高温季节厂房混凝土高强度快速施工技术综述.pdf
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1、_ 水 利 水电 施 工 2 0 1 0 第2 期 总 第1 1 9 期 高温季节厂房混凝 土 高强度快速施 工技 术 综 述 蛰杨 箫 周正 荣 ( 中国水利水电第九工程局有限公司) 【 摘 要】 北盘江董箐水电站厂房水轮_机 层 飒下是大体积混凝土 其浇筑施工技术要求高 特别是基础约束区混 凝王 要 求 更 禹, 夫 俸 积 混 凝 王 浼筑 畸 处 于 商 温 季 节 , 既要 防止 混 凝王 裂 缝 产生 , 保证 工 程 质 量, - 叉 要买 现高 强 葭 巍 : I i | 这最 l-一 个 赢 的 邈 水电 九 量酱工 程 项目 部 拉 邀 一 课题 王 进 行1 欠 蚤哦 务
2、 轿、 硪免 和 论 证 对 搬 L 魄 踩 砖 祷 、 蛤比 、 温 挂 猹 巍 、 辑 、 运 输 、 入 仓 、 漉 筑 、 拳 护 等 惜 垒 面 媳 施 工 准 备 柱 技 苯 供 给 资 源 保 仓 面 准 备 设 备配置 、 施工 工艺 及方 法 等方 面镌 了 施工 作业 准 备由 于 各项 施工 准 备充 分, 不但保 证了 大体积混凝土 连续、 均 衡浇筑; 而 且成功实 现了高 温季节高强 度快速施工, 一 罩 婿了 良好的工 程效果 链 夫体积混凝 王篙温 季 珐 虹裂缝高强葭| 快速 施工 1 工程概况 董箐水电站厂房结构工程 ,主要合同工程量为:混 凝土 2 3 2
3、 万 m3 ,钢筋制安 1 2万 t 。中国水电九局有限 公司董箐项目部主要承担厂房结构 1 、2号机组段及左端 墙的施工任务。董箐水电站厂房结构机组 中心横剖面图 如图 1 所 示。 2 工期要求及工程进展情况 厂房结构工程混凝 土浇筑开始时间为 2 0 0 7 年 1 O月 4 日,土建完工 时间为 2 0 0 8年 1 2月 3 1日,施工工 期为 1 5 个月。水轮机层以下各部位工程量及见表 1 。 与国内同类 厂房结 构 工程 施工 相 比较 ,土建 施 工期 一 般为 2 2 个月,水轮机层以下大体积混凝土浇筑一般为 9 个月 ,平均月强度为 1 6万 r n 3 月 。董 箐水
4、电站工 程施 工和环境条件较差,厂房结构工程是由 2家施工单位承 担的,施工作业面及工程量各 占一半,水轮机层以下 ( 高程 3 6 4 6 m)大 体 积混 凝 土 1 2 8 2万 m3 ,2 0 0 7年 1 O 月 2日开始第一仓混凝土浇筑。期间 2 0 0 7年 1 2月 1 5日 至 2 0 0 8年 2月 2 9日农民堵工,被迫整体停工达 2 5个 月,同时砂石骨料、钢筋供给不及时。2 0 0 8年 7 月 中旬 混凝土整体浇至水 轮 机层( 高程 3 6 4 6 m) , 昆 凝 土 实 际 施工时间为 7 个 月 ,平均 月强度 为 1 8 3万 r n 3 月 ,高峰 2
5、8 月强度为 3 1 万 月 。 水电九局董箐项 目部承担 的是厂房 1 、2号机组段, 其水轮机层以下 ( 高程 3 6 4 6 m)大体积混凝土 6 4 1万 m3 ,于 2 0 0 8 年 5月底混凝土全线浇至高程 3 6 4 6 m,混 凝土实际施工时间为 5 5个月,平均月强度为 1 1 7万 月,高峰月强度为 1 6 4万 m。 月。厂房结构工程 1 、 2号机组段 各月 完成 工程 量见表 2 。 经业主、设计、监理和施工单位多次联合检查,至 今未发现已浇混凝土产生裂缝。 3 气象情况 本流域属 于亚热 带季 风气 候 区 ,董箐 厂址 附近 气候 温和。根据 1 9 5 8 2
6、 0 0 0年 4 3 年资料统计 ,贞丰站多年平 均气温为 1 6 6 C;多年极端最高气温为 3 5 4 C,多年极 端最低气温为一4 3 ,详见表 3 。 水 电九局董箐项 目部于 2 0 0 5年 8月进入 董箐工 地施 工,据 2 0 0 5 年 8月至 2 0 0 7 年 8月间不完全统计,董箐厂 址附近每年 3 1 O月为高温季节 ,白天气温在 3 O 3 5 之间,夜间气温在 2 3 2 8 之问,每年 3 1 O月 ( 8个 月)应采取温控措施,其余各月应采取适当的温控措施, 才能确保混凝土施工质量。根据实际气温情况,厂房结构 1 、2 号机组段大体积混凝土浇筑过程中,2 0
7、 0 7年 1 o月、 2 0 0 8年 3 5月,计有 4 个月处于高温季节,详见表 4 。 混凝土工程 田 恒 : 磊 蜒 岳 恩 固 2 9 水利水 电施工 2 0 1 0 第 2期 总第 1 1 9 期 表 1 水轮机层 ( 高程 3 6 4 6 m)以下 各部位工程量表( m 3 )4 混凝土施工准备 序号 项目 : 亡 程量 1 3 4 3 8 8 m高程以下混凝土浇筑 l 1 O 9 4 2 3 4 3 8 8 -3 5 3 6 m高程混凝土浇筑 2 6 4 4 6 3 3 5 3 6 43 6 4 6 m高程混凝土浇筑 3 3 6 7 8 4 尾水闸墩 3 4 5 3 8 3
8、6 4 6 m高程混凝土浇筑 2 2 0 9 0 5 上游副厂房 3 6 1 6 3 6 4 6 m高程混凝土浇筑 1 3 1 1 4 6 左端墙 3 4 9 2 3 6 4 6 m高程混凝土浇筑 7 6 3 4 7 尾水渠混凝土浇筑 4 3 4 4 8 合计 1 2 8 2 0 0 表 2 1 、2号机组段 各 月完成工程量表 ( 高程 3 6 4 6 m 以下) ( m 。 ) 序号 时间 工程量 备注 1 2 0 0 7 年 1 O月 7 4 5 0 2 2 0 0 7 年 月 6 8 8 6 3 2 0 0 7 年 1 2月上半月 6 3 5 9 2 0 0 7年 1 2 月 1 5日
9、至 2 0 0 8 4 2 0 0 8 年 1 月 O 年 2月 2 9日因地方 问题,被 迫整体停工 2 5 个月 5 2 0 0 8年 2 月 O 6 2 0 0 8年 3 月 1 4 7 9 5 7 2 0 0 8年 4 月 1 6 3 4 8 2 O 0 8 年 5 月 3 1日,1 、2 号机 8 2 0 0 8 年 5 月 1 2 6 9 2 组段混凝土浇筑至高程 3 6 4 6 m 9 合计 6 4 5 3 0 表 3 贞丰站 累年各 月气温特征值表 ( ) 项 目 1 月 2 月 3 月 4月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 1 O 月 1 1月 1 2月 全每 多年
10、7 2 9 O 1 3 5 1 8 0 2 1 _ 1 2 2 7 2 3 5 2 3 1 2 O 8 1 7 3 1 3 1 9 1 l 6 1 平均 极 端 2 7 5 3 O 4 3 5 3 5 4 3 5 4 3 5 3 3 3 5 3 2 5 3 1 9 3 O 3 2 7 8 2 5 4 3 5 最高 表 4 厂房混凝 土浇筑各 月温特征表 ( ) 项目 1 O月 月 1 2月 1 月 2月 3 月 4月 5月 备注 营地 2 7 5 2 5 2 2 2 4 2 6 5 3 O 5 3 3 3 5 各月最高气 气温 温 机 口 2 8 5 2 6 2 2 5 2 5 2 7 5 3
11、 2 3 5 3 7 各月最高气 温度 温日机 口温度 人仓 2 9 2 6 5 2 3 2 6 5 2 8 3 3 3 6 5 3 8 5 各月最高气 温度 温日人仓温度 浇筑 3 O 5 2 8 2 4 5 2 7 5 2 9 3 5 3 8 3 9 各月最高气 温度 温 日浇筑温度 仓面 2 9 5 2 7 2 3 5 2 7 2 7 5 3 4 3 7 5 3 8 各月最高气 气温 温 日仓面温度 3 0 厂房水轮机层 以下 ( 高程 3 6 4 6 m)为大体积混凝 土 ,而大体积混 凝土容 易 发生 裂缝 ,其 发 生裂缝 是 由多 种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:
12、( 1 )温差裂缝 :混凝土 内外部 温差过 大会产 生裂缝 。 主要影 响因素是 水泥水 化热 引起 的混凝 土 内部 和混凝 土 表面 的温 差 过 大 。特 别 是 大 体 积 混凝 土 更 易 发 生 此 类 裂缝 。 ( 2 )收缩裂缝 :混凝 土的收缩 引起 收缩 裂缝 ,收缩 的 主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量,用水量 和水泥用量越高,混凝土的收缩就越大。混凝土逐渐散 热和硬化过程 引起 的收缩 ,会产 生很 大 的收缩 应力 。如 果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就 会 在混凝土中产 生收缩裂缝 。 ( 3 )安定性裂缝 :安定性裂缝表现为龟裂 ,主要是
13、 因 水泥安定性不合格而引起的。 通过对 裂缝 产生 的成 因分 析 ,项 目部认 为 :董 箐水 电站厂房结构工程大体积混凝土浇筑施工中,有 4个月 处于高温季节 ,既要 防止 裂缝发 生 ,又要 实现 高强度 快 速施工,关键是要从材料选择、技术措施等环节做好充 分的施工准备工作,才能保质保量完成大体积混凝土浇 筑施工 。 4 1 材料 选择 4 1 1 水泥 本工程使用的水泥是业主提供的贵州普定明达有限 公司生产的 “ 明鹰”牌普通硅酸盐水泥,工程经验得知 水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量 水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝 土表面产生较 大 的温度 差 ,
14、便 混凝 土 内部 产 生 压应 力 , 表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强 度 时就会产生温度裂缝 。因此在厂 房结构混 凝土 施工 中 , 我们充 分考 虑 了在 满足 设 计 要 求 的 前 提 下尽 量 少 用 水 泥 ,如将 P 0 3 2 5 水泥改用 P 0 4 2 5水泥 ,并通过掺 加合适的外加剂改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗 能力 。 4 1 2 粗 、细骨料 本工程使用的粗 、细骨料是业主指定 由董箐右岸砂 石料场提供。对粗骨料来说,选用粒径较大、级配良好 的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同 时可 以减少用水量 及水 泥用量 ,从 而使水泥
15、 水化热减 少 , 降低混凝土温升。对细骨料来说,选用平均粒径较大的 中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少 用水量 1 O 左右 ,同时相应减少水泥用量,使水泥水化 热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩 。为此, 提供合格的粗、细骨料是极其重要 的,我们通过经常性 的试验检测 ,及 时 向业 主 和监 理工 程师 反馈 粗 、细 骨料 质量情况 ,以促使董箐右岸 砂石料 场提供 合格粗、细 骨料 。 4 1 3 粉煤 灰 本工程使用的粉煤灰是业主提供的贵州安顺火 电厂 生产的粉煤灰,拌制大体积混凝土时,掺加一定量的 粉煤灰对减少 水化 热 、改善 混 凝土 和易 性有 利 ,
16、但 掺加 粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低 ,对混凝土 抗渗抗裂不利,因此否决 了在厂房结构大体积中高掺粉 煤灰的方案 。 4 1 4 外加剂 本工程使用的外加剂设计无具体要求 ,通过分析比 较、以往在其他工程上的使用经验和现场试拌,确定采 用山西黄河新 型化工有限公司生产的缓凝高效减水剂 ( H J UN F一 2 H) 、引气剂 ( H J A EA) ,以降低水化热峰 值 ,加大混凝土收缩补偿功能,提高混凝土的抗裂性。 混凝土 工程 4 1 5 聚丙烯纤维 本工程使用的聚丙烯纤维设计无具体要求,通过分 析比较以往在其他工程上的使用经验和现场试拌,确定 采用深圳市维特耐工程材料有限公
17、司生产的抗裂抗渗聚 丙烯纤维 ,以增 强混 凝 土的韧 性 ,有 效地 控制 混凝 土塑 性收缩、干缩、温度变化等因素引起 的裂缝,防止及抑 制裂缝 的形成 和发展 。 4 2主要温控措施 根据本施工进度计划安排 ,基础约束区混凝土及基 础强约束区施工有 4个月处于高温季节,高温季节的温 控措施对保证混凝土质量极为重要 ,采取的主要温控措 施如下 。 4 2 1 优化 混凝土配合比 本厂房大体积混凝土配合比,从混凝土所需材料选 择开始,经过现场多组试验对 比和优化,达到了降低混 凝土的水化热温升 目的,董箐水电站厂房结构大体混凝 土配料单如表 5所示 。 表 5 董 箐厂房 大体积 混凝土配料
18、单 单位材料用量 ( k g m。 ) 缓凝高效 水泥品种 水灰比 粉煤灰 砂率 ( ) 减水剂 引气剂 聚丙烯 及等级 ( ) 水 水泥 粉煤灰 砂 小石 中石 HJ UNF一2 HJ AEA 纤 维 H 明达 O 5 2 5 3 6 1 5 4 2 3 1 7 7 6 9 8 5 5 8 6 8 2 1 8 4 O O 1 8 5 O 9 P O 4 2 5 混凝土设计等级为 C2 0 C 2 8 、W6 、F 1 0 0 ,混凝土级配为 2 级配。 实际拌制混凝土时配合比中加水量应扣除砂含水量。 混凝土入仓方式为溜管人仓 ,坍落度为 8 1 0 c m。 4 2 2 降低 出机 口混凝土
19、温度 鉴于董箐工区附近气温较高,拌和系统设计时充分 考虑 了降低 出机 口的混凝 土温 控措 施 ,如 砂石 骨料 仓采 用了半地下式设计,并设置 了通风廊道,料仓内骨料堆 高达 1 0 m,料仓上部搭盖凉棚,地弄出口到拌和楼皮带 机输送距离仅为 3 0 m,皮带机上方设置了遮 阳棚,极大 减少了太 阳暴 晒面积 ,这对 降低 出机 口混凝 土 温度 作用 较为显著 。 4 2 3 降低入仓温度 拌和系统经反复选址,确定布置在距厂房运距 5 0 0 m 的地方,减少了混凝土运输距离,缩短 了混凝土暴晒时 间,并采用混凝土罐车运输,避免 了混凝土直接暴晒, 极大地降低了混凝土入仓温度。 4 2
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