Ma c h i n e r y C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y RM CM 的箱梁 数 量越 多 或 者是 需 要完 成 的高 性 能混 凝 土浇 筑 方量越 多 。 冷凝 机 的使 用经 济 价值 就越 明显 。 6 结 语 根据 实 际测 试 数据 统计 得 知 ， 夏 季 施工 中罐 装 水泥 、 粉 煤 灰 、 矿 粉 平 均 温度 高 达5 5。 C 左右 ， 粗 、 细 骨 料平 均 温 度 达 2 5 ， 拌 和 用 水 平 均 温 度 达 3 0 ， 而 经 过 冷 凝 机 冷 却 的拌 和 用水 ， 其 水温 能 控 制在 1 5左 右 。拌 和 水经 冷 却后 。 混凝 土 出机 温 度 平 约 为2 7左 右 ， 满 足 规 范 要 求 ( 5 3 0 o C) ，在 前 期水 化 热 的控 制上 有 了明 显改 善 ， 从 而保 障 了入 模 混凝 土 的质 量 。 经 实践 证 明冷凝 机 设 备结 构 性能 良好 ， 使 用安 全可 靠 操 作简 易 ， 使 用 寿命 较 长 ， 具 备较 高 的经 济 价值 。 参考 文 献 ： 1 J G J 6 3 8 9 ， 混凝土拌 和用水标 准 s 2 J G J 5 5 2 0 1 1 ， 普通混凝 土配合 比设计规程 s 3 杨伟 军， 郑群 圣， 王艳 ， 等 基 于预拌 混凝土配合比的入模 温控 研究 J 中外公路 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 3 ) ： 1 5 7 1 6 0 4 江守恒， 李家和， 朱卫 中， 等 大体积混凝土水化温升影响 因素分 析 l 1 低温建筑技术 ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 7 9 5 杨大平 大体积 高性 能混凝 土温度应 力控 制试验研 究 D 西安 ： 西安建筑科技 大学， 2 0 0 6 6 缪长江 建设 工程经济 M 北京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 收 稿 日 期 ： 2 01 1 1 2-1 9 责 任 编 辑 ： 袁 宝 燕 中国公路机械网简介 中国公路机械网( w w w r o a d m c h i n a e o m) 是我国最早成立的公路行业大型门户网站之一。它依托 筑路机械与施 机械化 、 中国公路学报 、 交通运输工程学报 、 长安大学学报 等公路交通行业知名杂志， 借助广泛的信息资5 和 专业 的采 编制作 ， 力 图 为业 内 提供 全 面 、 及 时 、 系统 、 准 确 、 专 业 及 个性 化 的信 息 服 务和 资 料检 索。 网站 开 辟 了 ： 括最新行业动态、 最新技术动态 、 热门企业动态 、 行业设备数据分析 、 业 内展会信息、 项 目招标公告 、 最新机械设 ； 等 在 内 的十余 个特 色栏 目， 浏 览人 数 与 日俱 增 ， 已成 为 公路 施 工 、 公路 养 护 、 公路 科研 、 筑 养路 机 械 生产 及 工程 技 人 员 的参考 资 料 之重 要来 源 ： 中国公路机械网以及时满足用户的需求为最高 目标， 将在保持自身资源优势和广泛听取广大用户的意见和建 ! 的基础 上 ， 不 断 更新 各功 能模 块 ， 使 网站 更加 贴 近用 户 的 实际 需求 ， 为促 进筑 养 路机 械 行业 的发展 尽最 大努 力 。 _ ，】 1 4 9 工 源 包 备 术 议 一