浅谈大体积混凝土冷却循环水温控施工技术.pdf

2 0 1 3年第 1期( 总 1 8 9期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 浅谈大体积混凝土冷却循环水温控施工技术 Dis c u s s i o n o n Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y o f Co o l i n g Ci r c u l a t i n g W a t e r Te mp e r a t u r e Co n t r o l f o r L a r g e Vol u me Co n c r e t e 董学应 ( 安 徽 建 工 集 团 有 限 公 司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘 要 ： 在承台内 部预埋钢管、 利用管内冷水循环使混凝土内部降温 的方 法， 成功地控制 了混凝土裂缝 的产生和发展 ， 取得 了明显 的经济 效益和社会效益。文章主要对大体积混凝土冷却循 环水温控 的施 _Y - 技 术进行 了总结。 关键词 ： 大体积混凝土； 水化热； 冷却循环水； 降温； 测温 中图分类号 ： T U 7 5 5 6 文献标识码 ： B 文章编 号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 3 4 0 3 1 工程概况 合肥市吉瑞泰盛国际生活广场工程主楼 3 、 4 # 楼核心简承 台， 单个承台总面积约为 2 0 0 m ： ， 共有 2个单体承台， 承台混凝 土厚为 2 1 m 3 9 m， 其中 3 楼混凝土量约为 6 9 0 m 3 , 4 # 楼约 6 3 0 m 。混凝土设计强度等级为 C 3 5 P 8 。我公司在此区域大体积混 凝土施工过程中， 采用在承台内部预埋钢管， 利用管内冷水循 环使混凝土内部降温的方法， 成功地控制了混凝土裂缝的产生 和发展， 取得了明显的经济效益和社会效益。 2 工艺原理 该工艺采用在所浇筑的大体积混凝土内部埋设 d # 4 8焊接 管 1 5 0 0 X 1 5 0 0 ，并根据浇筑混凝土厚度来确定预埋管层数。 在浇筑混凝土过程中，根据混凝土浇筑过程中的测温情况， 适 时向管内通水， 通过水循环， 带走承台混凝土内部的部分热量， 使混凝土内部的温度降低到要求的限度。 3 工艺流程及施工要点 3 1 工艺流程 预埋安装 4 8冷却水管( 分层均匀设置 ) 一混凝土浇筑前 冷却水管水压试验一混凝土浇筑过程中管内通水循环降温一 混凝土浇筑过程后管内通水循环降温一采用高一等级膨胀细 石混凝土对冷却水管进行高压注浆堵实。 3 2施工要点 3 2 1 原材料选用 水泥： 选用水化热较低的水泥， 并尽可能减少水泥用量。 为了保证工程结构施工的质量和工期 ， 因此本工程选用了普通 收稿 日期 ： 2 0 1 3 一 O 1 0 5 作者 简介 ： 董 学应 ( 1 9 6 2 一) ， 男 ， 安徽合肥人 ， 工程 师， 国家注册 一级建 造 师。 0测点1 0测点2 删属圄12 e 测 A同 4 测 国 。 。 测 网 0 测 点 5 0 测 点 6 圉 圉 0 测点 0测 点8 A A B 3 楼测瀛扦 瓿乎面躅4 搂洲温控制点平 面图 图 1 星 竺 一 ( 一重 ( 菩 一一 y 山 ) 量 _ 一 I ) 喜 L= L =I 一 善 f 一 _ n ) 萎 一 ) 萤 g f 星 ” 3 ( 3 8 ) r J 乏 ， 一 】 莹 ( u r f 萤 1 6 0 0 78 0 0 0 4 7 ( x 】 二 = = ) 詈 一 楼 隆塑筻平面图 4 楼2 、 ! 隆婆篮里面阔 图 2 8 竺 8 昌 昌 g g 8 8 4 楼 、 些竖 筻平面图 3 楼2 、 ! 竺竺堡塑篁 面罔 图 3 A A B 硅酸盐水泥。 细骨料： 根据试验采用 n区中砂。 粗骨料： 在可泵送情况下 ， 选用粒径 5 ram 3 2 5 ram连续 级配石子 ， 以减少水 泥用量和混凝土收缩变形。 蓦 安徽建筑 2 0 1 3年第 1期 ( 总 1 8 9期 l 含泥量： 在大体积混凝土中， 粗细骨料的含泥量是主要 问题， 若骨料中含泥量偏多， 不仅增加了混凝土的收缩变形 ， 而 且严重降低了混凝土的抗拉强度， 对抗裂的危害性很大。因此 骨料必须现场取样实测 ， 石子的含泥量控制在 1 以内， 砂的 含泥量控制在 2 以内。 掺合料： 应用添加粉煤灰技术， 因此进行试验选定二级 粉煤灰。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥， 降低水 化热， 增加混凝土和易性， 而且能够大幅度提高混凝土后期强 度 ， 从 而减小 了 3 天 的水化热 。 外加剂： 采用外加膨胀剂( A E A) 技术。在混凝土中添加 占胶凝采用的 1 0 A E A。经验证明，在混凝土添加了A E A之 后， 混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩 应力， 从而提高了混凝土抗裂强度和抗渗性能。 3 2 2施工配合比确定 根据试验室试验后确定 ，承台每立方米混凝土配合 比为 P O 4 2 5号水泥 3 7 5 k g ，砂 ( 中砂 ) 7 2 5 k g 、连续级配碎石 ( 粒径 5 ram 3 1 5 ra m ) 1 0 9 5 k g ，掺合料 2 5 k g ，外加剂 6 8 k g ，外加剂 ( A E A) 4 0 k g ， I 0 k g ， 水 1 8 3 k g ， 坍落度 1 3 02 0 ra m。 3 2 3混凝土浇筑方法 3 2 3 1 混凝土浇筑情 况 由于承台混凝土厚达到 2 1 m( 最厚处达到 3 9 I l1 ) ， 内部水 化热温升偏高， 内表温差和降温速率不易控制。 因此 ， 承台混凝 土采用 2台泵车分别由南北两侧自东向西同时斜面分层浇筑， 浇筑层厚度不得大于 5 0 0 ra m。在混凝土在初凝前必须浇筑上 一 层混凝土 ， 层与层之间不得 留冷施工缝。 3 2 _ 3 2混凝土浇筑实施 为了使混凝土浇筑不出现冷缝， 要求前后浇筑混凝土搭接 时间控制在 4 h内( 初凝时间 8 h ) ， 因此 ， 混凝土浇筑经详细计 算安排浇筑次序、 流向、 浇筑厚度 、 宽度、 长度及前后浇筑的搭 接时间， 实施了以下浇筑方案。 现场用 2台泵车南北对浇， 自东向西采用斜面分层( 分 4 层) 浇筑 ， 用“ 一个坡度( 斜坡 ) 、 薄层浇筑” 的方法。 混凝土采用振动棒振捣。 混凝土振捣时振动棒的操作要 做到快插慢拔， 在振捣过程中， 应将振动棒上下略作抽动， 以便 上下振动均匀 ， 每点振动应为 2 0 s 3 0 s 。以混凝土表 面呈水平 、 不显著下沉、 不再出现气泡、 表面泛浆为宜。分层振捣时， 振动 棒应插入下层 5 c m， 以消除两层间的接缝。浇筑时， 每隔 0 5 h ， 即采取在混凝土初凝时间内， 对已浇筑的混凝土进行一次重复 振捣 ， 以排除混凝土因泌水在粗骨料、 水平筋下部生成的水分 和空隙， 提高混凝土与钢筋之间的握裹力， 增强密实度 ， 提高抗 裂性。大体积混凝土表面水泥浆较厚， 浇筑后 3 h 4 h内初步用 水平刮尺刮平， 初凝前用铁滚筒碾压 2 遍 ， 再用木抹子搓平压 实， 以控制表面龟裂 ， 并按规定覆盖养护。 3 2 4承台混凝土温度测量和控制技术 3 2 4 1 承台混凝土内部最高温度计算 混凝土为 C 3 5 P 8 、 普硅水泥为P 0 4 2 5 。 m , = 3 7 5 k g m ( 每立 方混凝土水泥用量按 3 7 5 k g 考虑) 、水泥水化热 Q = 3 7 7 k J k g 、 混凝土 的比热容 c = 0 9 1 k J &g K、混凝土 的质 量密度 P = 2 4 0 0 k g m 。 虽混凝土采取饮用水拌制， 且运输路线近 5 k m， 但混凝土 浇筑温度仍按大体温度最高 T = 2 5 o C 考虑。 混凝土温度计算 ： 3 d最大水化热绝热温升值： =m Q P ) = 3 7 53 7 7 ( 0 9 1 X 2 4 0 0 ) = 6 4 7 3 3 d混凝土内部实际最高温度： T n = T o + T ( ) 查表 ， 得 = O 5 7 3 d水化热温升： 3 ) = 6 4 7 3 0 5 7 = 3 6 9 混凝土内部最高温度为： = T 【1 + 3 ) = 2 5 + 3 6 9 = 6 1 9 混凝土表面温度： T 】： T , + ( 4 H ) h ( H h ) ) 混凝土表面采用麻袋保温养护， 则传热系数： B= 1 【 8 ， + 1 p a 】 = 1 o 0 0 5 0 1 4 + 1 2 3 = 1 2 7 W ( m k ) 混凝 土导热 系数 取 2 3 3 W m k K取 0 6 6 6 混凝土的虚厚度 h = K B= 0 6 6 62 3 3 1 2 7 = 0 1 2 m 混凝土计算高度 H = h + 2 = 2 1 + 2 x 0 1 2 = 2 3 4 m 大气温度 按 2 2 考虑 ) =T 3 一T = 6 1 9 2 2 = 3 99 混凝土表面温度为： 3 1= 2 2 + ( 4 2 3 4 2 ) 0 1 2 ( 2 3 4 0 1 2 ) 3 9 9 = 2 9 7 6 温度差计算。 混凝土内部温度与表面温度之差： T l 一 T b = 6 1 9 - 2 9 7 6 = 3 2 1 4 2 5 混凝 土表面温度与 大气温度之差 ： T b T o = 2 9 7 6 2 2 = 7 7 6 2 5 虽表面温差能满足要求 ， 但混凝土温度梯度不能满足防裂 要求， 因此内部混凝土温度需要采取有效降温措施。 3 2 4 2混凝土的测温技术 测温点布置 ： 根据承台的尺寸， 在承台竖直方向预埋 4 组测温探头( 预埋深度分别为 3 5 m、 2 8 m、 1 9 m和 1 1 m ) ； 水平方 向分别在距边缘 l m部位布置 2 个点， 利用测温主机通过测温 线对混凝土内部进行监测测温( 测温点布置见图 1 ) 。 测温线布置： 用钢筋将测温线固定好， 传感器距离钢筋端 部 1 0 c m， 不得与钢筋接触 ， 将钢筋另一端与上层钢筋固定好以 后， 将引出线收成一束， 穿入管中， 固定在横向钢筋下引出， 以 免浇筑时受到损伤。 测温点传感线缆在混凝土浇筑前须准确定位， 以防止在混 凝土浇筑的过程中移位而造成测量数据失真。 测温工具： 根据实际情况选择便携式建筑电子测温仪。 测温频率： 在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段， 即开始的 3 d一 4 d ， 每隔 2 h测温 1次； 待测温趋于平稳后 的降 温阶段， 每 4 h测温 1 次。在测量混凝土内部温度的同时， 测量 外界的环境温度。 根据测点编号顺序， 记录所测温度数据， 当测 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 重 2 0 1 3年第 1期( 总 1 8 9期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 一 位的混凝土内外温差不大于 2 0 0 C并趋于稳定时为止。 3 2 4 3承台混凝土温度控制措施 冷却水管的埋设。通过综合比较散热效率和经济效益 ， 冷却水管采用 4 8 1 5 0 0 X 1 5 0 0 m m的焊接钢管，设置 4层 ， 水管接头采用丝扣套筒连接。在混凝土施工前， 水管系统均经 过通水泼压， 仔细检查每一个接头， 确保管路不漏水。 在混凝土 浇筑和钢筋绑扎过程中， 不得损坏管路， 确保供水的连续性。 冷 却水管管路采用回旋形布置， 水平管间距为 1 5 0 0 m m， 具体布置 见图 2 、 图 3 。 通水控制温度。根据混凝土浇筑过程中的测温情况， 适 时向管内通水 ， 通过水循环， 带走承台混凝土内部的部分热量， 使混凝土内部的温度降低到要求的限度。控制冷却水进、 出水 的温差不大于 5 。根据测温数据相应调整水循环的速度 ， 以 充分利用混凝土的自身温度 ， 即中部温度高、 四周温度低的特 点。 在循环过程中自动调节温差。 冷却水管安装时， 要用钢筋骨 架和支撑桁架固定牢靠。在承台边设置循环水蓄水池， 用来把 循环出的热水浇筑到混凝土表面来减少混凝土内外的温差。 3 2 4 4混凝土的保温养护 混凝土浇捣后 4 h 一 5 h内( 根据实践表明， 在混凝土初凝前 及时覆盖， 效果更好) ， 表面抹面后， 表面及时铺覆盖一层塑料 膜和麻袋并备好一层塑料膜和l一层麻袋。在养护期间， 随时检 查混凝土表面的下湿情况及温差 ( 内表温差达 2 3 时就发警 报) ， 及时浇水保持混凝土温润。其间大承台温差大于2 5 时， 采取加速钢管内循环换水并在表面在覆盖一层塑料膜和一层 麻袋或温水养护 ， 将温差控制在 2 5 以内。 4 质量要求和主要事项 4 1 质量 要求 混凝土搅拌时严格控制配合比， 经常检查 ， 保证材料计 量准确 。 捣实混凝土时， 插入式振捣器移动间距不直大于其作用 半径的 1 ，5倍， 振捣器至模板的距离应不大于振捣器有效作用 半径的 1 2 。 为保证上下层混凝土结合良好， 振捣棒应插入下层 混凝土 5 e m。 混凝土浇筑时严格掌握好每点的振捣时间， 合适的振捣 时间由下列现象来判断： 混凝土不再显著下沉， 不再出现气泡 ， 混凝土表面出现水平状态， 并将模板边角填满充实。 模板必须涂刷脱模剂， 以利于拆模 ， 混凝土浇筑后应认 真养护。 拆除混凝土结构侧面非承重模板时， 要确保混凝土强度 已达到规范规定的标准。 内部预埋降温管整体循环水降温 自测系统应在降温管 预埋和丝接时由专人负责 ， 丝接应牢固密实以保证钢管内不会 因漏浆而堵塞。 冷却水管安装完毕后， 应进行水压试验， 防止管 道连接部分出现渗漏现象。 冷却水管安装时，要用钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠。 为了避免混凝土在浇筑时的侧压力对钢管造成破坏 ， 因此在钢 管水平方向应采用 2根直径 1 2 mm的钢筋加固 ( 每 2 m加固一 道 ) 。 混凝土浇筑后 ，对裸露表面及时用塑料膜和麻袋覆盖， 认真养护。 4 2主要事项 混凝土浇筑不应留冷缝 ， 保证浇筑的交接时间， 应控制 在初凝前。 保证振捣密实 ， 严格控制振捣时间 ， 移动距离和插入深 度 ， 严防漏振及过振。 及时发出温控警报， 做好覆盖保温及保湿工作 ， 但覆盖 层也不应过热， 必要时应揭开保温层， 以利于散热。 夜间温度较低， 因此应加强夜间? 昆 凝土温度的监测 作 和养护工作， 确保混凝土内部梯度。 保证混凝土供应， 连续浇捣 ， 确保不留冷缝。 做好现场协调、 组织管理， 要有充足的人力与物力， 保证 施工按计-戈 IJ 顺利进行。 5 安全措施 严格按照安全技术操作规程操作， 建立健全安全保汪体 系， 制定安全责任制度。 施工作业操作前， 要对班组进行安全技术交底。 各专业工种做到持证上岗， 非机电人员不得动用机电设 备。 作业队伍进入施工现场必须戴安全帽， 穿软底鞋。 使用梯子下坑时， 梯子应用坚固材料制成， 并 与闽定物 体牢固连接。 6 结语 大体积 混凝土 由于结 构截面大 ， 水泥 总用量大 ， 水 化所释 放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用， 由此形成的温 度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。 采用在承 台内部预埋钢管 、利用管内冷水循环使混凝土内部降温的方 法 ， 成功地控制了混凝土裂缝的产生和发展， 取得了明显的经 济效益和社会效益。 参考文献 【 1 】 杨嗣信 高层建筑施工手册( 第 2版) 【 M 北京： 中国建筑工业出版 社 。 2 0 0 1 【 2 】 C B 5 0 2 0 4 2 0 1 l ， 混凝土结构工程质量验收规范f s 】 北京： 中国建筑 ： 业 出版社， 2 0 1 1 I 3 l13 汪正荣 建筑施工计算手册【 M 】 北京： 中国建筑工业i l 版社， 2 0 0 1 【 4 王华生， 赵慧如 混凝土技 术禁忌 手册【 M】 北 京 ： 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 2 虽