鋼筋混凝土大直徑圓筒倉超低溫滑模施工技術(shù)

　　【關(guān)鍵詞】超低溫,大直徑筒倉,滑模施工

　　一、工程概述

　　陜煤集團(tuán)張家峁煤礦位于陜西省神木縣境內(nèi)，我公司承擔(dān)了該礦三個(gè)原煤倉的施工任務(wù)，該倉為鋼筋混凝土圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑22米，壁厚320mm，筒壁高度從+0.85m～+46.5m,采用錐殼封頂，上部兩層框架結(jié)構(gòu)。原煤倉處于該礦建設(shè)施的關(guān)鍵線路，工期緊迫，要求2007年9月16 日開工，2008年4月30日竣工。

　　二、 總體施工方案的確定

　　根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基礎(chǔ)部分采用常規(guī)小鋼模施工，筒壁部分主要為圓形豎向結(jié)構(gòu)，非常適合滑模施工，根據(jù)我公司施工經(jīng)驗(yàn)，采用單平臺(tái)液壓滑模系統(tǒng)。

　　由于擬滑模施工時(shí)間在2007年12月1日至2007年12月20日，已經(jīng)進(jìn)入冬季施工，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，這段時(shí)間的日平均氣溫為-5OC，最低氣溫-14OC，最高氣溫5OC。由此可見在此超低溫條件下要順利進(jìn)行滑模施工，混凝土的施工是滑模施工成功與否的關(guān)鍵。本文著重就超低溫條件下滑�；炷�土施工進(jìn)行介紹，模具設(shè)計(jì)、鋼筋施工與常規(guī)施工差別不大，本文不再贅述。

　　三、 施工技術(shù)要點(diǎn)

　　(一)、冬季滑模施工對(duì)混凝土的要求：

　　根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》的要求，普通混凝土采用普通水泥配制時(shí)，其受凍臨界強(qiáng)度因?yàn)樵O(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%，本工程混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值為C30，因此混凝土受凍臨界值為9Mpa。為使混凝土在滑模過程中不被拉裂，出模后又不致因?yàn)榛炷�土�?qiáng)度太低，而出現(xiàn)側(cè)向變形影響混凝土強(qiáng)度，《滑動(dòng)模板工程技術(shù)規(guī)范》要求混凝土出模強(qiáng)度應(yīng)在0.2~0.4Mpa之間。由于本液壓滑模系統(tǒng)為單層平臺(tái)，質(zhì)量較小，且筒壁完全為豎向結(jié)構(gòu)，因此不必考慮由于支承桿在混凝土內(nèi)部失穩(wěn)對(duì)滑升速度的限制，即不考慮出�；炷�土達(dá)到2.5Mpa所需時(shí)間的限制。

　　(二)、根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工條件(考慮最小經(jīng)濟(jì)投入)采取措施，通過砼熱工計(jì)算，試確定砼成型后強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求及《建筑工程冬期施工規(guī)程》要求。

　　1、砼原材料控制

　　水泥庫磚砌封閉式庫房，庫內(nèi)設(shè)火爐;砂、石均搭設(shè)臨時(shí)封閉暖棚，生火爐保溫。嚴(yán)格控制暖棚內(nèi)溫度，水泥庫內(nèi)溫度控制在15 OC以上;砂、石及外加劑暖棚內(nèi)溫度控制在10 OC以上。

　　熱工計(jì)算：

　　T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]÷[4.2 mw+0.9(mce+msa+mg)]

　　T0­------砼拌合物溫度(OC);

　　mw、mce、msa、mg ------水、水泥、砂、石的用量(kg);

　　Tw、Tce、Tsa、Tg ------水、水泥、砂、石的溫度(OC);

　　wsa、wg------砂、石的含水率(%);

　　c1、c2------水的比熱容[kJ/kg•K]及冰的溶解熱(kJ/kg)。

　　T0=[0.9(350×15+621×10+1080×10)+4.2×70(175-0.10×621-0.02×1080)+4.2(0.10×621×10+0.02×1080×10)]÷[4.2× 175+0.9(350+621+1080)]=19.52 OC

　　2、砼攪拌及運(yùn)輸?shù)目刂?/p>

　　砼攪拌站、砼輸送泵相連布置，搭成封閉操作間，內(nèi)部生爐火，室溫控制在3 OC以上。砼輸送泵管裹一層塑料薄膜，一層棉氈，最外裹一層棉被，有效的減少了熱量損失。

　　熱工計(jì)算：

　　砼拌合物的出機(jī)溫度：T1= T0-0.16(T0- Ti)

　　T1砼拌合物的出機(jī)溫度(OC);

　　Ti------攪拌機(jī)棚內(nèi)溫度(OC)。

　　T1= 19.52-0.16(19.52- 3)=16.88 OC

　　砼拌合物的入模溫度：T2= T1-(att+0.032n)(T1- Ta)

　　T2------砼拌合物的入模溫度;

　　tt------砼拌合物自運(yùn)輸?shù)綕仓�時(shí)的時(shí)間;

　　n------砼拌合物轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù);

　　Ta------砼拌合物運(yùn)輸時(shí)的環(huán)境溫度(操作平臺(tái)溫度);

　　a------溫度損失系數(shù)(h–1)：砼泵管封閉運(yùn)輸a=0.1。

　　T2= 16.88-(0.1×0.2+0.032×1)[16.88- (-14)]=15.27 OC

　　3、砼入模后養(yǎng)護(hù)階段的控制

　　混凝土澆灌成型后采用綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)：

　　1)入模溫度控制在10 ºC以上。

　　2)模板保溫：滑模模板組裝采用55系列組合鋼模板2012型。鋼模板區(qū)格間填以50㎜厚聚苯乙烯板(聚苯板預(yù)先用界面劑調(diào)制的水泥漿覆裹，以防施工時(shí)火星濺入著火)。

　　3)內(nèi)側(cè)混凝土保溫：倉內(nèi)保溫設(shè)置8個(gè)汽油桶自制火爐，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況均勻分布。專設(shè)四名工人進(jìn)行填煤生火，保證倉內(nèi)溫度大于5 ºC。

　　沿內(nèi)平臺(tái)斜拉桿滿鋪雙層防水雨布，與斜拉桿綁扎牢靠。減少倉下爐火熱量的散出，有效利用火爐燃煤所發(fā)出的熱量。門窗洞口及時(shí)封閉。

　　4)外側(cè)混凝土保溫：將原設(shè)計(jì)1.2米高外平臺(tái)欄桿改為1.5米高，雙層防水布由外平臺(tái)欄桿下掛兜至吊欄下部，尼龍繩綁扎牢靠。防止出模砼遇風(fēng)受冷空氣侵襲表面受凍。要求混凝土出模后強(qiáng)度應(yīng)控制在0.2—0.4Mpa，使混凝土不被拉裂且便于抹灰修復(fù)，這段混凝土必須盡快提高強(qiáng)度，以保證模具系統(tǒng)的施工安全，且為混凝土盡快達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度創(chuàng)造條件，為此，平臺(tái)下部每對(duì)應(yīng)一“開”字架設(shè)置一1000瓦碘鎢燈管，使此段混凝土的環(huán)境溫度提高到3 ºC以上。

　　考慮到砼滑模施工速度較快，外筒壁吊架下砼還不能達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度便已暴露，因此外吊欄靠近筒壁側(cè)，下掛8.0米長雙層防水保溫布，進(jìn)行保溫防凍，該布靠混凝土內(nèi)側(cè)用防水彩條布外覆50厚聚苯板(聚苯板預(yù)先用界面劑調(diào)制的水泥漿覆裹，以防施工時(shí)火星濺入著火)，用鐵線下墜防止被風(fēng)吹起。施工進(jìn)度預(yù)計(jì)2.5m/d，該段防水保溫布可以保證砼出模3天免受風(fēng)襲。模擬同條件下砼試塊養(yǎng)護(hù)后，實(shí)測3d強(qiáng)度為10 Mpa，達(dá)到保證了混凝土養(yǎng)護(hù)需要的濕度和溫度，保證混凝土的出模強(qiáng)度達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以上。使混凝土質(zhì)量及施工安全得以保證。

　　熱工計(jì)算：

　　砼成型完成時(shí)的溫度T3=(CCmcT2+CfmfTf+CsmsTs)÷(Ccmc+Cfmf+Csms)

　　T3------考慮模板、鋼筋吸熱影響，砼成型完成時(shí)的溫度;

　　Cc、Cf、Cs------砼、模板、鋼筋的比熱容[kJ/kg•K];

　　Cc——1 kJ/(kg•K);

　　Cs——0.48kJ/(kg•K);

　　mc------每立方米砼重量(kg);

　　mf、ms------與每立方米砼相接觸的模板、鋼筋重量(kg);

　　Tf、Ts------模板、鋼筋的溫度，未預(yù)熱可取當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度。

　　T3=[1×2400×15.27 +0.48×160×(-14)]÷(1×2400 +0.48×160)

　　=14.3 OC

　　采用普通硅酸鹽42.5R型水泥拌制砼，筒壁厚320㎜，砼澆筑后溫度為14.3 OC，養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為-5 OC，試計(jì)算：砼溫度降至0 OC時(shí)，砼強(qiáng)度達(dá)到30%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需保溫材料及措施(9 Mpa——抗凍臨界強(qiáng)度值)。

　　計(jì)算結(jié)構(gòu)件表面系數(shù)：M=A/V

　　M=(1.2+0.32)×2÷(1.2×0.32)=7.92

　　查表，知K=1.8W/(m2·K)，由K=1.8W/(m2·K)知冷卻時(shí)間為4d，(同比試驗(yàn)3d達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值多1d)平均溫度為7 OC。

　　根據(jù)K值及各種材料保溫的傳熱系數(shù)中選用：“鋼模板，區(qū)格間填以聚苯乙烯板50㎜厚，外包防水雨布兩層，內(nèi)襯50㎜厚聚苯乙烯板一層”。即能滿足熱工理論計(jì)算要求，另對(duì)構(gòu)件跟部進(jìn)行碘鎢燈加熱，延長冷卻時(shí)間，相應(yīng)減小K值，大大提高了砼結(jié)構(gòu)冬季施工安全系數(shù)。

　　經(jīng)上述具體施工措施和混凝土熱工計(jì)算得出以下控制參數(shù)，即能滿足本工程冬季超低溫滑模砼施工質(zhì)量：

　　粗、細(xì)料溫度水泥溫度攪拌站暖棚內(nèi)溫度砼出機(jī)溫度砼入模溫度砼出模環(huán)境溫度攪拌用水溫度

　　≥10 OC≥15 OC≥3 OC≥16.88OC≥15.27 OC>0 OC≥70OC<80 OC

　　總結(jié)：現(xiàn)場施工組織得當(dāng)，措施可行，得到監(jiān)理單位、甲方單位的支持和認(rèn)同，歷時(shí)18天(提前2天)，完成該大直徑煤倉冬季超低溫滑模施工。在施工安全、質(zhì)量及進(jìn)度方面均得到有效保證，為整個(gè)礦區(qū)順利投產(chǎn)整體的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1. 《液壓滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范GBJ113-87》，中國建筑工業(yè)出版社，1991

　　2. 《建筑工程冬季施工規(guī)程JGJ104-97》，中國建筑工業(yè)出版社，1998

　　3. 《建筑施工手冊(第四版)》，中國建筑工業(yè)出版社，2003

　　4. 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204-2002》，中國建筑工業(yè)出版社，2002