混凝土低温季节施工温度分析计算及控制措施.pdf

第 3 1 卷第 3期 2 0 1 0年 6月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No r t h Ch i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o w e r Vo 1 3l No 3 J u n 2 01 0 文章 编 号 ： 1 0 0 25 6 3 4( 2 01 0) 0 30 0 3 20 3 混凝土低温季节施工温度分析计算及控制措施 于立波 ，于贺龙 ，勾炜 国 ( 1 中国水利水电第十 一工程局有限公 司， 河南 郑州 4 5 0 0 0 1 ； 2 中国水利水电第五工程局有 限公司， 四川 成都 6 1 0 0 6 6 ) 摘 要 ： 为保证大体积混凝 土在低温季节施工 的质量不受影响 ， 对鸭嘴河烟 岗水 电站首 部枢纽大体积混凝土 冬季施工时的各种温度进行了计算 为保证需要的施工温度分析 了可采用 的几种保温方式 ， 选取 了合理的温 控措施 ， 使混凝土冬季施工 的温度达到要求 保证混凝土 的施 工质量符 合设计及 规范要求 ， 为类似工 程的混 凝土冬季施工温度控制提供借鉴和参考 关键词 ： 混凝土 ； 低温温度控制 ； 施工质量 中图分类号 ： T V 4 3 l 文献标 志码 ： A 烟 岗水 电站 工程位 于 四川 省凉 山州木里县 鸭嘴 河下游 ， 是 鸭嘴 河干流规 划的第 二级水 电站 ， 电站装 机容 量 1 2 0 MW ， 保 证 出力 6 5 MW 烟 岗水 电站首 部 枢纽 工 程 位 于 烟 岗 沟 河 与 鸭 嘴 河 交 汇 处 下 游 约 1 0 0 m 处 ， 高程 为 3 1 0 0 IT I ， 为典 型 的” V” 地 貌 首 部 枢纽 工程采 用 混 凝 土 闸坝 布 置 ， 由泄 洪 闸 、 冲 沙 闸 ( 含排 漂孔 ) 、 下游生态 用水 埋 管及 左 右岸 挡水 坝段 等建 筑物组 成 在 主河床布置 3孑 L 泄 洪 闸 ， 泄 洪 闸左 侧布 置 1 孔 冲沙闸 ， 其 上布置 排漂孔 1 问题的提 出 鸭嘴河流域属高原性气候 ， 冬季干旱少雨 ， 夏季 雨 量流 沛 ， 年平均气 温 随海拔 高程变化 显著 坝址处 由于被两侧 的 高 山夹 挡 ， 且 海拔 较 高 ， 致 使 日照 时 间 短 ， 气温 比该 区域 其他 日照时 问长的部 位较低 ， 平 均 环境温度 为 一l 7 一一1 8之 间 文献 1 要求， 凡工程所在地 区处于下述规定 范围， 即进入低温季节施工期： 寒冷地区的 日平均 气温稳定 在 5 以下或 最低气 温稳定 在 一 3 以下 时； 温和地区的 日平均气温稳定在 3以下 而烟 岗水 电站首部枢 纽 工程 所 在地 区为寒 冷 地 区 ， 且 最 低 温度稳 定 在 一 1 7 c c 一1 8 之 间 所 以首 部 枢 纽 混凝土 工程需进 行 混 凝 土各 种 温度 的 控制 ， 才 能 保证混凝土的施工质量 根据烟岗水电站闸坝工程外界温度的实际情况 和规 范规定 ， 混凝 土的浇筑 温度 须 I5 2 与混凝土有关 的各种温度分析 2 1 混凝土 出机 口温度 的分析计算 由于 混凝 土 温度 损失 随 混凝 土运 输 工具 类 型、 运 输时 间 、 倒运 次数及 浇筑振 捣 时问和环境有 关 ， 利 用 拌合前 混凝 土原材料 总热 量与拌 合后流 态混凝 土 总热量相 等 的原 理 ， 可 求得混凝 土 出机 口温度 = ( c s +C q s ) s +( C G +C g G ) G T c + c c c +c ( q s s q G G ) _ 。 ( C s 5 +C c G +C c c +C ) _ 。 ， 式 中 ： T o 为 混凝土 出机 口温 度 ， ； C ， C 。 ， C ， C 分 别为砂 、 石 、 水 泥 、 水 的 比热 ， k J ( k g ) ； q ， q 分 别为砂 、 石 的含 水 量 ， ； ， ， 。 ， 分 别 为每 立方米 混凝 土 中砂 、 石 、 水 泥 、 水 的重 量 ， k g ； T s ， T ， ， 分别 为砂 、 石 、 水 泥 、 水 的温度 ， 据规范取 C s ， C ， C c为 0 9 3 6 k J ( k g ) ， C = 4 1 8 2 k J ( k g ) ， 则上式 可改写 成 r o = ( 0 2 q 5 ) s T s +( 0 2+g G ) c + 0 2 c T c +( 一g 5 s 一 9 c G ) 0 2 ( + + c )+ - 。 根据实 验 室 的 实 测 资 料 ， 人 工 砂 的 含 水 率 为 3 ， 人 工石 的含 水 率 为 0 5 ； 按 照 闸坝 基 础 混凝 收 稿 日期 ： 2 0 1 00 21 6 作者简介 ： 于立波( 1 9 8 2 一 ) ， 男 ， 河北临城人 ， 助理T程师 ， 主要从事施工技术管理方面的研究 第 3 1卷第 3期 于立波 ， 等 ： 混凝土低温季节施工温度分析计算及 控制措施 3 3 土 的配 合 比进 行 计 算 ， 1 m 混 凝 土 中 含 水 1 3 4 k g 、 含 4 2 5号 普通 硅 酸盐水 泥 2 2 3 k g 、 含 砂子 7 5 0 k g 、 含 石子 1 3 9 3 k g 因为混凝 土 出机 口温 度与 混凝 土拌 合料 有直 接 关 系 ， 所 以分 析 以下 3种情 况 ， 计 算 出机 口温 度 a 如果 对 骨料 、 水 泥不采 取保 温措 施 ， 使其 温 度 与外 界 环境 温 度 相 同 ， 拌 合 用 水 温 度 最 低 值 为 5 ( 低 于此 温 度 ， 水 将 发 生 结 冰 现 象 ) ， 计 算 结 果 为 一 1 4 ， 混 凝 土 出机 口温度 为负 值 ， 不 可行 b 当对 骨 料 、 砂 及 水 泥 不 进 行 保 温 ， 使 其 温 度 与外 界 温度相 同 ， 而 对拌 合用 水 进 行 加 热 保 温 使其 温度 达 到 6 0 ， 计 算 结果 为 一4 5 混 凝 土 出机 口温度 为负值 也不 可行 c 当对 骨料 、 砂及 水 泥进行 保 温 ， 使 其 温度 达 到 8 ， 而 对 拌 合 用 水 进 行 加 热 保 温 使 其 温 度 达 到 6 0 c I =， 计 算结 果为 1 5 3 凝 土 出机 口温 度可 行 2 2 混凝 土入 仓温 度 的分析 计算 混凝 土 的入 仓 温度 随 混凝 土运 输 工 具 的类 型 、 运输 时 间和转 运次 数而 改变 Tn =T o +( 7 1 0 ) ( 0 l +0 2+ 0 3 + +0 ) ， 式 中 ： T 为混 凝 土 人 仓 温 度 ， ； T 为 混 凝 土 运 输 时的气 温 ， ； 0 ( i ：1 ， 2 ， ， ) 为 有关 的 系数 ， 其 数 值 为 ： 混凝 土装 、 卸 和转 运 ， 每 次 0=0 0 3 2 ( 闸坝 混 凝 土 工程 装 1次 ， 卸 1次 ， 转 运 1次 ) ； 混 凝 土 运 输 时 ， 0= A t ； t 为 运输 时 间 ， mi n ； A为 系数 ， 见 表 1 T B 计 算结 果为 1 2 3 表 1 混凝土运输过程热量损失计算参数 A值 2 3 混凝 土浇 筑温 度 的分析 计算 及最 低 温度 校核 混凝 土入 仓经 过平 仓振 捣后 的温 度 为浇筑 温 度 = ， +0 0 0 3 T( 一 ， )， 式 中 ： 为 混凝 土 浇 筑 温度 ， 、； 为 浇 筑 平 仓 振 捣 到上层 混凝 土覆 盖前 的全 部 时 间 ， m i n = 6 8 o C5 ( 混凝 土浇 筑最 低 温度 ) 通 过结 果 可 以分 析 ， 混凝 土 出机 口温度 控 制 在 1 5 3是 可行 的 根据 文献 1 可 知 ， 拌 和用 水加 热 超过 6 0 时 ， 应 改 变拌 和 加 料 顺 序 ， 将 骨料 与水 先 拌和 ， 然后 加入 水 泥 ， 以免水 泥假 凝 3 暖棚供 热分 析计算 根据 工 程 的 实 际情 况 ， 混凝 土温 度 控 制采 用搭 设 暖 棚 的方 式 进行 暖棚 的耗 热 量 同 暖棚 的空 间 体 积 、 表 面积 、 组 成 材 料 ( 结 构 、 保 温 层 ) 热 工 性 能 、 棚 内温 度 、 气 候变 化 以及 施 工水 平等 有关 3 1料场 暖棚供 热 分析 计算 当暖棚 内 的温度 保 持在 01 O 之 间 时 ， 可按 照 下式计 算 暖棚 供 热热 量 ， 通 过对 混 凝 土 出机 口温 度计 算 ， 应使 料 场暖棚 内的温度 稳定 在 8 Q =Q +Q ， 式 中 ： q 为 暖 棚 供 热 需 要 量 ， k J h ； O 为 暖 棚 的耗 热 量 ， k J h ； q 为 暖棚 预 留 口冷 空 气渗 入 的耗热 量 ， k J h a 计算 暖 棚每 小时 耗热 量 q 的计算 公式 为 Q6= 3 F d ( t 一t 。 ) ， 式 中 ： 为 暖 棚 放 热 系数 ， 当保 温严 密 、 暖棚 材 料 干 燥 时 ， ：1 2 5 4 6 k J ( m h ) ； 当 保 温不 严 密 、 暖棚 材料 潮 湿 时 ， =4 1 8 2 0 k J ( r n h ) ； F 为 暖 棚 的 表 面 积 ， m ； t ， t 分 别 为 暖 棚 内 、 外 气温 ， o 【 二 暖棚 材料 干燥 时 ， =1 2 5 4 6 k J ( m h ) 、 料场 暖棚 的表 面 积 为 4 5 9 5 r n 、 暖棚 内部 温 度 t = 8 、 暖 棚外 温度 t = 一1 8 Q6= 3 F d ( t 一t )=1 4 9 8 8 7 0 6 2 k J h b 计 算 暖 棚 预 留 口冷 空气 渗 入 每 小 时耗 热 量 Q 的计算公式为 q =1 3 9 4 n ( t 一 t 。 ) ， 式 中 ： 1 3 9 4 为 空 气 比 热 与 容 重 乘 积 的 近 似 值 ， k J ( m ) ； n为 暖 棚 每 小 时 换 气 次 数 ， 根 据 预 留 料 口启 闭 的频 繁 程 度 ， 取 3次 h ； V 为 暖棚 的空 间 体 积 ， m ； 料 场 暖棚 的体 积为 2 2 5 2 0 IT I 则 q =S - ( t 。 一t 。 )=2 4 4 8 6 4 4 6 4 k J h J 暖 棚供 热需 要量 ： Q +Q = 3 9 4 7 5 1 5 2 6 k J h ， 如 果保 持料 场 暖 棚 内 的温 度 为 8 ， 每 小 时就 要 向 暖 棚 内补充 3 9 4 7 5 1 5 2 6 k J的热量 根 据施 工 总 进 度计 划 及 合 同要 求 ， 按 照 平均 每 个 月浇筑 混凝 土 的 工程 量 为 3 9 7 2 m ， 所 需保 温 的 骨料 约 为 5 3 0 0 m 3 2料场 暖棚 取暖 方式 分析 计算 如果 料场 暖棚 内部 稳 定 温度 为 8 ， 每小 时 必 3 4 华北水利水 电 学 院学 报 2 0 1 0年 6月 须补充 3 9 4 7 5 1 5 2 6 k J 的热 量 a 采用 1 0 0 0 W 碘钨 灯 照 明升温 每小 时需 要 的碘钨灯 支数 为 9 4 3 9 3 0 ( 3 61 0 6 4 1 8 6 7 5 )= 1 0 9 8 ( 支 ) 1 0 9 8支 1 0 0 0 W 的 碘 钨 灯 ， 所 需 功 率 为 1 0 9 8 k W ， 而 闸 坝 附 近 变 压 器 额 定 输 出 功 率 为 6 3 0 k W ， 所 以这种 方式是 不 可行 的 b 使用电锅炉取暖升温 电锅炉的功率计算为 9 4 3 9 3 0 x 4 1 8 6 7 5 3 6 X 1 0 6=1 0 9 8 ( k W ) 这种 方式也不 可行 c 采用燃烧标 准煤 取暖升温 由国家 发改委提供 的数据 ： 1 k g标准煤 ( 1 k g c e )= 2 9 2 7 4 k J k g 每 小 时 需要燃烧 的标准煤 为 9 4 3 9 3 0 7 0 0 0=1 3 5 ( k g ) ， 2 4 h 需要 的标准煤 为 2 41 3 5= 3 2 4 0 ( k g ) 因此在料 场暖棚 内 ， 采用 标准煤 取暖方 式 3 3闸坝附近拌 合站水 池 内的水温 升至 6 O所 需 热量 计算 拌合 站 内水 的体 积 为 4 6 5 IT I ， 那 么将 拌 合 站 内的水 提 前 1 h加 热 ， 温 度 升 高 至 6 0 ， 所 需 热 量为 1 0 i n1 5 I T I X 3 1 i n 1 0 0 0 k g m 1 k J 6 0( 6 05)=1 7 8 2 5 7 7 5 k J 闸坝附近拌 合站水 池 内水 的加热 采用 5 0 0 0 W 电热棒进行 加热 ， 那么需 要 电热棒 的支数为 1 0支 拌合站 、 水泥 库 房 、 拌 合 站水 池 、 混 凝 土浇 筑 现 场等其他部位， 供热分析计算与料场供热分析计算 方法 相 同， 并 且均采 用燃烧 标准煤 取暖 的方式 4 混凝土成熟度 的分析计算 配合 比确定 的混凝土在低温养护的条件下 ， 其 强度 为养护 龄期 和养 护 温度 乘 积 的 函数 ， 这个 乘 积 称为混 凝 土 成 熟 度 ， 混 凝 土 成 熟 度 计 算 根 据 绍 尔 公式 = ( f +1 o ) A z ， 式 中： 为 混凝 土成 熟 度 ， o C d或o C h ； r为养 护 时段 ， d 或 h ； t 为 A r时 间 内混 凝 土 硬 化 时 的平 均温度 ， c I 二 经计 算 为 1 1 5 2 c 【 = d1 0 0 0 o C d ( 混凝土 达 到 3 0 强度 时 的成 熟度 ) 5 结语 通 过在鸭 嘴河 烟 岗水 电站首部 枢纽工 程混凝 土 冬 季施工 中的温 度计 算 ， 科 学 合 理地 选 择 了温度 控 制措 施 ， 既能满 足混凝 土冬季施 工 的温度控 制要求 ， 保证 工程 质量 ， 又节省 了混凝 土冬 季施 工成 本 ， 可 为 类似工 程混凝 土冬 季施 工提供参 考 参 考 文 献 1 中华 人民共和 国水利电力部 S D J 2 0 78 2水 工混凝土 施工规范 s 北京 ： 水利电力出版社， 1 9 8 2 2 水利 电力部水 利水 电建设 总局 水利水 电工 程施工组 织设计手册( 第 2卷 ) ： 施 工技术 M 北 京 ： 中 国水 利 水 电出版社 ， 1 9 8 6 ： 3 9 4 3 1 9 Te mp e r a t ur e Ana l y t i c al Ca l c u l a t i o n a n d Co nt r o l M e a s ur e s o f Co n c r e t e Co n s t r uc t i o n i n Low Te mpe r a t ur e S e a s o n YU I J i _ h 0 ，YU He 1 o n g ，GOU We i g u o ( 1 No 1 1 E n g i n e e r i n g B u r e a u C o L t d o f S I NO HYDR0，Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 1 ，C h i n a 2 No 5 E n g i n e e r i n g B u r e a u C o L t d o f S I NOHYDRO，C h e n g d u 6 1 0 0 6 6，C h i n a ) Ab s t r ac t ：To a s s u r e t h e q u a l i t y o f l a r g e v o l u me c o n c r e t e c o ns t r u c t i o n i n l o w t e mp e r a t u r e s e a s o n，t h i s a r t i c l e h a s i n t r o d uc e d t h e t e mp e r a t u r e c a l c u l a t i on d u r i ng c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n o f Ya ng a n g Hy d r o e l e c t r i c Po we r S t a t i o n i n Ya z u i Ri v er i n wi n t e r ，a n d t o s e l e c t t he me t ho d u s e d t o c o n t r o l c o n c r e t e t e mp e r a t ur e t o e n s u r e c o n c r e t e q ua l i t y i n l i n e wi t h de s i g n a n d s p e c i f i c a t i o n r e qu i r e me nt s Thi s ha s f o r wa r d e d a r e f e r e n c e f o r t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n i n wi n t e r s e a s o n i n s i mi l a r p r o j e c t s Ke y wor ds：c o n c r e t e；l o w t e mp e r a t ur e c o nt r o l ；c o ns t r uc t i o n qu a l i t y ( 责任编辑 ： 孙垦 )