热风炉基础温度控制及防裂措施

热风炉基础温度控制及防裂措施摘要：大体积混凝土是在较短时间内连续浇筑大量混凝土，由于其中蓄积水泥的水化热，使内部温度升高、容易发生内外温差引起裂缝问题。关键词：大体积混凝土水化热水冷管裂缝中图分类号：tu37文献标识码：a文章编号：一、工程概况：热风炉属于冶金行业一个重要的单位工程，根据《砼施工手册》规定，砼结构单面散热厚度超过800mm，双面散热厚度大于1000mm的，预计其内部最高温度超过25℃的结构称为大体积砼结构工程，其施工应按大体积砼考虑。作为大体积砼，解决施工过程中混凝土产生的温度裂缝是大体积混凝土施工质量控制的关键之一，其施工的重点难点之一就是如何有效地控制混凝土温度变形裂缝的发展，从而提高混凝土的抗裂、耐久性等性能。因而控制施工期间大体积混凝土内外温度差值，防止因混凝土内外温差过大而产生温度应变裂缝是施工的关键。以某热风炉基础为例，本基础长31.2米，宽11.35米，基础埋深3米。混凝土标号为c30，混凝土配合比为：水泥：砂子：石子：水：粉煤灰=469:720:1036:225:70，粗骨料采用火成岩，水泥采用普通硅酸盐水泥，耐热度不低于300℃。混凝土1062m³，属于大体积混凝土基础，降温防止混凝土开裂是本次施工的重点。二、主要施工方法：该基础施工顺序：土方开挖→垫层施工→支模板→绑扎底板钢筋→焊支承固定架→焊接水冷管、测温管→绑扎顶部钢筋→螺栓固定找正→砼浇筑。1、螺栓固定加固本基础螺栓为三组，每组16根，每根螺栓为φ48、1.8米长，每条螺栓约自重26kg，每组螺栓自重0.5t，螺栓定位要控制好两个关键，即标高和轴线。固定架上水平托必须将标高控制在0-5mm范围之内。具体施工方法为：在每组螺栓的轴线上用钢筋焊上门式固定架，将轴线用经纬仪投到固定架上，用白线绳纵横挂出轴线，然后根据半径和相邻螺栓之间的间距依次找出螺栓位置。将螺栓按照位置将下端平放在托架上，经反复调试确认全部螺栓的轴线标高均无误后，用电焊将螺栓与固定架焊牢，安装完毕后螺栓轴线位置偏差控制在2mm以内，螺栓标高偏差为+20mm以内。丝头外表面抹一层薄黄油，包一层塑料布，防止丝头粘上水泥浆。2、水冷管安装在施工中，我们主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范的要求，即通过合理措施有效地控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内外温度差≤25℃。经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下：(1)、混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升。(2)、合理有效的保温措施可以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是大体积混凝土温度控制的关键因素之一。在以往的大体积混凝土施工中，因为矿渣水泥的水化热较低，我们优先采用矿渣水泥。本次施工中由于甲方指定水泥厂家不提供矿渣水泥，我们只能采用水化热较高的42.5普通硅酸盐水泥，为降低砼浇筑后的水化热，防止砼内外温差过大导致基础产生裂缝，在砼基础内部设置φ48薄壁钢管做循环冷水管，垂直方向、水平方向交错布置。计算水冷管的间距：1）、混凝土内部最高温度计算：混凝土内水化热是由水泥的水化热、混凝土比热及导热系数决定的。根据以往经验水泥水化热最高温度出现在混凝土浇筑后3-5天，混凝土内部最高温度值经验表达式：tmax=t0＋（mcq/cγ）（1－e-mt）式中：tmax—混凝土内部最高温度（℃）t0—混凝土浇注温度（℃）mc—每m3混凝土水泥用量（kg/m3）q—每公斤水泥水化热，425#硅酸盐水泥取375j/kg。c—混凝土的比热，取0.96j/kg.kγ—混凝土质量密度，取2400kg/m3e－常数，为2.718m－与水泥品种、浇捣时与温度有关的经验系数，取值见下表浇筑温度（℃）51015202530m0.2950.3180.3400.3620.3840.404t－浇筑天数。在本次承台混凝土施工中，t0＝15℃，mc=469，根据计算tmax=15+469×375÷0.96÷2400×（1－2.718—0.34×3）=63.8℃2）、水冷管间距计算：为确保混凝土内外温度差≤25℃，最高温度在第四天考虑时，每天需平均降温：（63.8℃-25℃)÷4=9.7℃根据循环水冷管日降温计算公式：t（t）＝（24×ρg×δt×δl×w）/（d×c×p）求d＝（24×ρg×δt×δl×w）/（t（t）×c×p）式中：ρg=水的比重，取1×103kg/m3;δt=进出水口的温度差（℃）；10℃δl＝冷却水通水流量（m3/h）；w＝水的比热，取4.186kj/kg；c=混凝土比热，取0.96kj/kg.℃；p＝混凝土密度，取2400kg/m3；d＝每套循环水管降温有效范围（m3）。d＝（24×ρg×δt×δl×w）/（t（t）×c×p）d＝（24×1000×10×1.3×4.186）/（9.7×0.96×2400）＝58.4m3本工程热风炉基础宽11.35米，水平面上间距按照8跟考虑，竖向间距为：31.2×11.35÷8÷58.4＝0.75米本工程基础高度为3米，水平面上放8根，竖向放4排，距离混凝土表面600mm后平均分布，为缩短冷却管路径，使混凝土降温均匀。冷却水管在每层混凝土中均有进水口、出水口，进水口方向放在同一侧，出水口方向放在另一侧，保持一致。每层冷却管安装完毕后，要进行试通水，防止管道漏水、堵塞。混凝土自灌筑时起，冷却管内部立即灌入冷却水，通水流速、流量根据测温数据随时调整，循环水由进水管从降水井中抽取；混凝土浇筑达28天后对管道进行压浆处理，水泥净浆水灰比为1：0.5，注浆压力不小于0.5mpa，持荷时间不小于2分钟。3、测温线布置为了观察砼内部温度的变化，在砼基础内部每组螺栓中部、进水孔和出水孔附近预埋两根间距约1米的φ48钢管做测温孔，其中一根一端埋入基础底部，一根埋入基础中部砼内，测头不得与金属物接触；另一端露出基础顶面不小于500mm。砼浇筑完毕12小时终凝后开始不间断测温，8天以内每三小时测温一次，8天-15天以内每八小时测温一次，直到砼内部温度无明显变化为止。测温设专人负责，并真实连续的填写测温纪录。测温点布置见附图。4、砼工程本基础属于大体积砼，为了有效控制砼浇筑后有害裂缝的产生和发展，可通过控制砼的水化热升温，减小砼收缩，如下主要措施：①砼浇筑完后，初凝前用木抹子将砼表面搓平，初凝后用木抹子再次搓平压密实，遍数不少于两遍。②压面完毕后马上在基础顶面覆盖塑料薄膜再包两层棉毡，做好砼的保温保湿工作，避免砼表面温度发生剧烈的梯度变化。③加强测温和内外温差控制，砼基础内外温差控制在25℃以内，根据温差及时调整养护措施。④合理安排施工顺序，控制砼在浇筑过程中均匀上升，避免砼拌合物堆积形成过大高差，结构完成后及时养护，养护用水采用冷凝管中的热水不间断养护。避免混凝土内外温差超过25℃。砼浇筑方法：混凝土浇筑采用汽车输送泵，砼由场外搅拌站通过运输车运至施工现场，然后通过输送泵将砼送入模板内，每小时入模30m3,共计需浇筑36小时，砼浇筑顺序自西向东进行，分层浇筑，每层厚度不大于300mm，待第一层全部布完后再按第一次的顺序布第二层料，以上依此类推。振捣使用插入式振动器，振捣方向与砼入模方向相反，振点间距纵横不大于500mm，每点振捣时间20-30s。砼表面泌水通过砼浇筑时形成的坡度流向侧模外，积水用小水桶舀出倒于模板外。模板外侧地面上挖一转圈排水明沟，沿长向边每边设两个集水坑，一旦积水过多用泵将水抽走。砼初凝后，用木抹子将砼表面搓平压密实。砼浇筑过程中，振动棒、布料管及施工人员不得碰撞螺栓、测温线、水冷管。三、质量保证措施1、加强技术管理，严格执行国家现行施工规范和操作规程，明确岗位责任制。每道工序施工前技术人员必须对施工人员进行有针对性的交底。工序施工完毕应由技术质检部门对其进行检查，确认无误后报甲方验收。2、砼出料前要做到均匀颜色一致，砼入模不可一次过多，分层振捣均匀密实。振捣过程中振动棒固定架。3、混凝土搅拌要严格控制混凝土材料配合比并检测混凝土坍落度。4、为保证已浇好的混凝土在规定龄期内达到设计要求的强度，并防止产生收缩裂缝，必须认真做好养护工作。注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。