高海拔、大温差厂房混凝土防裂施工技术研究

2015-10-21 17:15上官志强
建筑工程技术与设计 2015年28期
关键词:高海拔技术研究

上官志强

【摘要】西藏高原地区海拔高、昼夜温差大、气候干燥、夏季高温、冬季寒冷。在西藏高原修建水电工程,水工混凝土的耐久抗冻、抗裂性能是施工中的重要关键点。由于水电开发在西藏地区的相对滞后,对高海拔、大温差地区大体积混凝土施工中抗裂性能研究还不全,一定程度制约西藏水电开发建设。《高海拔、大温差厂房混凝土防裂施工技术研究》提升了高海拔、大温差地区混凝土温控防裂施工技术的进步,为西藏地区水电开发的高潮到来奠定技术基础。

【关键词】高海拔 大温差 混凝土防裂 技术研究

1. 概述

西藏是我国水力资源最富集的省区,其理论蕴藏量为2亿千瓦,技术可开发装机容量1.4亿千瓦,年发电量7250亿千瓦时,占全国的24.5%,居全国第一。但由于特殊的地理位置和自然条件,截至2009年底,西藏全区水电装机仅约为800MW,开发程度不足千分之六。随着西部大开发战略的实施,西藏水电迎来空前发展机遇。解决西藏高海拔、大温差地区厂房混凝土防裂施工的技术难题,对加快西藏水电开发具有重大意义。

2. 高海拔、大温差混凝土施工特点

(1)夏季高温、紫外线强,混凝土水化温升快,若不进行有效的温控措施混凝土极易产生裂缝;另外易导致混凝土水分增发快,坍落度损失较大,造成混凝土施工困难。

(2)冬季严寒、寒潮频繁,若不进行有效温控措施混凝土容易早期受冻,降低混凝土施工質量。

(3)早晚温差大、气候干燥,若不进行有效的温控措施易造成温度裂缝,降低混凝土施工质量。

3. 混凝土防裂施工技术研究

3.1 冬季施工防裂技术研究

3.1.1 混凝土出机口温度控制

混凝土拌制中进行加热水、预热骨料拌合,确保出机口温度不低于10℃。

3.1.2 混凝土保温运输

冬季外界气温低于混凝土拌合物温度,为减少热量损失,确保混凝土入仓温度满足设计要求,混凝土水平运输及垂直运输均采取保温措施。即混凝土运输车辆及吊罐周边采用保温卷材、苯板或其他保温材料包裹,并在运输混凝土之前采用热水将车厢、罐体内冰块清除干净,控制混凝土拌合物降温小于1℃。

3.1.3 混凝土现场浇筑温度控制

针对藏木坝区的气候特征及施工条件,经研究比较,厂房混凝土在冬季低温季节主要采取蓄热法(综合蓄热法)施工。即在坝址区气温不低于零度的低温期初期和末期,采用蓄热法施工,模板采用外嵌5cm聚氯乙烯泡沫板的保温模板,混凝土顶面用保温被或聚氯乙烯卷材覆盖保温,以充分利用混凝土自身的水化热供给,使混凝土缓慢冷却,在受冻前达到规范所要求的混凝土强度;当日平均气温在0℃以下时采用“综合蓄热法”新工艺进行施工。

(1)“二重”保温模板

模板能对混凝土起到一定的保温作用,尤其是保温模板,效果更为显著。根据热阻值公式: R=0.05+∑(h/λ)确定保温材料的厚度。根据冬季混凝土表面放热系数≤6.3kJ/m2.h.℃或≤10.8kJ/m2.h.℃(气温骤降时龄期小于28d)计算,在冬季低温季节施工时,采取在钢模板内贴3cm厚聚苯乙烯保温板和一层土工膜,同时在模板外侧嵌贴5cm厚(大悬臂模板贴10cm)聚苯乙烯保温板壳满足要求。拆模后,内贴保温板可做不拆除留做混凝土外表保护用。

(2)“暖棚+电热毯”综合保温

藏木厂房混凝土施工采取简化的暖棚与电热毯加热的施工方式。即浇筑前,先在仓面模板周边在3~4m范围内采用彩条布搭设简易保温篷,将彩条布上口固定在大模板上,下口在老混凝土面上重物压实固定,使大板在3~4m范围内形成了三角封闭区域即形成了简易三角保温篷。2台暖风机布置在仓面外附近或安置在大模板上,将暖风机主管引入临时保温篷内,确保仓面环境温度、模板及混凝土层面温度在5℃以上。同时采用工程电热保温毯对仓面中部不能通暖风的混凝土进行保温升温。即先保温区域清理干净(混凝土面不得有积水),再将电热毯展开平铺在施工面上,相邻两块搭接3~5cm,接通电源后,使保温面温度逐渐升高。使用过程中要特别注意运输移动,不允许在地面拖拉、折叠,以免划破、拉伤使线路断路或短路造成事故。

在浇筑混凝土过程中,采用一边揭除保温被一边浇筑的方法,每一胚层混凝土及时覆盖保温被进行保温。且在浇筑过程中始终保持暖风机对保温篷的暖气输送,并用电热毯覆盖在保温被上供热;对台阶法浇筑的混凝土,在台阶接头采用碘钨灯保暖环境温度。

3.2 夏季施工防裂技术研究

3.2.1 混凝土出机口温度控制

夏季强约束区混凝土的出机口温度不大于10℃。

3.2.2 混凝土现场浇筑温度控制

藏木电站库区夏季极端温度高,昼夜温差大,由于藏木属高原气候,夏季太阳辐射强、白天气温高,混凝土在运输、平仓过程中不可避免有温度回升,因此,如何减少温度“倒灌”、控制混凝土内部最高温升,防止内外温差过大引起混凝土开裂是研究的重点。

3.2.2.1 保温运输

为减少运输过程中的温度,主要采用自卸车水平运输、门塔机垂直运输入仓,混凝土运输车辆及吊罐周边采用保温卷材、苯板或其他保温材料包裹。这种方式比胶带机运输对减少混凝土运输过程中温度回升效果显著。

3.2.2.2 浇筑过程保温

混凝土浇筑过程中每一层浇筑完毕在上一层覆盖前,采用覆盖保温被或3cm厚、导温系数≤0.158kJ/m.h.℃保温卷材,以减少外界温度倒灌。经与不保温覆盖比较,混凝土浇筑温度低1~3℃。

3.2.2.3 降低环境温度

采用喷雾机仓面喷雾可将仓面上空形成一层雾状隔热层,使仓面混凝土在浇筑过程中减少阳光直射强度,降低仓面环境温度,对减少混凝土在浇筑振捣过程中温度回升、水分蒸发及降低仓面周围的气温,有较好效果。

3.3 混凝土养护与表面保护

3.3.1 混凝土养护

高温季节对新浇混凝土表面覆盖一层土工膜+3cm保温卷材或采用同样效果的保温被并采用洒水养护,养护时间大于28天;条件允许时采用流水或蓄水养护。

冬季低温季节在日平均气温为0℃~5℃时,采用蓄热法养护(覆盖一层或双层聚乙烯泡沫保温卷材);在日平均气温为-5℃~-30℃时,采用工程电热毯升温养护。混凝土养护时间不少于28d,且拆模前,混凝土必须达到允许受冻临界强度。

3.3.2 永久外露面表面保护

对于上下游面、墩墙外壁等永久暴露面,施工期保温采用外挂保温方式。

11月~3月上旬(冬季)浇筑的混凝土,采用外挂保温方法保温,即待模板拆除后,立即在外露面粘贴3cm厚聚苯乙烯保温材料进行保温,并应适当推迟拆模时间,气温骤降期间不允许拆模。对间歇期较长的部位,表面增设防裂钢筋。3月中旬~10月浇筑的混凝土,入冬前(10月底)永久外露面粘贴3cm厚聚苯乙烯保温板,临时外露面粘贴3cm厚保温卷材封闭保温。

4. 结束语

高海拔、大温差厂房混凝土防裂施工关键技术,解决了西藏高海拔、大温差地区电站厂房混凝土防裂施工技术难题,对加快西藏高海拔、大温差工程建设施工具有重大意义。该项目成果可适用于高海拔、大温差各种临建及永久工程混凝土施工,尤其适用于西藏高海拔、大温差特殊地区。该成果已成功应用于藏木水电站工程,通过现场检查,电站厂房未发现温度裂缝,各项温控技术指标均达到了预期目标。该成果与国内外同类同期技术相比,主要技术指标处于领先水平,其总体技术水平有实质性的创新,关键技术上有重大突破,有突出的经济、社会效益,具有广泛的推广价值。

参考文献:

[1] 魏银山《水工混凝土的施工温度与裂缝分析》[J].科技促进发展.2009(5);

[2] 马顺利 刘艳《浅谈水工混凝土常见裂缝与控制措施》[J].山西建筑.2010;

[3] 曾军新《施工中大体积混凝土温度裂缝的控制》[J].四川建材.2007年05期。

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