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，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，采用單平臺液壓滑模系統(tǒng)。
由于擬滑模施工時間在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�；炷潦┕みM(jìn)行介紹，模具設(shè)計、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
(一)、冬季滑模施工對混凝土的要求：
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，其受凍臨界強(qiáng)度因為設(shè)計的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%，本工程混凝土設(shè)計標(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，出模后又不致因為混凝土強(qiáng)度太低，而出現(xiàn)側(cè)向變形影響混凝土強(qiáng)度，《滑動模板工程技術(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，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)對滑升速度的限制，即不考慮出�；炷吝_(dá)到2.5Mpa所需時間的限制。
(二)、根據(jù)現(xiàn)場實際施工條件(考慮最小經(jīng)濟(jì)投入)采取措施，通過砼熱工計算，試確定砼成型后強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求及《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------砼拌合物自運輸?shù)綕仓䲡r的時間;
n------砼拌合物轉(zhuǎn)運次數(shù);
Ta------砼拌合物運輸時的環(huán)境溫度(操作平臺溫度);
a------溫度損失系數(shù)(h–1)：砼泵管封閉運輸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個汽油桶自制火爐，根據(jù)現(xiàn)場實際情況均勻分布。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。門窗洞口及時封閉。
4)外側(cè)混凝土保溫：將原設(shè)計1.2米高外平臺欄桿改為1.5米高，雙層防水布由外平臺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，平臺下部每對應(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。
熱工計算：
砼成型完成時的溫度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，試計算：砼溫度降至0 OC時，砼強(qiáng)度達(dá)到30%的設(shè)計強(qiáng)度所需保溫材料及措施(9 Mpa——抗凍臨界強(qiáng)度值)。
計算結(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)知冷卻時間為4d，(同比試驗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算要求，另對構(gòu)件跟部進(jìn)行碘鎢燈加熱，延長冷卻時間，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，為整個礦區(qū)順利投產(chǎn)整體的目標(biāo)實現(xiàn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
1. 《液壓滑動模板施工技術(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)量驗收規(guī)范GB50204-2002》，中國建筑工業(yè)出版社，2002
