冷卻循環(huán)水降溫在大體積混凝土施工中的應(yīng)用

梅 權(quán) 武

(大冶市銅綠山建筑工程有限責(zé)任公司，湖北 大冶 435100)

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冷卻循環(huán)水降溫在大體積混凝土施工中的應(yīng)用

梅 權(quán) 武

(大冶市銅綠山建筑工程有限責(zé)任公司，湖北 大冶 435100)

以鄂鋼新1號高爐技改工程熱風(fēng)爐本體施工為例，基于熱風(fēng)爐承臺為整體式大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提出了采用循環(huán)冷卻水降溫的方案，并闡述了大體積混凝土內(nèi)外溫差控制措施，避免了貫穿裂紋質(zhì)量事故的發(fā)生。

熱風(fēng)爐，大體積混凝土，冷卻循環(huán)水，溫差

1 工程概況

武鋼建工集團承接了鄂鋼新1號高爐技改工程熱風(fēng)爐本體的施工任務(wù)，其中熱風(fēng)爐承臺基礎(chǔ)長40.5 m，寬為15 m，厚為3 m，采用C40混凝土一次澆筑成型，為一整體式大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。且混凝土澆灌期間為冬初時節(jié)，根據(jù)氣象資料鄂州地區(qū)歷史氣溫顯示，該月份氣溫平均在10 ℃左右，其基礎(chǔ)混凝土的施工質(zhì)量將直接影響到熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)的安全。為防止大體積混凝土因內(nèi)、外溫差過大，而產(chǎn)生貫穿裂紋的質(zhì)量事故的發(fā)生，采用了冷卻循環(huán)水對大體積混凝土降溫的方案，將混凝土內(nèi)、外溫差控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

2 大體積混凝土測溫控制

2.1 測溫儀器的選擇

測溫儀器的選擇主要包括：一次儀表(傳感器)、二次儀表以及測溫導(dǎo)線。

1)一次儀表(傳感器)。一次儀表采用銅電阻傳感器，其測溫范圍為-50 ℃～150 ℃。根據(jù)實際使用情況來看，它具有誤差小、防水、防潮、防碰撞，價格便宜的特點。

2)二次儀表。二次儀表采用電腦多點自動測溫儀。該儀表與埋入混凝土中的傳感器共同工作，具有數(shù)顯直讀快捷、方便，便于讀數(shù)和記錄，儀表精度為0.1度。

3)導(dǎo)線。導(dǎo)線用四芯屏蔽電纜線，采用該導(dǎo)線最大特點是：消除引線電阻對測量產(chǎn)生的誤差。

4)手持紅外線測溫儀。手持紅外線測溫儀具有靈活、方便移動，用于草袋外環(huán)境溫度的測試，以及現(xiàn)場原材料，混凝土入模溫度的測試，測量精度達(dá)0.1度。

2.2 測溫布置

鄂鋼熱風(fēng)爐基礎(chǔ)混凝土為箱形長方體，因此，測溫區(qū)域按澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線對角線布置，其平面圖及深度方向點數(shù)布置見圖1,圖2。

2.3 測溫布置及要求

1)測溫點沿箱形混凝土平面長方向中線布置A，B，C 3個測點，沿深度方向布置3個測點。共計9個傳感器，利用多點自動測溫儀進(jìn)行測溫。

2)測溫時間要求：混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率、混凝土表面溫度與大氣溫差，每晝夜不少于測溫4次/d(測溫時間、記錄時間可根據(jù)混凝土溫度變化情況,以及技術(shù)人員要求進(jìn)行必要的調(diào)整)。

(3)石英粉粒徑也會對合成硬硅鈣石纖維質(zhì)量產(chǎn)生影響，石英粉平均粒徑由75 μm變?yōu)?8 μm時，合成的硬硅鈣石纖維直徑和體積密度先降低后升高。鈣硅原料的活性匹配是制備超細(xì)硬硅鈣石纖維的關(guān)鍵。

3)測溫儀器、儀表要求：測溫元件的測量誤差不大于0.3度，溫度記錄誤差不大于±1 ℃，測溫元件安裝前，應(yīng)在實驗室進(jìn)行水中浸泡24 h，在100 ℃環(huán)境下進(jìn)行模擬試驗，確保測溫元件在安裝前，元件工作性能，儀器完好性，滿足測溫要求。

4)測溫元件的安裝及維護：傳感器固定在測溫點，應(yīng)綁扎牢固，但不能用扎絲直接綁扎，傳感器也不能同金屬或鋼筋直接接觸，因金屬傳溫速度快，須用隔溫材料同金屬隔開，測溫導(dǎo)線應(yīng)垂于金屬引出。

5)混凝土澆筑過程中，下料時不得直接沖擊元件及導(dǎo)線，振搗時不得觸及測溫元件，避免測溫元件失效。

6)混凝土入模溫度在施工現(xiàn)場測試，混凝土覆蓋元件時以起始溫度為準(zhǔn)，并做記錄。

3 混凝土的養(yǎng)護

3.1 混凝土內(nèi)外溫差控制措施

為控制混凝土養(yǎng)護過程中的內(nèi)、外溫差，本次在熱風(fēng)爐承臺基礎(chǔ)大體積混凝土中布置三層管徑為32的循環(huán)水管，自墊層底部往上700,1 500,2 200三個高度沿?zé)犸L(fēng)爐長度方向布置循環(huán)水管。通過泵入冷卻水來吸收混凝土的部分水化熱，并保證入水溫度與基礎(chǔ)內(nèi)最高溫度差小于25 ℃。為保證入水溫度均熱，在施工現(xiàn)場設(shè)置2個蓄水池(1個2 m×2 m×1.5 m的蓄水池、1個2 m×1.5 m×1.5 m的蓄水池)，水池與循環(huán)水管之間用泵和閥門控制，水的流速為2 m/s。水循環(huán)的方式為：首先關(guān)閉熱水池的補進(jìn)水管閥門，然后開啟流經(jīng)冷水池的增壓泵、閥門和流入熱水池回水管的增壓泵、閥門冷卻水通過循環(huán)水管吸收混凝土的水化熱后變?yōu)闊崴M(jìn)入熱水池；對進(jìn)入熱水池內(nèi)的水溫要進(jìn)行監(jiān)測，且用人工進(jìn)行攪拌以達(dá)到熱水池內(nèi)的水溫均熱；當(dāng)實測降溫速率過快且混凝土內(nèi)外溫差很小時，可關(guān)閉冷水池的增壓泵、閥門，開啟熱水池補進(jìn)水管閥門、增壓泵采取降溫后的熱水循環(huán)方式吸收混凝土的水化熱。為方便熱水養(yǎng)護，在上層平面循環(huán)水管上均勻設(shè)置立向出水口6個，并安裝閥門進(jìn)行控制。

循環(huán)水管布置見圖3，剖面見圖4。

1)本工程混凝土內(nèi)外溫差擬控制在25 ℃，施工時在混凝土表面鋪設(shè)一層薄膜(內(nèi))和夜晚加一層保溫棉(外)，可以滿足要求。

2)對澆灌完的混凝土進(jìn)行壓抹后，應(yīng)立即加以薄膜覆蓋，保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力(包括收縮產(chǎn)生的應(yīng)力)加以控制、確定，但不得少于15 d。

3)在大體積混凝土養(yǎng)護過程中，應(yīng)對混凝土澆灌塊體的內(nèi)外溫差和降溫速度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)實測結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)的要求時，應(yīng)調(diào)整保溫養(yǎng)護措施，使混凝土塊體的內(nèi)外溫差和溫度降低速度符合規(guī)定要求，降溫速率不大于2 ℃/d。

4)保溫養(yǎng)護工作結(jié)束后，采用與承臺強度等級相同的同類混凝土以壓力灌漿形式對循環(huán)水管進(jìn)行封閉。

4 混凝土養(yǎng)護測溫結(jié)果

A測溫點見圖5。

因篇幅原因，僅給出A測溫點結(jié)果，其余測溫點情況類同。

5 結(jié)語

1)施工經(jīng)驗總結(jié)。

a.由于在大體積混凝土澆筑完成后，才打開冷卻循環(huán)水，造成底層混凝土溫度偏高，雖然測溫結(jié)果還是滿足規(guī)范要求，但如果混凝土澆筑時間較長，宜提前將冷卻循環(huán)水打開。

b.大體積混凝土表現(xiàn)為澆筑完畢后，前3天升溫較快，第3天達(dá)到峰值，而后開始逐漸緩慢降溫。

c.計算好混凝土澆筑時間，宜在早上將混凝土澆筑完畢，晚上加強混凝土的覆蓋保溫養(yǎng)護。

d.測溫第7天，混凝土內(nèi)部溫度基本趨于一致，測溫工作可以停止，但混凝土養(yǎng)護工作仍需進(jìn)行。

e.保溫養(yǎng)護工作結(jié)束后，冷卻循環(huán)水管應(yīng)進(jìn)行封閉，前期已經(jīng)發(fā)生過，因高爐基礎(chǔ)冷卻循環(huán)水管未封閉，造成高爐煤氣通過冷卻循環(huán)水管外泄的生產(chǎn)安全隱患，最終還是在生產(chǎn)中對冷卻循環(huán)水管進(jìn)行壓力灌漿封閉。

2)根據(jù)以往施工經(jīng)驗，像這種的大體積混凝土基礎(chǔ)，如果僅僅采取普通覆蓋保溫控制，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)70 ℃以上，容易造成混凝土因內(nèi)外溫差過大，而產(chǎn)生貫穿裂紋的工程質(zhì)量事故。由于熱風(fēng)爐承臺基礎(chǔ)工程在施工中，混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部采用了冷卻循環(huán)水降溫法，有效地將混凝土內(nèi)外溫差控制在規(guī)范允許范圍。待熱風(fēng)爐基礎(chǔ)模板拆除后，該熱風(fēng)爐基礎(chǔ)感觀質(zhì)量優(yōu)良，無肉眼裂紋。

[1] GB 50496—2009,大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[2] GB 50202—2013,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3] GB 50119—2013,混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

The application of cooling circulation water cooling in mass concrete construction

Mei Quanwu

(DayeTonglvshanConstructionEngineeringLimitedLiabilityCompany,Daye435100,China)

Taking the hot blast stove body construction of technical renovation engineering of Egang new No.1 blast furnace as an example, based on the hot blast stove cap as integral mass reinforced concrete structure, put forward the scheme using circulating cooling water cooling, and elaborated the temperature difference between inside and outside control measures of mass concrete, avoided the occurrence of through-wall crack quality accident.

hot blast stove, mass concrete, cooling circulation water, temperature difference

1009-6825(2017)13-0099-02

2017-02-26

梅權(quán)武(1979- )，男，工程師

TU755

A