一种超厚大体积混凝土冷却水自动循环系统研究

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一种超厚大体积混凝土冷却水自动循环系统研究

洪亚航、马林、郭鹏飞、张永富、张雅婧

  1. 南京市鼓楼区建设工程质量监督站

  2. 2.3.4.5.中建二局第三建筑工程有限公司

摘要:随着各种大型建设项目的不断增多,建筑工程中的超厚大体积混凝土施工内容也越来越多,由于超厚大体积混凝土不易散热,再加上外部环境温度变化等诸多原因的应用,促使超厚大体积混凝土更易出现裂缝问题,为了有效改善这种局面,施工通常会在大体积混凝土施工中应用冷却水循环方式,鉴于人工值守冷却水循环很难保障冷却水循环的连续性与可靠性,无法实现对大体积混凝土内部温度的有效开控制,因此,笔者将在下文中合理开展超厚大体积混凝土冷却水自动循环系统的分析研究。

关键词:超厚大体积混凝土;冷却水自动循环系统;温度控制

引言

开展超厚大体积混凝土施工作业时,受混凝土结构体积过大的影响,混凝土内部与外部稳定极易出现较大反差,致使混凝土结构难以保持均匀收缩,从而出现表面开裂情况,不仅影响混凝土结构外观,也会形成混凝土施工质量缺陷,因此,在具体的超厚大体积混凝土施工中,很多施工企业都会借助冷却水循环手段的实施达到促进混凝土结构内部降温的目的,但是采用人工值守方式往往无法保证冷却水循环的连续性,难以实现预期降温效果,所以,很有必要探索冷却水自动循环系统,以便实现超厚大体积混凝土冷却水循环的优化。

1.大体积混凝土冷却水循环系统概述

大体积混凝土浇筑作业完成之后,随着时间的推移混凝土结构的内部和外部温度差异会越来越大,尤其是结构内部温度因水化热作用而越来越高,如果不及时冷却会导致各种温度收缩和应力等质量问题的发生,因此需要构建冷却水管循环系统,在大体积钢筋混凝土结构的钢筋绑扎作业中,须提前在钢筋结构内部埋设用于进行水冷却循环的金属管道,当灌注混凝土材料后的凝固过程中出现因水化热产生过高温度时,管道内的冷水通过持续循环把混凝土结构内部的温热及时传导出去,冷水循环通过加压方式实现,水在其中起到热传导介质的作用,能迅速带走混凝土结构内部不断产生的大量热能,通过热辐射,交换和对流等作用扩散到大气里面,实现维持大体积混凝土结构内外温度平衡的目的。

2.大体积混凝土冷却系统技术应用

2.1.大体积混凝土项目概述

以某工程底板混凝土浇筑作业为例,它在公历9月实施底板基础混凝土浇筑作业,设计混凝土材料为C40强度等级,以购买搅拌站混凝土材料商品的形式施工。

大体积混凝土结构的概念是其实物体积和厚度最低规格在1米或以上的就是大体积混凝土,本工程混凝土浇筑作业规模就在这个范围之内。

施工技术要求和难点问题在于是浇筑完成后到终凝结束,不得出现干缩和温度裂缝以及结构内部的毛细孔,在自密实以及防渗效果方面达到设计方案标准。

2.2冷却水自动循环系统技术

对大体积混凝土实施循环水冷却的系统的组成成分包括供水回水管和导热管,一体化循环稳压泵组和泵房以及消防水箱,循环系统分三个部分,一是用于给冷却介质水加热的小循环系统,二是带走混凝土结构内部大量水化热量的的中循环系统,三是用于给冷却水金属管道持续供应冷水的消防水箱大循环系统。

三大循环系统如下图。

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小循环系统

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中循环系统

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大循环

图1三循环系统图

(1)把保温材料粘贴好,给冷却水系统有穿插关系的金属管道实施打孔作业。

(2)预连接管路,所有用于混凝土浇筑作业完成之后实施测试的设备都要提前准备齐全,以便到时测试能及时快速实施,第一,恒温水浴,就是把提前把自来水注满水浴后控制在恒定设计温度并打开电源,第二,循环水泵,水泵安装两个出水口阀门同步给水,水浴放入水泵等待通电启动,第三,胶管,胶管与所有设备实现连接并注水流通,再于水泵处引出两根胶管等待连接冷却金属管道准备接入冷水。

(3)配置混凝土,配制混凝土材料强度等级为C50,反复调试得出材料配比并据此向搅拌机组倒入比例适量的材料,充分拌匀后灌入保温箱运至测试现场。

(4)预埋测温套管,利用冷却套管的空心特性把热电偶插入预定点位实施测温,管口盖上保温材料。

(5)连接管路,胶连接双管试件的一头设置成蛇形,进出水口在另一头,循环水泵与单管试件的引出管接的一头实现连接,另一头接回水浴实施恒温循环,而循环水泵的另一头与双管试件的一头管接实现连接,试件另一头接回水浴实施恒温循环。

(6)给水泵启动电源运行,驱动水开始流动。现场冷水管网结构如下图。

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图2冷水管网温控系统图

2.3.温度监测系统

实施大体积混凝土浇筑作业,对混凝土结构进行其温差裂缝的控制是重点环节,因此作业过程的温度控制成为首要任务,无论是作业过程还是后期养护,测温是必须的控制手段,其操作规范和技术标准如下:

1)控制混凝土浇筑材料的入模温度和升高值,以小于等于摄氏50度为宜。

2)控制混凝土结构内外温差小于等于摄氏25度,其中不包括材料收缩当量的温度。

3)控制混凝土结构以每天小于等于摄氏2度的速率降温。

4)控制实施保温遮挡物拆除作业时混凝土结构表面温度和现场气温差异小于等于摄氏20度。

2.3.1.测温布点

1)结合浇筑速度白天和晚上各自有1到2个的测温点位设置,其余测温点位设置可选择混凝土浇筑的中部,边缘,角落或者电梯井以及积水坑等位置,如果混凝土浇筑作业保证均匀的厚度,各测温点之间距离保持10到15米即可,可在变截面适当加设测温点位。

2)结合混凝土结构厚度,在各测温点位设置3到4个测点,位于结构的表层,中上,中心,中下以及底层。

3)测试混凝土结构表层温度的位置宜居于表面5公分以下的位置,底层宜居于结构底面5到10公分以上的位置。

4)测试区域的选择可以混凝土结构测点平面半条对称轴线的区域,区域测点设置宜采用平面分层的形式。

5)各测试轴线监测点位须保证4个以上,设置标准可结合应平面尺寸进行。

2.3.2.测温技术

大体积混凝土结构在本项目中以热电偶实施测温,仪器事先预埋于混凝土结构内部,以数据线和终端连接实施实时测温,测点设置10公分间距,设置形状以正方形或三角形为主,把测温深度分成三层,外露高度30公分,测温仪停留在各测点时长保持5分钟以上,须保证选用的电子测温仪出厂质量合格。

2.3.3.测温要求

各混凝土测温区段由现场指挥人员安排并完整准确记录原始数据,试验员负责采集汇集数据资料并审核,数据记录要字迹清晰工整,真实有效,技术人员要确切保证现场覆盖严密,温度差异可控,温度不出现大幅波动,一切正常,一旦出现异常迹象及时上报上级部门,还要保证混凝土结构温度降速控制在每天小于等于摄氏2度,每4小时小于等于摄氏1度,同步做好每天大气温度变化记录,如果测得连续3天大气温度最低值和混凝土结构温度最高值差距小于摄氏25度即可停止测温。


结束语:无需否认,采用冷却水循环措施的确能够发挥加速超厚大体积混结构内部降温的作用,从而有效防治混凝土裂缝问题的出现,但是人工值守方式无法为冷却水的连续稳定循环提供可靠保障,因此,相关人员亟需开展冷却水自动循环系统研究,并详细分析探讨冷却水自动循环系统在超厚大体积混凝土施工中的合理应用。

参考文献

[1]郑东.大体积混凝土实时温度应力控制研究[D].清华大学,2015.

[2]徐俊.大体积混凝土温度应力场与温控措施研究[D].安徽理工大学,2014.