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        水溫自動(dòng)精確控制混凝土拌和關(guān)鍵技術(shù)研究

        2021-08-30 00:53:24吳廣
        建材與裝飾 2021年25期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        吳廣

        (浙江交工集團(tuán)股份有限公司;浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司,浙江杭州 310051)

        在混凝土拌和施工過程中,環(huán)境溫度會(huì)影響混凝土拌和物料中外加劑的性能與混凝土的水化凝結(jié)過程,從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能造成不可恢復(fù)的不利影響。由此在實(shí)際混凝土施工中通常要避開高溫或者嚴(yán)寒氣候時(shí)期作業(yè),這也造成了工期的延誤[1-2]。為了保證工程的正常進(jìn)度,需要在不同氣候環(huán)境溫度下對(duì)混凝土拌和物進(jìn)行溫度控制,以此改進(jìn)保證混凝土施工質(zhì)量。

        現(xiàn)有混凝土溫度控制形式主要分為兩種:①改進(jìn)混凝土的材料,通過適用的熱水泥、控制水泥用量、摻入外加劑等措施來達(dá)到溫度控制的目的。但這種方法施工過程繁雜,需要在不同環(huán)境下調(diào)整配合比,這樣可能影響混凝土性能,可操作性不強(qiáng)[3-4];②在大體積混凝土中埋設(shè)冷卻水管,然而這種方式不僅增加了施工難度,而且提高了工程的造價(jià),同時(shí)還存在影響結(jié)構(gòu)澆筑問題,預(yù)埋冷卻水管處常出現(xiàn)壓漿不密實(shí),使有害離子更易侵入混凝土內(nèi)部,引發(fā)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕[5-6]。

        本文利用熱交換原理對(duì)高性能混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究,提出混凝土拌和物溫度控制的關(guān)鍵技術(shù),研究成果可為類似公路隧道的施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

        1 工程概況

        紹興市袍江馬山至上虞曹娥二期1標(biāo)工程路線,西起越城區(qū)袍江越興路,東至上虞區(qū)人民西路和南北中心大道交叉口,全長(zhǎng)有13.86km。路線設(shè)計(jì)時(shí)速主車道為80km/h,輔道為40km/h。工程主要為橋梁結(jié)構(gòu)物,占總工程量的65%左右,全線共2675.13m/14座橋,上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁和空心板梁,下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用一字臺(tái),橋墩采用柱式墩,墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ),蓋板涵60.0m/道;使用混凝土體量21萬m3。

        2 混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng)

        圖1為混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng)的布置圖,主體結(jié)構(gòu)由加熱器、制冷器與智能溫控系統(tǒng)等三部分組成;圖2為智能溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

        圖1 混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng)布置

        圖2 智能溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        加熱器直接在管道加熱器的反應(yīng)釜中插入管道,其管狀電熱元件或管道加熱器的側(cè)壁四周均勻分布電熱管。蓄水池的水在水泵作用下經(jīng)入口管流入管道加熱器內(nèi)部又經(jīng)出口管流入蓄水池。每次經(jīng)管道加熱器流出的水溫遠(yuǎn)高于原蓄水池里的水溫,兩種水體經(jīng)過冷熱交換,從而提高蓄水池內(nèi)存儲(chǔ)水的溫度,再經(jīng)過一定程度的循環(huán)后,蓄水池里的水溫便能達(dá)到預(yù)定的要求。

        制冷器通過補(bǔ)給水入口提供充足水量?jī)?chǔ)存于蓄水池內(nèi),通過冷凍水進(jìn)水管,經(jīng)蒸發(fā)器及冷凝器中轉(zhuǎn),再經(jīng)冷卻水進(jìn)水管將水送入冷卻塔內(nèi)。送入冷卻塔的水經(jīng)冷卻塔降溫冷卻后,再通過冷卻水出水管以及冷凝器、蒸發(fā)器中轉(zhuǎn),最后通過冷凍水出水管輸送至蓄水池內(nèi)。每次經(jīng)冷卻流出的水溫遠(yuǎn)低于原蓄水池里的水溫,兩種水體經(jīng)過冷熱交換,從而降低蓄水池內(nèi)存儲(chǔ)水的溫度,再經(jīng)過一定程度的循環(huán)后,蓄水池里的水溫便能達(dá)到預(yù)定的要求。

        3 施工關(guān)鍵技術(shù)

        3.1 加熱制冷系統(tǒng)的選擇安裝

        蓄水池及水源的選擇:以工程攪拌站的實(shí)際生產(chǎn)情況為例,該場(chǎng)日均生產(chǎn)預(yù)拌混凝土共計(jì)400m3,每立方最大150kg用水量,計(jì)算得日均最大用水量為60m3,平均每小時(shí)為9.375m3,考慮出水及進(jìn)水的流速,按48m3計(jì),設(shè)置蓄水池容量為48m3,尺寸為8m×4m×1.5m。

        加熱制冷系統(tǒng)規(guī)格型號(hào)選擇:根據(jù)攪拌站的平均每小時(shí)用水量為9.375m3,選擇金特利管道加熱器,規(guī)格型號(hào)為JTL-GD-WS,額定電壓為380V,額定功率為60kW,進(jìn)出水口管徑為63mm,采用加熱管道方式加熱;選擇瑞海制冷器,規(guī)格型號(hào)為RHT-30W,額定電壓為380V,額定制冷量為100kW,每小時(shí)冷卻水量為15~20m3,進(jìn)出水口管徑為75mm,制冷劑采用R22。

        3.2 加熱制冷系統(tǒng)安裝

        (1)鉆孔固定。在預(yù)留孔洞標(biāo)記處進(jìn)行鉆孔,用于固定加熱器和制冷機(jī)。

        (2)管道布線。測(cè)量蓄水池與加熱器的距離,計(jì)算配件的下料長(zhǎng)度;下料完成后要對(duì)水管進(jìn)行焊接,焊接完成后與加熱器和制冷機(jī)進(jìn)行組裝;對(duì)管材與彎頭進(jìn)行熱熔承插焊接,焊接完成后對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

        (3)系統(tǒng)組裝。將管道加熱器和制冷器放置指定位置,與預(yù)埋膨脹螺絲進(jìn)行組裝固定,固定后的總體效果見圖3;在蓄水池相連接的進(jìn)出水管口處加裝溫度感應(yīng)傳感器,傳感器的另外一邊與溫度控制器進(jìn)行連接,確保溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

        圖3 拌和水溫控系統(tǒng)總體布置

        3.3 混凝土拌和溫度設(shè)置

        根據(jù)物料測(cè)得溫度值基于熱交換原理計(jì)算求出使混凝土拌和溫度和入模溫度符合規(guī)范要求的上下限范圍的拌和水溫度值,再考慮溫度對(duì)減水劑的敏感程度,綜合得出拌和用水需設(shè)定的最佳溫度。

        接通電源,在溫度控制器設(shè)定需要達(dá)到的溫度,同時(shí)進(jìn)水泵開始工作,水池里的水經(jīng)進(jìn)水管流入加熱制冷系統(tǒng),經(jīng)加熱制冷系統(tǒng)工作處理后流出,經(jīng)出水管回流至蓄水池與蓄水池里的水形成循環(huán)。

        3.4 系統(tǒng)運(yùn)行

        拌和樓開始拌和混凝土,蓄水池里的水不斷供給拌和樓。當(dāng)蓄水池水位下降到一定高度時(shí),蓄水池中的水位自動(dòng)控制器就會(huì)控制水泵使水源進(jìn)口管往蓄水池進(jìn)水,以到達(dá)滿足施工要求的水位。當(dāng)外來水與蓄水池內(nèi)的水融匯后,水溫會(huì)下降或升高,此時(shí)加熱制冷系統(tǒng)又會(huì)啟動(dòng)進(jìn)行加熱制冷工作,直至水溫達(dá)到設(shè)定溫度。另外為保障水溫的控制效果,每天首盤混凝土出機(jī)后,要及時(shí)進(jìn)行測(cè)溫,驗(yàn)證當(dāng)天設(shè)定的溫度是否滿足要求。

        4 結(jié)語

        本文利用熱交換原理對(duì)高性能混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究,通過在工程實(shí)踐中不斷探索、完善,研發(fā)利用加熱器、制冷器及智能溫度控制系統(tǒng)三部分組成的混凝土拌和用水溫度控制系統(tǒng),提出混凝土拌和物溫度控制的關(guān)鍵技術(shù),具有自動(dòng)化程度高、溫控精度高等特點(diǎn),解決混凝土拌和受環(huán)境溫度受限問題。

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