大橋大體積承臺冬季施工保溫措施

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

哈爾濱松花江大橋大體積承臺冬季施工保溫措施
                         龍  敏
 
哈爾濱松花江大橋主墩承臺設(shè)計尺寸為54.5×15.0×5.0m屬大體積混凝土，根據(jù)工期安排。主塔承臺必須在2001年必須完工，保證下一年度主塔的順利施工。完成樁基施工檢測及基坑開挖的實際施工進(jìn)度，承臺施工于10下旬開始。根據(jù)哈爾濱當(dāng)?shù)貧庀筚Y料統(tǒng)計，11月份的平均氣溫為-6.2℃，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄甑臍鉁刭Y料，室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃時，砼的施工即為冬季施工。因此承臺的施工應(yīng)采用切實可行的施工技術(shù)措施。
一、施工方法：
大體積混凝土施工的難度在于控制混凝土內(nèi)外溫差，避免由于內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生裂縫，影響混凝土的質(zhì)量。減小內(nèi)外溫度差可采用低水化熱的混凝土配合比和用冷卻循環(huán)水降低混凝土的內(nèi)部溫度?？紤]到承臺施工時外部溫度極低，必須同時進(jìn)行外部保溫才能有效地減小混凝土的內(nèi)外溫差。
冬季施工混凝土施工保溫的方法有，暖棚法、蓄熱法，蒸汽加熱法等，考慮到主墩承臺體積大和當(dāng)?shù)貧鉁貤l件情況，單獨采用一種方法，很難滿足施工的需要，決定采用暖棚法、蓄熱法、蒸汽加熱綜合的施工方案。
二、保溫措施
1、為保證砼的澆筑溫度，攪拌站、砂石料場、承臺基坑處均搭設(shè)保溫大棚。
2、攪拌站用水采用蒸汽加熱，承臺大棚采用暖器排管加熱，砂石料加熱采用底部通蒸汽進(jìn)行加熱。
3、砼運輸采用泵送的方式，輸送泵管采用防寒氈包裹保溫。
三、施工時溫度的控制要求
1、為降低砼內(nèi)部的水化熱，混凝土出倉的溫度控制在8℃~10℃，入模的溫度控制在5℃左右。
2、暖棚內(nèi)平均溫度保持在15℃左右，最低時不得低于5℃。
3、控制混凝土拌合材料的溫度，以滿足混凝土拌合物攪拌合成后所需要的溫度。水泥和骨料溫度控制在2℃~5℃,并由砼的出倉溫度最終調(diào)節(jié)，嚴(yán)格控制水溫，并保證熱水的供應(yīng)。
四、冬季施工保暖熱工計算
1、基本耗熱量
Q1=F（ta-tb）/(δ/λ+1/αs)
Q1：單位時間內(nèi)耗熱（W/m）
δ；保溫材料的厚度（m）,取δ=0.01m
λ；熱傳導(dǎo)系數(shù)(W/m•℃), λ=0.041(W/m•℃)
αs；放熱系數(shù)(W/m2•℃)
αs=1.163*（10+ ）=1.163*（10+ ）=26.93（W/m2•℃）
F：放熱表面積（m2）
ta；棚內(nèi)溫度（℃）
tb；棚內(nèi)溫度（℃）
1/(δ/λ+1/αs)=3.56(W/m2•℃)
(1)砼拌合去需要的熱量
ta=10℃
tb=-20℃
F =5405 m2
Q1：=577.3千卡/小時
（2）承臺處需要熱量
ta=25℃
tb=-20℃
F =3912.2 m2
Q1：=626.7千卡/小時
Q1：= Q砼+ Q承臺=1204千卡/小時
2、附加耗熱量計算
（1）風(fēng)影響的附加耗熱量取Q1*5%；
（2）高度影響的附加耗熱量Q1*2%；
（3） 因門窗開啟而增加耗熱量取Q1*10%
（4）冷材料及人的進(jìn)入增加耗熱量取Q1*10%
（5）管道輸送熱損失增加耗熱量取Q1*10%
（6）不可預(yù)見耗熱量損失取Q1*3%
附加耗熱量Q2等于以上各項之和 Q2=531.8千卡/小時；
3、輸熱管道熱量損失計算
q=ΠD2Q
Q=（ta-tb）/（D2/2λ1ln(D1/D0)+D2/2λ2ln(D1/D0)+1/αs）
D0：輸熱管道外徑，D0=0.026m
D1 、D2：兩層保溫外徑，采用雙層防寒氈保暖，
D1=0.026m，D2=0.026m
其余符號同前
ta=15℃
tb=-20℃
λ1=λ2=0.041 W/m•℃
Q：=216.3卡/m2
q=ΠD2Q=0.045千卡/m
輸熱管道總長安300m考慮，則Q3=13.4千卡/小時
3、蒸氣量的計算
加熱水需要熱量按每小時砼生產(chǎn)量50 m3考慮，每小時用水量為0.15*50=7.5t，原水溫按0℃考慮，則將水用蒸汽加熱到28.6℃需要的蒸汽用量為
W1=7.5/（150-28.6）=0.062t/h
4、材料保暖及砼養(yǎng)生需要的蒸汽量
Q=Q1+Q2+Q3=1874.6
需用蒸汽用量W2=Q/640=2.96t/h
加熱水需要熱量W1為：W1=0.062t/h
需用總蒸汽量W為：W=W1+W2=3.02t/h
5、混凝土拌合物的溫度計算
砼出料溫度按照10℃考慮，運輸至承臺處砼溫度為5℃，由于砂石料水泥可人為的控制，因此砼溫度用水溫調(diào)節(jié)，使其溫度滿足設(shè)計要求T0=[0.9(WC*TC+WS*TS+WG*TG)+4.2TW(WG-PSWS-PGWG)+C1(PS*WS*TS+PG*WG*TG)-C2(PS*WS+PG*WG)]/[4.2WW+0.9（WC+WS+WG）]
T0:混凝土拌合物的溫度（℃）
WW、WC 、WS  WG：水、水泥、砂、石用量（kg）
TW 、TC 、TS 、TG：水、水泥、砂、石的溫度（℃）
PS、PG:砂、石的含水率（%）
C1、C2：水的比熱（kj/kg•k）及水的溶解熱（kj/kg）
C1=4.2、C2=0
根據(jù)混凝土的配合比
WC =400kg；WS=684kg； WG =11169kg；WW=150kg
TC =TS =TG=5℃；PS=PG=1%
帶入公式得到TW=28.6 ℃
即水需要加熱到28.6℃
五、暖棚的設(shè)置
為保證暖棚的保暖作用，首先在地面砌筑2m高的磚墻，然后沿磚墻內(nèi)用鋼管拼裝成腳手架，形成框架結(jié)構(gòu)，棚頂用鋼管彎制成弓形，用角鋼加成三角形支撐，暖棚四周用棉氈布進(jìn)行圍擋，由于暖棚的嚴(yán)密程度對保溫的影響很大，所以必須得保證暖棚圍擋嚴(yán)密。此外由于保溫大棚的體積和面積較大，為防止傾覆，大棚的四周均需加設(shè)堅固的風(fēng)纜。
六、在施工中應(yīng)注意的幾個問題
1、冬季施工關(guān)鍵是做好各項保溫措施和控制好混凝土的水化熱，所以開工前要對保暖大棚的搭設(shè)、輸送管道的鋪設(shè)和保溫作認(rèn)真檢查，減少熱量的散失，保證大棚內(nèi)的溫度。
2、要注意控制各種混凝土原材料的溫度，骨料在澆筑前10天進(jìn)行保溫預(yù)熱，滿足澆筑時骨料中不帶有冰雪和凍結(jié)團(tuán)塊，溫度達(dá)到2℃~5℃左右，溫度不宜太高。施工中應(yīng)注意每小時測定一次各種材料的溫度，隨時進(jìn)行溫度控制，保證混凝土的入模溫度。
3、冬季施工拌合砼時，攪拌時間必須比常溫時延長50%的時間。嚴(yán)格控制投料的順序：骨料-水-攪拌-水泥-攪拌，由于采用熱水進(jìn)行拌合，所以嚴(yán)禁先投入水泥，防止水泥出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，影響混凝土強(qiáng)度。
4、砼運輸采用泵送進(jìn)行，輸送泵管道用特殊加工的管道包裹，在每次輸送泵作業(yè)前半小時，通熱水進(jìn)行管道預(yù)熱并放出冷卻積水。
5、由于暖棚內(nèi)熱源多，采用棉氈布進(jìn)行覆蓋，所以必須加強(qiáng)防火，備足消防器材，棚內(nèi)嚴(yán)禁吸煙及明火作業(yè)，電焊前要采取安全措施。
經(jīng)實際施工檢驗，冬季施工的保溫措施滿足了施工要求，保暖大棚的溫度能穩(wěn)定地保持在20℃以上，為主塔大體積承臺的順利施工創(chuàng)造了良好的條件。