工程仿真技术控制大体积砼温度裂缝施工工法.doc

工程仿真技术控制大体积混凝土温度裂缝施工工法

1、前言

随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加大，现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工,它主要的特点就是体积大，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全及建筑物耐久使用年限。如何利用工程仿真技术，来模拟大体积混凝土的施工操作及混凝土温度控制工作，避免大体积混凝土温度裂缝的出现，成为人们需要迫切解决的问题。为了解决这个问题，我公司与山东科技大学等高等院校合作，经过多次现场实践、总结经验，逐渐形成了一套行之有效的充分利用仿真技术施工大体积混凝土的方法，经过加工提炼形成本工法。
目前，该工法已经过大量的工程实践，效果显著。经科技查新，国内未见与本项目所采用的仿真技术相同的文献报道。采用此工法组织施工的临沂市土地开发服务中心综合楼、临沂开元·上城国际写字楼等工程已被省建管局评为“山东省建筑业新技术应用示范工程”。
2、工法特点
2.1模拟工程现场温度、湿度、施工条件、浇筑顺序等实际情况，仿真度高。
2.2在大体积混凝土浇筑之前，提前进行仿真模拟，能够对大体积混凝土裂缝预先控制。
3、适用范围
本工法适用于所有最小断面尺寸大于1m的需要进行裂缝控制的混凝土构件的施工。
4、工艺原理
4.1该工法提出全新的用计算机绘图软件创建工程仿真模型截取测量数据施工大体积混凝土工程的方法，用autoCAD软件仿真模型替代施工。在仿真模型中输入环境温度、湿度及其它施工条件等数据，来创建施工数据库，提取数据建立参数数据库并进行绘图和计算，达到省工省时的效果。运用温控仪在瞬间完成温度测量，将数据库的数据转变为施工控制数据，采取混凝土内部埋设降温冷却水管、表面覆盖保温的综合控温施工技术，在仿真模型中调整控温措施，在实际施工过程中达到控制温差的目的。
4.2在大体积混凝土施工过程中，按照将温差控制在规范允许范围之内仿真数据进行控制，达到控制大体积混凝土温度裂缝的效果。
5、施工工艺流程及操作要点
绘制电脑仿真模拟图
设定模拟施工环境参数

编写大体积混凝土施工方案
5.1施工工艺流程

再次进行计算、校核直至措施符合要求
根据温差数据采取调整措施
根据参数计算出控温数据

根据仿真模型数据开始实际施工
规纳、总结，进一步完善工艺
与仿真模型进行比较

5.2操作要点
5.2.1施工方案及仿真模拟数据图：协同商品混凝土公司共同商讨大体积混凝土配合比的优化方案。用autoCAD软件创建电脑仿真模型数据图，根据方案要求，进行立体、分段绘图。按照仿真技术的电脑模拟数据图，结合施工进度截取详细图形数据，建立数据库进行分析，确定出现场施工的实际图形数据。（如图5.2.1）
5.2.2根据现场的施工条件与施工环境，设定混凝土温度与湿度数据，规定混凝土的内外温差在25℃，表面始终处于湿润状态。通过计算、反复调整验算，在混凝土内布置钢管，采用焊接连接，通过循环水来降低混凝土内的温度。在底板下层钢筋安装完成后开始钢管安装，钢管在水平方向上的间距按计算要求布置（如图5.2.2）。钢管每隔3米左右设定位支架，防止产生位移。钢管在竖向上按要求设置一定坡度。所有进水口出水口均设置在混凝土筏板的同一侧，每层进水口为一组与供水总管相连，作为一个系统，每一个进水口单独设一个阀门进行水量调节。为最大限度的进行热交换，相邻的两根降温管设置坡度相反，水流方向相反。
5.2.3根据仿真布置的降温措施及数据，再次对混凝土的内外温差数值校核验算，合理的调整水的流量及流速，使之降到最小温差值，避免出现温度裂缝。

图5.2.1仿真模拟图

图5.2.2降温冷却水管平面布置图
5.2.4 根据最终确定的仿真模型数据参数，进行实际的施工操作，施工中可分段分步截取模型数据，采取混凝土内部通水冷却降温，表面覆盖保温的施工措施，使整个施工过程按照仿真模型数据施工。
5.2.5 施工过程中及时与模型对比分析，根据实际情况合理的调整措施。以便于整个施工工艺的规纳总结，进一步完善施工操作工艺。
5.3 劳动力组织
表5.3 劳动力组织一览表
施工人员
技 术 员
测 温 员
质 检 员
管道工
养护工
混凝土工
数量（人）
2
1
1
10
4
15
职 责
设计计算、制定实施方案；绘制电脑仿真模拟图
数据的统计、分析；调节水流量
检查钢管布设，混凝土施工养护质量
具体实施操作
混凝土表面温度养护控制
混凝土施工实施操作
6、材料与设备
6.1材料：商品混凝土，钢管、水箱、水筏、塑料布、塑料薄膜、棉被等材料。
6.2设备：大体积混凝土温度测试仪和集成温度传感器、电脑、AutoCAD软件、水泵、混凝土振捣棒等。

7、质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1执行现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002及相关规范、标准。
7.1.2养护温差：混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与环境温度之间的差值均不大于25℃。养护时间不应少于14ｄ。
7.2质量保证措施
7.2.1按照施工方案及电脑模拟数据图对施工工人进行培训，对施工班组进行详细明确的交底，对大体积混凝土施工全过程依据仿真模型进行跟踪调整。
7.2.2根据仿真设定的工程现场温度、湿度以及施工条件参数，选择天气、浇筑方式、养护措施等，使之接近仿真的参数数据再进行施工。
7.2.3根据仿真方案模型配备充足的机械、设备、养护材料，确保工程施工需要。保证大体积混凝土温度测试仪的正常工作。
7.2.4安排养护工人进行现场检查养护，保证混凝土表面湿润，使之接近仿真施工参数。测温人员、技术员进行温度数据监控及测量统计，及时分析采取调整措施。
8、安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员职责，抓好工程安全生产。
8.2进入工地工人应进行入场安全教育，建立班前安全活动制度，施工操作人员必须配备齐全有效的安全防护用具。
8.3施工现场临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定执行。施工现场按照安全施工防护措施要求进行布置，并设置各种安全标识。
8.4加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
9、环保措施
成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规；加强对施工材料、设备、弃渣的控制和治理，遵守有关废弃物处理的规章制度，随时接受主管部门的监督检查。

10、效益分析
运用工程仿真技术模拟现场温度、湿度、施工条件等施工参数，对实体施工操作进行指导。由原始的对工程质量过程控制变成了事前控制，成功的完成了大体积混凝土的施工、测温、养护等工作，保证了大体积混凝土的施工质量，得到了建设监理单位的高度认可，取得了较好的社会效益。
11、应用实例
该工法在我公司已得到了广泛的应用，现将应用情况介绍如下：
11.1 临沂开元·上城国际写字楼工程，建筑面积95819㎡，地下二层，地上二十七层，建筑高度98.6m。基础为筏板基础，强度等级C55，筏板厚度大部分为3m，局部达6.5m。施工过程中，根据大体积混凝土具体施工情况，绘制电脑仿真模拟图，分别采用了两层、三层、四层钢管对混凝土进行降温和表面保温措施。经测量混凝土内外实际温差控制在21℃，接近模拟温度，经全面检查大体积混凝土无温度裂缝，完全达到预控目标。
11.2 天元商务大厦工程位于临沂市北城新区，建筑面积103700㎡，地下二层，地上二十一层，设计基础为筏板基础，混凝土强度等级C50，厚度2.5m。采用工程仿真技术，模拟现场实际情况，多次调整各施工数据来指导施工，经测量混凝土内外实际温差控制在17℃，经全面检查大体积混凝土无温度裂缝，效果良好。
11.3 临商银行营业服务大楼工程，建筑面积92490㎡，地下二层，地上四十一层，设计基础为筏板基础，混凝土强度等级C40，厚度为3m。先运用工程仿真技术对大体积混凝土施工过程进行了模拟操作，根据测量数据对现场施工条件进行反复调整，然后用调整后的数据来指导施工。经测量混凝土内外实际温差控制在18℃，经全面检查大体积混凝土无温度裂缝，效果良好。