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烟囱筒身冬季施工方案
一、工程概况
烟囱160-210米筒身施工在冬季进行，砼约460m3，钢筋60t，筒身内半径4.5m外半径4.8m，为烟囱的直段部分。砼强度等级为C30，所使用的外加剂为JA-1复合型防冻剂。
二、编制原则
1.确保工程质量。
　 2.冬期施工过程中做到安全生产，筒身的施工要连续进行。
3.因时因地因工程项目制宜，既要技术上可靠，同时要求经济上合理，减少能源消耗。
4.力求施工方法简单可靠，施工速度快，达到缩短工期降低成本的目的。
三、技术措施
本工程冬期施工方法采用内部暖棚法和综合蓄热法同时进行的方案。内部暖棚施工法，即在烟囱内0.00米设4组6米长Ф108钢管暖气包，保证筒身内部温度达10℃以上。蓄热法即混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水热的热量，通过适当保温延缓混凝土冷却，使混凝土冷却到0℃以前达到预期要求强度的施工方法。蓄热法的优点是蓄热法施工比较简单，混凝土养护不需要外加热源，冬施费用比较低廉，故在冬期施工时应优先考虑采用。
1、原材料加热措施
1.1混凝土原材料加热采用加热水的方法，水加热采用蒸汽加热。加热水使用的水箱予以保温，其容积能使水达到规定的使用温度要求。
1.2 砂子的含水率控制在1%以内，以降低搅拌过程中的热量损失，
1.3　配制与加入防冻剂，有专人负责并做好记录，严格按剂量要求掺入。
1.4　水泥不得直接加热。同时要求投料时先加砂石及水搅拌均匀后再加水泥，以保证水泥不直接与高温（80℃以上）水接触，确保拌和物质量。
1.5　砂石料要覆盖，以保证搅拌混凝土时，及时清除骨料中的冰、雪及冻团。在进料口棚内设火炉以确保石子的温度在-5℃以上,砂子的温度在-3℃以上。
1.6砼搅拌的最短时间根据规范不得少于135秒。
　 2、砼拌和物的运输保温措施
2.1砼运输过程中尽量缩短运距。
2.2砼运输车不得随意在运输过程中停留。
3、浇筑前及成型后的现场保温措施
3、1砼浇筑前每隔1.5米设一只千瓦灯，外模板及钢筋预热的最低温度必须达10℃。
3.2钢模板区格间加3cm厚挤塑聚苯乙烯泡沫板(检测报告见附页1)。

3.3砼上口表面用彩条布上加草袋覆盖。
3.3在原吊挂架下部仅靠烟囱筒壁用6米宽彩条布覆盖新拆除保温层的砼，防止砼的降温速度过快。
4、砼初期养护前的热工计算
计算说明：
第一、本计算适用的前提条件是新浇筑砼内侧气温必须在10℃以上，保证新浇砼内表面无热损失；第二、砼在提升机内运输时无热量损失，即提升机内保证温度在10℃以上；
4.1混凝土拌合物温度
混凝土伴合物的温度主要由出机温度控制。而出机温度则应根据气温和施工的热损失，满足入模温度要求。混凝土拌合物的温度通过以下的热工计算予以确定。
4.1.1、计算公式
由于混凝土拌合物的热量系由各种材料提供，各种材料的热量则可按材料的重量、比热容及温度的乘积相加求得，因而混凝拌合物的温度可按下面公式计算。
式中:
T0——混凝土伴合物温度(℃)；
mw——水用量(kg)；
mce——水泥用量(kg)；
msa——砂子用量(kg)；
mg——石子用量(kg)；
Tw——水的温度(℃)；
Tce——水泥的温度(℃)；
Tsa——砂子的温度(℃)；
Tg——石子的温度(℃)；
wsa——砂子的含水率(%)；
wg——石子的含水率(%)；
c1——水的比热容(kJ/kg·K)；
c2——冰的溶解热(kJ/kg)。
4.1.2、计算参数
(1) 用水量mW = 188(kg/m3)；
(2) 水泥用量mce = 427(kg/m3)；
(3) 用砂量msa = 694(kg/m3)；
(4) 用石量mg = 1132(kg/m3)；
(5) 水泥温度Tce = 0℃；
(6) 石子温度Tg = -5℃；
(7) 水的温度Tw = 75℃；
(8) 砂的温度Tsa = -3℃；
(9) 砂含水率wsa = 1%；
(10) 石含水率wg = 0%；
(11) 混凝土拌合物的温度T0 = 16.59℃。
4.1.3、计算结果
混凝土拌合物温度 = 16.59℃
4.2混凝土出机温度
4.2.1、计算公式

式中:
T0——混凝土伴合物温度(℃)；
T1——混凝土伴合物出机温度(℃)；
Ti——搅拌机棚内温度(℃)。
4.2.2、计算参数
(1) 搅拌机棚内温度Ti = 10℃
(2) 混凝土拌合物温度T0 = 16.59℃
(3) 混凝土拌合物出机温度T1 = 15.54℃
4.2.3、计算结果
混凝土出机温度 = 15.54℃
4.3混凝土入模温度
4.3.1、计算公式

式中:
T1——混凝土伴合物出机温度(℃)；
T2——混凝土伴合物运输到浇筑时温度(℃)；
Ta——混凝土伴合物运输时环境温度(℃)；
t1——混凝土伴合物自运输到浇筑时的时间(h)；
n ——混凝土伴合物运转次数。
á——温度损失系数(h-1):
当用混凝土搅拌车输送时，= 0.25；
当用开敞式大型自卸车时，= 0.20；
当用开敞式小型自卸车时，= 0.30；
当用封闭式自卸车时，= 0.10；
当用手推车时，= 0.50。
4.3.2、计算参数
(1) 温度损失系数 =.25；
(2) 混凝土出机温度T0 = 15.54℃；
(3) 混凝土拌合物运输时的环境温度Ta = -10℃；
(4) 选择运输工具为 ：滚动式搅拌车；
(5) 混凝土拌合物运转次数n = 2；
(6) 混凝土拌合物自运输到浇筑的时间t1 = .5(h)；
(7) 混凝土拌合物运输到浇筑时温度T2 = 10.71℃。
4.3.3、计算结果
混凝土入模温度 = 10.71℃
4.4混凝土被钢板吸热后温度
4.4.1、计算公式

式中:
T2——混凝土伴合物运输到浇筑时温度(℃)；
T3——考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度(℃)；
Cc——混凝土的比热容(kJ/kg·K)；
Cf——模板的比热容(kJ/kg·K)；
Cs——钢筋的比热容(kJ/kg·K)；
mc——每m3混凝土的重量(kg)；
mf——每m3混凝土相接触的模板重量(kg)；
ms——每m3混凝土相接触的钢筋重量(kg)；
Tf——模板的温度,末预热时可采用当时的环境温度(℃)；
Ts——钢筋的温度,末预热时可采用当时的环境温度(℃)。
4.4.2、计算参数
(1) 混凝土拌合物运输到浇筑时温度T2 = 10.71℃；
(2) 混凝土重量mc = 2500(kg/m3)
(3) 钢模板总重量mf = 3000(kg/m3)
(4) 混凝土比热Cc = 0.96(kJ/kg·K)
(5) 钢材比热Cf = 0.48(kJ/kg·K)
(6) 钢材温度Tf = 10℃；
(7) 吸热后温度T3 = 10.44℃。
4.4.3、计算结果
混凝土入模被钢模吸热后温度 = 10.44℃
4.5混凝土养护初始温度
4.5.1、计算公式

4.5.2、计算参数
(1) 吸热后温度t3(c0) = 10.07
(2) 室外平均温度tsc(c0) = -10
(3) 混凝土热容量CS = 2300
(4) 保温材料热容量Cps = 276
(5) 混凝土养护初始温度t4(c0) = 10.07
4.5.3、计算结果
混凝土养护初始温度 = 10.07℃
4.6、外部综合蓄热法热工计算
4.6.1蓄热法施工的混凝土养护，其关键是需要计算设计和确定混凝土冷却到0℃时所需要的保温材料、冷却时间和所达到的强度?
（1）、根据既定的保温模板、混凝土入模温度及室外气温来计算混凝土 降到0℃时所需要的时间。
（2）、根据混凝土入模温度降至0℃这段时间及其平均温度来计算混凝土是否达到要求的强度。
（3）、如满足不了要求，再采取增加或改变保温材料品种或厚度，改变水泥品种或提高入模温度等措施，使之达到要求。
4.6.2、计算公式
稳定传热假设计算方法可用于蓄热法计算的斯克拉姆塔耶夫公式，采用单向稳定传热假设，计算简便，我国冬期施工曾长期沿用这个公式

式中：
t0——混凝土的冷却时间(h)；
Cc——混凝土的热容量(kJ/m3·K)；
T0——混凝土浇筑完毕时的温度(℃)；
mce——每立方米混凝土所用的水泥量(kg/m3)；
Cce——每千克水泥的水化热(kJ/kg)；
M ——结构的表面系数(m-1)；
Tm——混凝土养护期间的平均温度(℃)；
Tm,a——混凝土养护期间的室外平均温度(℃)；
R ——模板及保温材料的总热阻(m2·K/W)；
á——保温材料的透风系数。
结构表面系数M

式中：
M——结构表面系数(m-1)；
Ac——结构的冷却表面积(m2)；
Vc——结构的体积(m3)。
混凝土养护期间的平均温度Tm。

保温材料的传热系数及热阻。蓄热法的保温外套一般由两层或多层不同的材料组成，其总传热系数为K， 热阻为R，因热阻与传热系数成反比，故可用下式计算。

式中：
R ——模板或保温材料的热阻(m2·K/W)；
ג1……גn——模板或保温材料的导热系数(W/m·℃)；
d1……dn——模板或保温材料的厚度(m)。
4.6.3、计算参数
(1) 结构的冷却表面积Ac = 45(m2)；
(2) 结构体积Vc = 13(m3)；
(3) 混凝土浇筑完毕时的温度T0 = 10.07(℃)；
(4) 每千克水泥的水化热Cce = 314(kJ/kg)；
(5) 每立方米的水泥用量mce = 427(kg/m3)；
(6) 混凝土的热容重Cc = 2300(kJ/m3·K)；
(7) 室外平均气温Tm,a = -10(℃)；
(8) 保温材料透风系数= 1.5；
(9) 保温材料各层厚度di = 0.03(m)；
(10) 保温材料各层导热系数雐 = 0.03(W/m·℃)。
4.6.4、计算结果
(1) 结构的表面系数M = 3.46(m-1)；
(2) 混凝土养护期间的平均温度Tm = 5.07(℃)；
(3) 模板及保温材料总热阻R = 1.12(m2·K/W)；
(4) 混凝土冷却时间t0 = 2250.92(h)。
5、砼养护期间的强度估算
依据《冬期施工手册》第二版218页温度、龄期对砼强度影响参考曲线，32.5R级水泥曲线图，当砼的平均养护温度达5℃时，砼三天的强度达20%为7 N/m2，即超过了规范要求的受冻临界强度4N/m2。在考虑新浇砼不吸热的前提下计算砼在2250小时内的平均养护温度为5℃，满足所要求的养护温度。同时，烟囱内部温度保持在10℃以上，新浇筑砼内表面不散热。且 300mm厚砼板的穿热系数（16.98）远远高于外保温材料的传热系数（3.5），所以砼三天的养护温度应高于5℃。另外从近期几天砼的强度统计(见附页2)来看,能达到受冻临界强度(4 N/m2
)
6、筒身内总热量计算
6.1、计算公式

6.2、计算参数
(1) 暖棚体积V(m3) = 24000
(2) 散热系数= 1.25
(3) 表面系数mb = 3.51
(4) 棚内温度tb(c0) =10
(5) 棚外大气温度td(c0) =-15
(6) 围护结构平均传热系数k=16.98
6.2、计算结果
每立方米暖棚耗热量q = 53639820
四、质量控制及检查
1　冬期施工混凝土质量检查除应符合国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）及其他国家有关标准规定外，尚应符合下列要求：
1.1　检查外加剂质量及掺量。商品外加剂进入施工现场后应进行抽样检验，合格后方准使用。
1.2　检查水、骨料、外加剂溶液和混凝土出罐及浇筑时温度。
1.3　检查混凝土从入模到拆除保温层或保温期间的温度。
2　冬期施工测温的项目与次数应符合下表规定。
　　　　　　　　　　混凝土冬期施工测温项目和次数　　　　　　　　　　
测　温　项　目
测　温　次　数
室外气温及环境温度
每昼夜不少于4次，此外还需测最高、最低气温
搅拌机棚温度
每一工作班不少于4次
水、水泥、砂、石及外加剂溶液温度
每一工作班不少于4次
混凝土出罐、浇筑、入模温度
每一工作班不少于4次
注：室外最高最低气温测量起、止日期为本地区冬期施工起始至终了时止。
3　混凝土养护期间温度测量应符合下列规定：
3.1　掺防冻剂的混凝土在强度未达到本规程受冬临界强度之前应每隔2h测量一次。
　　 4.　检查混凝土质量除应按国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204－92）规定留置试块外，尚须做下列检查：
4.1　检查混凝土表面是否受冻、粘连、收缩裂缝，边角是否脱落，施工缝处有无受冻痕迹。
4.2　检查同条件养护试块的留置组数为2组，用于拆模时的强度试块，同时检查养护条件是否与施工现场结构养护条件相一致。
4.3　采用成熟度法检验混凝土强度时，应检查测温记录与计算公式要求是否相符，有无差错。
5　模板和保温层在混凝土达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。拆模时混凝土与环境温度差大于20℃时，拆模后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。
6、当极端最低气温低于-15℃时应停止施工。
五、安全措施
针对冬期施工的特点项目部采取以下措施：
1、根据以往烟囱施工的经验，当筒身高度达到150米以上时，为抵抗随高度所增加的风荷载，爬升杆两侧用Φ18钢筋如图加固，同时与环向筋焊接牢固，确保台体稳定性；外围护所增加的风荷载全部传递于砼筒壁上，对台体的稳定性基本无影响，因围护所依附的吊挂架与台体为软连接。

2加强防触电及防火管理。因操作面小、用电设施多，故现场派专职电工及专职安全管理人员，在作业前及作业过程中进行监督、检查及时更换用电设备、用电线路中存在的问题，禁止随意在木制的台面上生火取暖，消除安全隐患；
3每次作业前必须清除作业面上的积雪、冰块。
4钢筋及爬升杆焊接时，必须在下方设竹胶板防护，防护板四周做5cm高护沿，中间开钢筋穿口，以免引起保温层的燃烧。
六、组织措施
1、项目部参与施工的相关管理人员必须学习方案，并向作业班组交底；
2、在冬季施工前，对参外加剂人员，测温保温人员，锅炉司炉工、火炉管理人员，组织专门的业务培训，学习本工作范围的有关知识，明确职责，方准上岗工作；
3项目部有专人与当地的气象部门保持联系，及时接受天气预报，防止寒流突然袭击；
4设专人测量施工期间的室外温度、暖棚温度、砼的温度。当所测温度底于方案要求的温度时，立即上报施工员及相关管理人员，采取措施进行保温或停工处理。
七、材料用量
项目
材料
规格
数量
筒壁保温
挤塑聚笨乙烯板
3cm厚
300m2
筒内
筒内暖气包
Φ108 L=6m
4组
模板预热
千瓦灯
KW/h
100只
模板预热
电缆
两芯
500m
砂石料保温
帆布
6m宽
600 m2
提升机内保温
电炉
3kw
20只
砼保温
彩条布

500 m2
水加热
煤

500t
施工用电

50万度
砼防冻
外加剂
JA-1
3.2t
零星封闭
钢板
6mm
3t
零星封闭
脚手架
双排
M2

甘肃一建张掖项目部
2004年10月23日