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        論預(yù)埋冷卻管措施在大體積混凝土房屋建筑工程中的應(yīng)用

        2019-02-17 05:35:00鄭展
        四川水泥 2019年12期
        關(guān)鍵詞:冷卻管預(yù)埋冷卻水

        鄭展

        (身份證號(hào)碼:3501021986****2815)

        現(xiàn)今,全國(guó)建筑行業(yè)整體發(fā)展速度飛快,建筑形式在不斷發(fā)展變化,工程規(guī)模也向著高、大、深發(fā)展,特別是在地下水區(qū)域、含有地下室、高層的民用與工業(yè)建筑工程中采用大體積混凝土施工已愈發(fā)普遍。

        1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

        大體積混凝土結(jié)構(gòu)因體積大、自重大、結(jié)構(gòu)厚實(shí),多被作為房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)施工時(shí),要面對(duì)較多復(fù)雜環(huán)境要素、較大的施工作業(yè)面、較長(zhǎng)的施工作業(yè)時(shí)間,對(duì)施工部署及技術(shù)要求高。當(dāng)大量混凝土中的凝膠材料的水化熱作用所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過混凝土相應(yīng)齡期的拉應(yīng)力時(shí),易使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫。

        2 大體積混凝土溫度控制措施的重要性

        大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的水泥及其他膠凝材料在水化固結(jié)過程中會(huì)釋放大量的水化熱,而混凝土不是良好的導(dǎo)熱、散熱材料。對(duì)于體積大、相對(duì)表面小的大體積混凝土而言,水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部熱量不易散發(fā),會(huì)形成較高的水化熱溫升。在整個(gè)混凝土硬化的升溫和降溫過程中,由于非均勻的溫度變化而受到自身約束和外部約束。大體積混凝土的溫度應(yīng)力往往會(huì)超過混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫影響到結(jié)構(gòu)的承載力的同時(shí)也嚴(yán)重影響主體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此對(duì)于大體積混凝土采取溫度控制措施是建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位必須控制的重點(diǎn)。

        3 大體積混凝土溫度控制的措施

        3.1 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

        大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用混凝土60d 或90d 的強(qiáng)度作為混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土強(qiáng)度評(píng)定及工程驗(yàn)收的依據(jù)。配合比的設(shè)計(jì)除應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)所規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、抗?jié)B性、體積穩(wěn)定性等要求外,尚應(yīng)符合大體積混凝土施工工藝特性的要求。應(yīng)選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,大體積混凝土施工所用水泥其3d 的水化熱不宜大于250kJ/kg,7d 的水化熱不宜大于280kJ/kg[1]。為了保證混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)則,以盡量減少水泥用量和延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的目標(biāo),根據(jù)水泥、粗細(xì)集料、外加劑(緩凝劑、減水劑)、摻合料等混凝土組成材料的實(shí)際特性設(shè)計(jì)出最優(yōu)配合比,以達(dá)到避免大體積混凝土結(jié)構(gòu)因大溫差而產(chǎn)生有害裂縫的目的。

        3.2 施工過程溫控措施

        大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度受氣候溫度、環(huán)境溫度、拌合原材料溫度、拌合機(jī)具溫度、混凝土中水泥及其他膠結(jié)料水化固結(jié)放熱等影響,施工時(shí)將粗細(xì)集料、水及拌合機(jī)具進(jìn)行降溫處理;預(yù)埋冷卻水管并配套預(yù)埋溫監(jiān)測(cè)設(shè)施,利用冷卻管良好的導(dǎo)熱性將混凝土中的水化熱傳遞到冷卻管的水流中,利用水良好的流動(dòng)性將熱量帶出大體積混凝土結(jié)構(gòu)外;夏季進(jìn)行大體積混凝土的施工時(shí),應(yīng)盡量選擇在一天中的早晚時(shí)段以及夜間來進(jìn)行澆筑作業(yè),并根據(jù)溫度的實(shí)際變化采取摻加冷水等方式來降低溫度,而如果是在冬季進(jìn)行大體積混凝土的澆筑作業(yè)時(shí),則應(yīng)采取相應(yīng)的保濕保溫措施,可以通過覆蓋方式來控制溫差幅度[2]。

        3.3 養(yǎng)護(hù)期的溫控措施

        混凝土澆筑完成后,結(jié)合天氣情況以及溫度變化情況選取相應(yīng)的混凝土表面覆蓋物,定期開展常規(guī)養(yǎng)護(hù)措施,保證養(yǎng)護(hù)期限。從澆筑完成至混凝土達(dá)到齡期期間,根據(jù)預(yù)埋的測(cè)溫設(shè)備收集的混凝土溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),調(diào)整預(yù)埋冷卻管中的水流量,將大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度控制在規(guī)定指標(biāo)內(nèi)。

        4 預(yù)埋冷卻水管降溫措施的應(yīng)用

        4.1 事前安排

        大體積混凝土的施工溫度控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)的目標(biāo)控制。在施工前必須充分掌握項(xiàng)目的實(shí)際情況(設(shè)計(jì)內(nèi)容、水文地址條件),對(duì)施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行試算,并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的升溫峰值,里表溫差及降溫速率的控制指標(biāo),制定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施,采用外接水注入預(yù)埋冷卻水管的方式來協(xié)助降低混凝土內(nèi)部溫度,并設(shè)計(jì)相配套的溫度監(jiān)測(cè)方案。

        依據(jù)大體積混凝土中的水泥用量、粉煤灰用量、膨脹劑用量、活性摻合料用量、所使用水泥標(biāo)號(hào)的水化熱數(shù)值、施工期大氣平均氣溫、混凝土厚度等數(shù)據(jù),計(jì)算出混凝土最大絕熱溫升值、中心計(jì)算溫度、表層溫度、內(nèi)部平均溫度。結(jié)合本項(xiàng)目有2m 厚和2.4m 厚兩種規(guī)格的大體積混凝土筏板基礎(chǔ)、基礎(chǔ)埋深大(最低處底標(biāo)高為-10m)、計(jì)劃施工時(shí)間為夏季高溫期間等情況,設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)1/2 厚度處沿建筑物長(zhǎng)軸方向設(shè)置一層水平冷卻水管,冷卻水管水平間距為1000mm,距結(jié)構(gòu)邊緣500mm,進(jìn)水口和出水口露出澆搗完成面300 mm高,出水口連接至現(xiàn)場(chǎng)散熱池,進(jìn)水口處設(shè)置增壓泵,根據(jù)溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整冷卻水量以達(dá)到對(duì)大體積混凝土溫度控制的效果。

        冷卻管的規(guī)格型號(hào)應(yīng)根據(jù)混凝土最大絕熱溫升值、中心計(jì)算溫度、表層溫度、環(huán)境溫度、水的導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)計(jì)算出最小管徑。還應(yīng)考慮冷卻管的壁厚夠承受混凝土澆筑沖擊力、埋置混凝土深度產(chǎn)生的壓力、冷卻管內(nèi)可能出現(xiàn)的最大水壓力。為了縮短施工工期及保證施工質(zhì)量,考慮到絲扣接頭連接施工工藝耗時(shí)短,有利于優(yōu)化施工進(jìn)度,同時(shí)絲扣連接可以有效的防止?jié)仓艑?duì)接頭的破壞,避免冷卻水管堵塞,確認(rèn)冷卻水管采用DN32 的焊接鋼管,壁厚為2.0mm,配合相適應(yīng)的絲扣接頭。

        《大體積混凝土專項(xiàng)施工方案》中也包含了溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置情況:測(cè)點(diǎn)的間距、測(cè)點(diǎn)在混凝土中的位置、監(jiān)測(cè)頻率、溫度指標(biāo)等。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)平面形狀分布情況進(jìn)行分析,合理設(shè)定不同的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn),依照板厚設(shè)定不同點(diǎn)位,再對(duì)測(cè)溫點(diǎn)深度值進(jìn)行控制,以測(cè)量砼芯部及表面的溫度變化,將獲取溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為預(yù)埋冷卻水管降溫措施的調(diào)控依據(jù)。

        4.2 過程控制

        施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照《大體積混凝土專項(xiàng)施工方案》的要求制作散熱池、冷卻水泵送加壓系統(tǒng)以及對(duì)冷卻水管下料、加工。冷卻水管的安裝高度應(yīng)精準(zhǔn)的設(shè)置在筏板結(jié)構(gòu)厚度1/2 處,保證溫控效果。因混凝土澆筑時(shí)的沖擊力和澆筑振搗作業(yè)對(duì)冷卻水管的振動(dòng)力較大,必須采用將冷卻水管與筏板結(jié)構(gòu)中間層鋼筋及馬凳鋼筋焊接牢固,以確保管身、接頭位置不發(fā)生偏位和破壞。冷卻管安裝完畢并固定牢靠后,應(yīng)對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行通水試驗(yàn),確保冷卻管網(wǎng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行且管網(wǎng)承受足夠的水壓力以及接口處無(wú)漏水。為保證能準(zhǔn)確收集到混凝土溫度變化的數(shù)據(jù),還應(yīng)確保溫度監(jiān)測(cè)設(shè)施的安裝質(zhì)量不受混凝土施工影響:每個(gè)測(cè)溫位置均有上中下測(cè)溫導(dǎo)線,測(cè)溫導(dǎo)線應(yīng)可靠的固定在指定的位置,測(cè)溫元件端頭用膠帶綁扎,防止在砼澆筑過程中污染測(cè)溫元件端頭。

        開始澆筑筏板結(jié)構(gòu)混凝土的同時(shí)開啟溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和冷卻水管降溫系統(tǒng),根據(jù)收集的混凝土澆筑體溫測(cè)值、出水口水溫、散熱池水溫、大氣溫度、入水口水溫等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整冷卻水進(jìn)水口處的增壓泵,利用增減流水量來協(xié)助調(diào)整大體積混凝土的溫度,以符合相關(guān)規(guī)定及方案的要求。

        本工程砼采用全面、分層連續(xù)澆筑的方式。分三層進(jìn)行,每層澆筑厚度為筏板厚度的1/3。既減少冷卻管在混凝土澆筑時(shí)受到的施工沖擊力,也可以加快同熱量的散發(fā)并使砼溫度分布較均勻。上一層的砼應(yīng)在下層砼初凝前進(jìn)行澆筑,并對(duì)每層的砼采用二次振搗法進(jìn)行二次振搗,以排除砼的水分,減少孔隙,提高砼與鋼筋的握裹力,防止砼因沉落而出現(xiàn)裂縫[3]。

        4.3 事后工作

        大體積混凝土澆筑完成后,隨著齡期的增加,結(jié)構(gòu)混凝土抵抗溫度應(yīng)力的能力也隨之提升。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)期不小于14天,冷卻水管協(xié)助控溫的期限參照養(yǎng)護(hù)時(shí)間。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,切除外露的水管,用比原結(jié)構(gòu)等級(jí)高一級(jí)的水泥砂漿(摻微膨脹劑)注入冷卻水管網(wǎng)內(nèi),并將水管和混凝土截面處做密封處理,防止水管生銹影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

        5 結(jié)語(yǔ)

        常規(guī)的混凝土降溫、保溫、養(yǎng)護(hù)措施是不可缺少的,但卻無(wú)法完全適合大體積混凝土結(jié)構(gòu)。本文以“福州啟迪科技城”項(xiàng)目為例,在大體積混凝土施工中,即采用了常規(guī)混凝土的降溫、保溫、養(yǎng)護(hù)措施,還采用預(yù)埋冷卻管措施協(xié)助解決大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中存在的質(zhì)量隱患,為大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工提供了更加良好的質(zhì)量保障,保證工程質(zhì)量。

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