大体积混凝土循环水降温施工工法.doc

1、0工 法 名 称 ： 大 体 积 混 凝 土 冷 却 循 环 水温 控 施 工 工 法完 成 单 位 名 称 ： 河 南 省 第 五 建 筑 安 装 工 程 有 限 公 司主 要 完 成 人 ： 张 福 云 刘 振 东 李 焕 玉 李 全 忠完 成 时 间 ： 二 零 零 七 年 八 月 十 二 日1目 录1 前言 .22 特点 .23 适用范围 .24 工艺原理 .35 施工工艺流程及操作要点 .35.1 施工工艺流程 .35.2 主要施工操作要点 .35.2.1 砼温升和冷却循环水管、测温点埋设计算 .45.2.2 温控过程控制 .55.2.3 配合比及材料控制 .65.2.4 大体积混凝

2、土生产控制 .75.2.5 砼浇筑控制 .75.2.6 大体积砼其它温控措施 .86 材料与设备 .86.1 材料 .86.2 机具设备 .97 质量要求控制 .97.1 砼温差计算控制 .97.2 冷却循环水管和测温点设置计算控制 .97.3 冷却循环水管和传感器安装控制 .107.4 砼施工控制 .107.4.1 配合比质量控制 .1027.4.2 砼计量质量控制 .107.4.3 砼拌制质量控制 .107.4.4 混凝土运输质量控制 .107.4.5 混凝土浇筑质量控制 .117.4.6 混凝土养护控制 .118 安全措施 .129 环保措施 .129.1 噪音排放 .129.2 现场无

3、扬尘 .129.3 光污染 .129.4 杜绝施工现场火灾 .129.5 合理处理固体废弃物 .139.6 生产及生活废水排放 .139.7 不使用含有有害物质的建筑材料 .139.8 最大限度地节能降耗 .139.9 环境保护 .1310 效益分析 .1310.1 社会效益: .1310.2 经济效益: .1311 应用实例 .1311.1 平顶山市广电中心工程 .1311.2 义煤集团 5000t/d 水泥生产线工程 .143大体积混凝土冷却水循环温控施工工法1 前言由于大体积混凝土具有结构厚、体形大、施工技术要求高等特点，其施工除了应满足设计强度要求外,如何控制施工过程中的温度应力，防止

4、有害裂缝产生、展开，是施工中的关键问题。在大体积混凝土施工过程中，因水泥水化热作用产生很大的热量，混凝土表面热量散失较快，内部热量不易散发，从而内部与表面产生较大的温差。当温差超过一定临界值时，致使混凝土产生温度应力裂缝，从而影响工程的耐久性。我公司在河南省义煤集团 5000t/d 熟料新型干法水泥生产线烧成系统工程的 2 个设备基础和平顶山广电中心工程筏板基础的大体积混凝土施工中,采用“大体积混凝土冷却循环水温控施工工法” ，防止了大体积混凝土产生温度应力裂缝的质量通病。该技术经过河南省建设厅、河南省建筑业协会专家委员会的审定，被评定为 2007 年度河南省“省级工法” 。2007 年 6

5、月份该工程被评审为河南省“新技术应用示范工程” ，该工法为 13 项新技术应用成果之一。2 特点1.1 采用冷却循环水温控法降低大体积混凝土温升，经济实用性强、施工操作方便、施工工艺简单、易掌握、生产效率高、安全可靠、施工成本低。可以与钢筋工程同时进行施工，有较强的适用性。1.2 大体积钢筋混凝土结构尺寸较大，为保证混凝土浇筑施工及钢筋位置不产生移位或变形，往往需要增加钢筋马墩或钢筋支撑。合理地分层布置循环水管，可充当钢筋马墩或支撑，节约相当量的钢筋等费用的投入，降低施工成本。1.3 大体积混凝土冷却循环水温控工法，能够通过测温点内热偶传感器所测混凝土内温度的变化规律，自动调节循环水管水流速度

6、，平衡大体积混凝土内外温度，防止混凝土温差4所产生的应力裂缝，确保工程质量。1.4 大体积混凝土冷却循环水为循环使用，与砼常规养护方法相结合，可节约大量的水资源，提高砼的耐久性。3 适用范围凡结构厚度在 1.8m 以上高层建筑施工手册同济大学出版社定义，具有结构厚、体形大的钢筋砼建筑结构等工程，尤其是应用于高层建筑的筏板基础、箱形基础、工业构筑物的大中型设备基础，有着不可多得的推广应用优势。4 工艺原理根据我们对大体积钢筋混凝土的现场实测升温、降温记录数据资料得出：大体积混凝土在理论计算和实施温控过程中，只考虑单位水泥用量及混凝土配合比、砼浇筑温度、浇筑工艺几项主要因素，以简便的经验公式进行计

7、算，用以指导施工中大体积混凝土中心、中层和外层之间单位体积砼的温升值，并按照热量传导原理，通过在混凝土内部设置热偶传感器测温点、埋设循环水管，在混凝土外部设置循环水池、水泵、智能温度控制仪等相关设施，自动调控循环水管的水流速度，降低砼内部水化热，平衡砼内外温度，防止大体积混凝土内外产生温差应力裂缝，保证大体积混凝土的施工质量达到设计和规范要求的质量标准。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程见下图 5.1-1定 位 放 线砼 温 升 和 循 环 水 设 施 计 算 及 砼 浇 筑 工 艺 选 择循 环 水 管 、 测 温 设 施 、 钢 筋 、 模 板 等 安装水 管 、

8、钢 筋 等 加 工智 能 温 度 检 测 仪 、 水 泵 等 设 施 安 装冷 却 循 环 水 系 统 试 运 行 及 钢 筋 等 预 检 隐 验 及 配 合 比 优 化温 控 过 程 控 制砼 浇 筑 、 循 环 水 启 动砼 浇 完 温 控 和 养 护 砼 检 测 验 收55.2 主要施工操作要点以河南省义煤集团 5000t/d 新型干法熟料水泥生产线工程生料粉磨立磨设备基础大体积混凝土为例。该设备基础为 20.212.0m，基础底标高为-5.50m ，C30 砼一次浇筑量为1360m。整个基础均配置双向 14200钢筋、呈笼状形式，并在标高-3.5m 处设置一道水平钢筋网片。 如图 5.

9、21 所示。5.2.1 砼温升和冷却循环水管、测温点埋设计算(1)砼温升计算根 据 经 验 公 式Tmax= To +Q/10 (5.2.11)式中 Tmax-为砼内部的最高升温值;To-为砼浇筑温度。按夏天 15 天平均气温取 30；Q-为 C30 每立方米砼中 PO42.5 矿渣水泥用量取 368/m，则施工中砼中心最高温升值为：Tmax=30+368/10=66.8（2）冷却循环水管埋设计算1）根据高层建筑施工手册 （同济大学版）及热交换原图 5.11 工艺流程图 -5.046500.1二 次 浇 注 层二 次 浇 注 层5-3图 21 生 料 立 磨 基 础 剖 面 图砂 垫 层 C1

10、0砼 垫 层挤 塑 泡 沫 板 隔 震 层 24011243-3.502 5280.4插 筋 预 留 洞 示 意 基 础 配 筋95第 一 次 浇 筑 砼第 一 次 浇 筑 砼图 5.2.11 立磨基础循环水管道立面示意图立 磨 基 础 砼 循 环 水 管 道 剖 面 排 列 图 制 图 ： 胡 长 安钢 管 通 长 布 置6理，每一立方砼在规定时间内，内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于砼在硬化期间散失到大气中的热量。 2）依据该基础设计尺寸、配筋、埋件、留洞、夏天昼夜气温变化及砼温升梯度等情况，以48 冷却循环水管所承担的砼理论降温体积为基准，通过精确计算（计算过程略）确定，冷却循

11、环水管道按照左、中、右三个循环系统进行安装。冷却循环水管安装上下中心距为660mm，左右中心距为 1710mm（如图 5.2.12 所示） ，三个系统循环水管呈之字形布置。（3）温控点布置及安装：1） 经过计算，对于该基础工程的不同深度的三个冷却循环水系统，设置 28 处测温点（布置如图 5.2.1-3 所示） 。2）采用 WZG-010 电阻温度传感器（上海产）作为最基本测温单位，在混凝土上、中、下部位进行埋设，上下传感器中心距混凝土上表和下底 300mm，离循环水管大于 300mm,安装时传感器与钢筋接触处需用绝缘材料隔离如图 5.2.1-4 所示，以便准确地监测混凝土进水口 出水口 弯

12、头厚 度 4.25循 环 水 钢 管间 距 20循 环 水 管 道 立 面 安 装 图水 平 支 撑 钢 管间 距 竖 向 支 撑 钢 管泡 沫 板 和 砖 墙 镀 锌 钢 管厚 度 5.0镀 锌 钢 管厚 度 47 48钢 管厚 度 .25循 环 水 进 出 口 连 接 图进 出 水 钢 管图 5.2.12 冷却循环水管道安装节点详图7的内部温度变化。5.2.2 温控过程控制（1）为了准确控制大体积混凝土温差，掌握不同深度处温度变化以及施工阶段早、中期温差的发展规律，在基础一侧设置一台 XQC300 自动控制仪 (上海产)，用以测定铜热电阻温度传感器的电阻变化，并与 50 型多级水泵的自动电

13、子磁力信号控制系统连接成三个控制回路如图 5.2.2-1 所示。（2）该智能信号控制系统以基础混凝土内、中、外层温度与混凝土表面温度的温差变化作为控制点。按照现行施工规范要求，大体积混凝土梯度温差不宜大于 25；超过 252时，智能系统自动启动多级水泵加档增加水流量，以便及时地采取有效而相应措施，控制混凝土梯度温差不超过规范规定的标准：1)控制系统必须使设定温度的分辨率0.1 、温度误差率5 。2)如果冷却循环水池中水的温度比大体积混凝土中心温度所低值10 时，通过补水管道进行水池水温调节，直至到达冷却循环水能够有效地降低混凝土温度为止。冷却循环水池图 5.21-4 热 偶 传 感 器 封 安

14、 示 意 图信 号 线信 号 线 与 传 感器 接 线 头 焊 接细 铁 丝 绑 牢环 氧 密 封塑 料 套 管器 热 传 感 器热 传 感 器 封 装 示 意 图 细 铁 丝 绑 牢钢 筋 热 传 感 器绝 缘 胶 布 等 材 料热 传 感 器 固 定 示 意 图说 明 ； 1、 本 立 磨 冷 却 水 循 环 分 为 内 、 中 、 外 三 个 系 统 ， 根 据 三 个 层 面 的 温 度 变 化 ， 通 过 控 制 设 备 调 节 流 水 量 ， 达 到 降 温 的 目 的 。2、 砼 表 面 和 基 础 外 放 置 两 根 温 度 传 感 器 进 行 比 较 温 度 差 ， 便 于

15、调 整 程控 设 备 仪 器 进 行 自 动 调 节 水 流 量 。图 5.-砼 温 控 平 面 布 置 图信 号 程 控 设 施 多 级 泵 及 磁 力 控 制 设 导 线循环水池 3循环水池1循环水池 2水 池 补 水 调 温 管 道外 循 环 进 水 管中 循 环 进 水 管内 循 环 进 水 管中 循 环 系 统 出 水 管中 循 环 系 统 出 水 管外 循 环 系 统 出 水 管 多 级 水 泵8中需设置溢流管或预置小型潜水泵及时排出高温水。3)温控和测温记录必须保证连续进行，将 XQC300 自动控制仪的自动记录按照下述规定进行人工监控：前七天按照每间隔 2 小时记录一次；七天后

16、根据砼实际温度差值相应减少测温记录次数，每 4 小时记录 1 次；连续进行测温记录时间不少于 14 天，测温记录有关人负责，发现局部或整体温度升高，及时进行人工调整循环水流速或调整基础面的养护材料，使砼基础中心温度与外界温度的差值不大于。4)大体积混凝土温控和养护时间：按照砼监测温度的差值进行确定，基础表面的养护采用麻袋、草袋、塑料布等材料覆盖。一般情况下砼浇筑从覆盖完第一道循环水管 8 小时后（即砼开始温升时）开始启动相对应的循环水系统，砼浇筑完成后，当混凝土内外温差连续3 天低于规范标准值 25时，可停止循环水降温，正常情况下一般为 10d 左右。冷却循环水停止后，用大体积混凝土同配合比的

17、水泥砂浆将循环水管灌实。义马水泥厂立磨大体积砼214d 实测温度变化值如图 5.2.22 所示。图 5.2- 立 磨 大 体 积 砼 14d温 度 变 化 值 图304566802( C)(d)9.857 4.C916 3.5.2.3 配合比及材料控制（1）水泥的选择：选择质量稳定，含碱量低，强度富余系数大，强度等级为32.5 的9矿渣水泥比采用硅酸盐水泥所产生的水化热相应来说要低。（2）粗细骨料的控制：1)粗集料：选用 530自然连续级配的不含或少含针片状的碎石,含泥量小于 1；2)细集料：细集料的级配也应象粗集料一样，通过实验调整后达到最佳状态。以采用中、粗砂为宜，含泥量小于 2。（3）外

18、加剂选择：外加剂选择必须与水泥有良好的适应性，应根据实验室的要求正确地选择外加剂及其掺量。（4）超细活性掺合料普通混凝土超细活性料掺合料的选择，按照国家标准采用性能指标等于或好于级的粉煤灰，其掺量一般按照 25%控制。（5）配合比的优化1)砂率的确定：施工当中，按照密实度和流动性两个方面，从中优选出一个最佳值。选用石英含量高、颗粒形状浑圆、洁净、级配良好、细度模数在 2.63.2 之间的中粗砂,从而保证混凝土工作性能的最优和强度最高。2)胶凝材料用量的确定：外掺剂和粉煤灰的用量，由试验确定。3)施工现场通过上述对原配合比进行调整，得到混凝土的初步施工配合比。按照初步配合比的要求试配混凝土，检验混凝土拌和物的各种性能是否满足要求，如不满足，以调整到满足为止，从中得出施工配合比，从而满足大体积混凝土低水化热、易泵送等工艺要求特点。5.2.4 大体积混凝土生产控制（1）计量和搅拌：砼搅拌站按照正式配合比进行搅拌，必须保证精确计量砼原材料, 并 体5.2-1 体43体体