冷卻循環水降溫在大體積混凝土施工中的應用

梅 權 武

(大冶市銅綠山建筑工程有限責任公司，湖北 大冶 435100)

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冷卻循環水降溫在大體積混凝土施工中的應用

梅 權 武

(大冶市銅綠山建筑工程有限責任公司，湖北 大冶 435100)

以鄂鋼新1號高爐技改工程熱風爐本體施工為例，基于熱風爐承臺為整體式大體積鋼筋混凝土結構，提出了采用循環冷卻水降溫的方案，并闡述了大體積混凝土內外溫差控制措施，避免了貫穿裂紋質量事故的發生。

熱風爐，大體積混凝土，冷卻循環水，溫差

1 工程概況

武鋼建工集團承接了鄂鋼新1號高爐技改工程熱風爐本體的施工任務，其中熱風爐承臺基礎長40.5 m，寬為15 m，厚為3 m，采用C40混凝土一次澆筑成型，為一整體式大體積鋼筋混凝土結構。且混凝土澆灌期間為冬初時節，根據氣象資料鄂州地區歷史氣溫顯示，該月份氣溫平均在10 ℃左右，其基礎混凝土的施工質量將直接影響到熱風爐結構的安全。為防止大體積混凝土因內、外溫差過大，而產生貫穿裂紋的質量事故的發生，采用了冷卻循環水對大體積混凝土降溫的方案，將混凝土內、外溫差控制在規范允許范圍之內。

2 大體積混凝土測溫控制

2.1 測溫儀器的選擇

測溫儀器的選擇主要包括：一次儀表(傳感器)、二次儀表以及測溫導線。

1)一次儀表(傳感器)。一次儀表采用銅電阻傳感器，其測溫范圍為-50 ℃～150 ℃。根據實際使用情況來看，它具有誤差小、防水、防潮、防碰撞，價格便宜的特點。

2)二次儀表。二次儀表采用電腦多點自動測溫儀。該儀表與埋入混凝土中的傳感器共同工作，具有數顯直讀快捷、方便，便于讀數和記錄，儀表精度為0.1度。

3)導線。導線用四芯屏蔽電纜線，采用該導線最大特點是：消除引線電阻對測量產生的誤差。

4)手持紅外線測溫儀。手持紅外線測溫儀具有靈活、方便移動，用于草袋外環境溫度的測試，以及現場原材料，混凝土入模溫度的測試，測量精度達0.1度。

2.2 測溫布置

鄂鋼熱風爐基礎混凝土為箱形長方體，因此，測溫區域按澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線對角線布置，其平面圖及深度方向點數布置見圖1,圖2。

2.3 測溫布置及要求

1)測溫點沿箱形混凝土平面長方向中線布置A，B，C 3個測點，沿深度方向布置3個測點。共計9個傳感器，利用多點自動測溫儀進行測溫。

2)測溫時間要求：混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率、混凝土表面溫度與大氣溫差，每晝夜不少于測溫4次/d(測溫時間、記錄時間可根據混凝土溫度變化情況,以及技術人員要求進行必要的調整)。

(3)石英粉粒徑也會對合成硬硅鈣石纖維質量產生影響，石英粉平均粒徑由75 μm變為18 μm時，合成的硬硅鈣石纖維直徑和體積密度先降低后升高。鈣硅原料的活性匹配是制備超細硬硅鈣石纖維的關鍵。

3)測溫儀器、儀表要求：測溫元件的測量誤差不大于0.3度，溫度記錄誤差不大于±1 ℃，測溫元件安裝前，應在實驗室進行水中浸泡24 h，在100 ℃環境下進行模擬試驗，確保測溫元件在安裝前，元件工作性能，儀器完好性，滿足測溫要求。

4)測溫元件的安裝及維護：傳感器固定在測溫點，應綁扎牢固，但不能用扎絲直接綁扎，傳感器也不能同金屬或鋼筋直接接觸，因金屬傳溫速度快，須用隔溫材料同金屬隔開，測溫導線應垂于金屬引出。

5)混凝土澆筑過程中，下料時不得直接沖擊元件及導線，振搗時不得觸及測溫元件，避免測溫元件失效。

6)混凝土入模溫度在施工現場測試，混凝土覆蓋元件時以起始溫度為準，并做記錄。

3 混凝土的養護

3.1 混凝土內外溫差控制措施

為控制混凝土養護過程中的內、外溫差，本次在熱風爐承臺基礎大體積混凝土中布置三層管徑為32的循環水管，自墊層底部往上700,1 500,2 200三個高度沿熱風爐長度方向布置循環水管。通過泵入冷卻水來吸收混凝土的部分水化熱，并保證入水溫度與基礎內最高溫度差小于25 ℃。為保證入水溫度均熱，在施工現場設置2個蓄水池(1個2 m×2 m×1.5 m的蓄水池、1個2 m×1.5 m×1.5 m的蓄水池)，水池與循環水管之間用泵和閥門控制，水的流速為2 m/s。水循環的方式為：首先關閉熱水池的補進水管閥門，然后開啟流經冷水池的增壓泵、閥門和流入熱水池回水管的增壓泵、閥門冷卻水通過循環水管吸收混凝土的水化熱后變為熱水進入熱水池；對進入熱水池內的水溫要進行監測，且用人工進行攪拌以達到熱水池內的水溫均熱；當實測降溫速率過快且混凝土內外溫差很小時，可關閉冷水池的增壓泵、閥門，開啟熱水池補進水管閥門、增壓泵采取降溫后的熱水循環方式吸收混凝土的水化熱。為方便熱水養護，在上層平面循環水管上均勻設置立向出水口6個，并安裝閥門進行控制。

循環水管布置見圖3，剖面見圖4。

1)本工程混凝土內外溫差擬控制在25 ℃，施工時在混凝土表面鋪設一層薄膜(內)和夜晚加一層保溫棉(外)，可以滿足要求。

2)對澆灌完的混凝土進行壓抹后，應立即加以薄膜覆蓋，保溫養護的持續時間應根據溫度應力(包括收縮產生的應力)加以控制、確定，但不得少于15 d。

3)在大體積混凝土養護過程中，應對混凝土澆灌塊體的內外溫差和降溫速度進行監測，當實測結果不滿足溫控指標的要求時，應調整保溫養護措施，使混凝土塊體的內外溫差和溫度降低速度符合規定要求，降溫速率不大于2 ℃/d。

4)保溫養護工作結束后，采用與承臺強度等級相同的同類混凝土以壓力灌漿形式對循環水管進行封閉。

4 混凝土養護測溫結果

A測溫點見圖5。

因篇幅原因，僅給出A測溫點結果，其余測溫點情況類同。

5 結語

1)施工經驗總結。

a.由于在大體積混凝土澆筑完成后，才打開冷卻循環水，造成底層混凝土溫度偏高，雖然測溫結果還是滿足規范要求，但如果混凝土澆筑時間較長，宜提前將冷卻循環水打開。

b.大體積混凝土表現為澆筑完畢后，前3天升溫較快，第3天達到峰值，而后開始逐漸緩慢降溫。

c.計算好混凝土澆筑時間，宜在早上將混凝土澆筑完畢，晚上加強混凝土的覆蓋保溫養護。

d.測溫第7天，混凝土內部溫度基本趨于一致，測溫工作可以停止，但混凝土養護工作仍需進行。

e.保溫養護工作結束后，冷卻循環水管應進行封閉，前期已經發生過，因高爐基礎冷卻循環水管未封閉，造成高爐煤氣通過冷卻循環水管外泄的生產安全隱患，最終還是在生產中對冷卻循環水管進行壓力灌漿封閉。

2)根據以往施工經驗，像這種的大體積混凝土基礎，如果僅僅采取普通覆蓋保溫控制，混凝土內部溫度可達70 ℃以上，容易造成混凝土因內外溫差過大，而產生貫穿裂紋的工程質量事故。由于熱風爐承臺基礎工程在施工中，混凝土基礎內部采用了冷卻循環水降溫法，有效地將混凝土內外溫差控制在規范允許范圍。待熱風爐基礎模板拆除后，該熱風爐基礎感觀質量優良，無肉眼裂紋。

[1] GB 50496—2009,大體積混凝土施工規范[S].

[2] GB 50202—2013,建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[3] GB 50119—2013,混凝土外加劑應用技術規范[S].

The application of cooling circulation water cooling in mass concrete construction

Mei Quanwu

(DayeTonglvshanConstructionEngineeringLimitedLiabilityCompany,Daye435100,China)

Taking the hot blast stove body construction of technical renovation engineering of Egang new No.1 blast furnace as an example, based on the hot blast stove cap as integral mass reinforced concrete structure, put forward the scheme using circulating cooling water cooling, and elaborated the temperature difference between inside and outside control measures of mass concrete, avoided the occurrence of through-wall crack quality accident.

hot blast stove, mass concrete, cooling circulation water, temperature difference

1009-6825(2017)13-0099-02

2017-02-26

梅權武(1979- )，男，工程師

TU755

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