超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝。通過砼內外溫度實時監控系統自動調控循環水的流量和流速；并且逐漸降低砼內部水化熱，平衡砼內外溫差，有效防止砼內外溫差應力產生裂縫，保證“超大體積砼”的施工質量達到設計和規范要求。本發明的優點在于連通的循環管網用水、底板上整體蓄水保溫養護池的水及回灌水等三大循環水系，均來自于基坑降水及現場雨水收集系統，可節約大量的水資源，實現綠色施工，符合國家節能環保的政策導向。
【專利說明】超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土施工方法，特別涉及一種超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝。
【背景技術】
[0002]目前我國工程建設發展迅速，高層、超高層建筑日益增多，大體積砼的應用也越來越廣泛。《大體積混凝土施工規范》(GB50496-2009)(以下簡稱“該規范”)第2.1.1條及《普通混凝土配合比設計規程》JGJ5 5 - 2 O O O第2.1.10條對大體積砼描述為:砼結構物實體最小幾何尺寸不小于Im的大體量砼，或預計會因砼中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的砼。
[0003]大體積砼結構的截面尺寸較大，在施工過程中，因水泥水化熱作用產生很大的熱量，砼表面熱量散失較快，內部熱量不易散發，從而內部與表面產生較大的溫差。當溫差超過一定臨界值時，會產生溫度應力，當這種溫度拉應力大于砼的抗拉強度時，砼結構便會產生裂縫，從而影響工程的耐久性。
[0004]該規范的出臺，對大體積砼施工具有很好的指導作用。但是，對于一次澆筑量大于1000 m3且厚度大于2 m的超長、超厚大體積5全(以下簡稱為“超大體積輪”)的基礎底板，具有結構厚、體形大、施工技術要求高等特點，該規范對此方面的技術、措施、方法尚待進一步研究。
[0005]目前國內常見的“留置變形縫”、“結合后澆帶”、“跳倉法施工”三種施工方法；此夕卜，對于當前國內“超厚大體積砼”多采用整體分層連續澆筑或推移式連續澆筑、以及多種保溫材料覆蓋保溫措施、設置構造鋼筋、設置墊層上的滑動層、設置減少外部約束措施等。
[0006]但對于“超大體積砼”而言:以上施工方法，或費時、費料、費工，或顧此失彼，或成效甚微。因此研發一種更加合理的超大體積砼一次連續澆注方法及其配套設施勢在必行。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，施工成本低，且能夠有效地的避免溫度裂縫。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的技術方案為:所述工藝采用預置在超大體積砼內的循環管網，砌在超大體積砼表面的蓄水保溫養護池，以及施工現場砌筑的儲水中轉池；循環管網、蓄水保溫養護池之間通過管路構成內-面循環系統；蓄水保溫養護池、儲水中轉池之間通過管路構成面-外循環系統；循環管網、儲水中轉池之間通過管路構成內-外循環系統；通過溫度實時監控系統控制三個循環系統相互協同工作對超大體積砼實時溫控施工；
具體步驟包括:
步驟S1:定位放線；
步驟S2:儲水中轉池的建造以及循環管網、基礎底板鋼筋的預制；其中，在施工現場降水施工前，現砌筑儲水中轉池；所述儲水中轉池與施工現場的降水回灌、雨水收集系統連通，且通過回灌井水位觀測浮閥電子感應器自動啟閉電動水泵來進行回灌水的控制；
步驟S3:循環管網、鋼筋和模板安裝，循環管網與基礎底板的鋼筋工序同步施工，在綁扎承臺鋼筋網的同時放置循環水管道；利用分層布置的循環管網，使基礎底板鋼筋直接支撐在循環管網的水平循環水管道上，循環管網的豎直方向用廢鋼筋頭架立加固，兼作基礎結構鋼筋的馬墩或支撐；
步驟S4:溫控點的布置以及測溫裝置的安裝，在基礎底板的平面上均布測溫點，相鄰測溫點位于不同的深度；在測溫點鉛垂設置底端密封的鋼管，鋼管內置溫度檢測裝置，溫度檢測裝置的輸出信號通過信號線接入溫度實時監控系統；
步驟S5:組裝和測試內-外循環系統，安裝循環管網、儲水中轉池的泵組、管路；提前打開內-外循環系統的泵組，將儲水中轉池內水泵入循環管網進行試壓、試漏；
步驟S6:進行砼的澆筑，澆筑時采用斜面分層澆筑；待砼拌合物將循環管網的最底層循環管覆蓋后，提前啟動預置的循環管網，通過在砼內部的循環管網運行水，帶走基礎底板、承臺砼澆筑過程中內部的部分熱量，使循環水在砼澆筑全過程同步升溫；
步驟S7:砼初凝前，建造蓄水保溫養護池，利用基礎底板外圍導墻的模板進行雙面水泥防水砂漿抹面，做成一個蓄水保溫養護池，蓄水保溫養護池池底同樣設置接入溫度實時監控系統的溫度檢測裝置； 步驟S8:砼初凝后，啟動面-外循環系統、內-面循環系統，利用溫度實時監控系統對砼進行溫控監測預警及處理；將內-面循環系統的冷卻循環水關鍵參數控制在如下范圍內:流量為0.5~2.5 ια/h ;流速為0.3~1.4 m/s ;水壓為3 kPa ；
在各階段，冷卻循環水控制如下:
啟動初期Id內，砼處于塑性階段，采用最大通水量2.5 m3/h，以最大限度帶走砼內部的
熱量；
啟動Id后，部分砼已開始結硬凝固，通過測溫裝置對砼進行多點測溫，由溫度實時監控系統根據砼內部的內、中、外層溫度與砼表面溫度的溫差值進行監控并實時調節通水量；將砼內部最高溫度與蓄水保溫養護池中水溫的差值ΛΤ控制在預警值20±2°C之間；
Λ T=T ?-Τ#，T ?為砼內部溫度中最高溫度，Τ#為蓄水保溫養護池中水溫；
當AT > 20±2°C時，溫度實時監控系統自動控制內-面循環系統的泵組，降低進入循環管網的水流量和流速，使得循環管網內的水充分熱交換，提高循環管網內的水溫，避免循環管網周圍產生拉應力；
當15±2°C< AT < 20±2°C時，溫度實時監控系統自動控制內-面循環系統的泵組，提高進入循環管網的水流量和流速，降低循環管網內的水溫；
當AT≤15±2°C時，溫度實時監控系統自動控制泵組內-面循環系統，提高進入循環管網的水流量和流速；同時，控制面-外循環系統的泵組，將蓄水保溫養護池內的高溫水排入儲水中轉池，并將儲水中轉池內的低溫水抽入蓄水保溫養護池內，進而降低冷卻循環水的水溫；
步驟S9:當Λ T連續3天低于規定的臨界值25°C時，冷卻循環水停止，可先將循環管網內的水排干凈，然后用該砼同配比成份的水泥砂漿通過高壓注漿機注入循環管網內，進行循環管網孔道灌漿密封灌實，防止管內生銹；每個孔道灌漿應一次完成，中途不得停頓，且在灌漿過程中高壓注漿機噴嘴不得離開灌漿孔，以免空氣進入形成氣泡，待循環管網的出水管流出濃漿方可撤除壓力，并封閉出水管和進水管；
步驟SlO:進行砼的檢測驗收。
[0009]在步驟S2中，所述循環水管網包括若干個垂直設置在預置支撐上的“S”形延伸的平面折流循環水管道，以及分別連通各平面折流循環水管道進水口和出水口的循環水進水總管和循環水出水總管；所述平面折流循環水管道由若干水平循環水鋼管、垂直循環水鋼管通過彎頭依次螺紋連接構成。
[0010]所述水平循環水鋼管、垂直循環水鋼管、彎頭規格為0 48mm。
[0011]所述循環管網的所述平面折流循環水管道中相鄰上、下水平循環水鋼管的垂直間距為800-820mm ;而相鄰平面折流循環水管道的水平間距為900-1100mm。
[0012]在步驟S4中，所述溫度檢測裝置為包括溫度傳感器、塑料套管、信號線、預置鋼筋，溫度傳感器的基部套裝有塑料套管，該塑料套管與溫度傳感器通過細鐵絲A捆綁固定；信號線的信號輸入端子伸入塑料套管內與溫度傳感器末端的傳感器信號輸出端子焊接固定；溫度傳感器通過細鐵絲B固定在預置鋼筋上，在與細鐵絲B接觸處的溫度傳感器外表面包裹有絕緣膠布層；塑料套管內灌注有環氧樹脂密封層。
[0013]所述測溫點設置的鋼管內注入4-6cm高的清水或油；所述溫度傳感器浸入清水或油內。
[0014]所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S6中，進行砼的澆筑時，采用斜面分層、一次到頂的方法進行，每層砼澆筑厚度宜控制在
0.3-0.5m以內；振搗方法采用分層振搗，砼泵送時自然形成一個坡度，在澆筑面沿坡度依次布置上、中、下3道振搗棒，隨著砼澆筑向前推進，振搗棒逐漸前移。
[0015]在步驟S7中，蓄水保溫養護池配備有自動浮閥。
[0016]在步驟S8中，在利用溫度實時監控系統進行砼的溫控監測預警及處理過程中，人工輔助對循環管網進出水口水溫進行監測；要求進出水溫差控制在18±2°C;若人工監測的進出口水溫超過18±2°C，要隨時檢查校對智溫度實時監控系統的同步監測情況，必要時采取人工輔助措施予以調整冷卻循環水的流量、流速和水溫，從而使進水溫度與砼內部最高溫差保持在預警值20±2°C的范圍內。
[0017]工作原理:
砼初凝后，冷卻循環水通過內-面循環系統的循環回路，流經砼內部，通過熱交換后被加溫，吸收了水泥水化熱，排出的水溫較高，抽出后作為砼表面養護用水，進入蓄水保溫養護池內，用其對底板砼表面進行熱養護，提高底板砼表面溫度。待體蓄水保溫養護池的水溫過高后，通過溫度實時監控系統的自動控制，面-外循環系統中蓄水保溫養護池的高溫水與儲水中轉池的冷水交換循環，再將蓄水保溫養護池的水，泵入預置循環管網，如此往復實現循環水不間斷的熱量傳導過程。
[0018]該措施使得砼內形成了低溫圓錐狀有序排列的溫度場，由于越接近出水口的循環水溫越高所形成的溫度場圓錐的直徑越大，從而使得砼形成分散的低溫圓錐狀的高低溫間隔，打亂了水化熱疊加序理，破壞了溫度應力引起的砼熱膨脹、收縮變形，難以形成砼內部水化熱集中高溫區，減少了對砼周圍約束的影響；
通過砼內外溫度實時監控系統自動調控循環水的流量和流速；并且逐漸降低砼內部水化熱，平衡砼內外溫差，有效防止砼內外溫差應力產生裂縫，保證“超大體積砼”的施工質量達到設計和規范要求。
[0019]本發明的優點在于:
1.通過砼預置循環管網吸熱外排，使砼內部水化熱高溫區難以集中，減少了對砼周圍約束的影響，可不設溫控構造筋、墊層滑動層及結構外部約束減緩措施，加快施工進度，降低施工成本。
[0020]2.通過對砼內部水化熱的外排作用，結合循環水的水量、水溫、水速調控，更有效處理構件內部、表層溫度關系，提高施工操作的可靠性，保證構件安全。
[0021]3.將低溫水送入砼中心各區域，吸收熱量后外排循環交換，具有極強的操作主動性，可改善被動保溫的常規做法，降低施工難度，減少砼內部高溫應力變形發生風險；
4.砼表面采用循環水蓄水養護，使養護水溫調整具有極強的可控性，可更好地保持合理溫差，“外保”效果明顯，無需覆蓋其它保溫材料，提高施工效益。
[0022]5.通過在測溫點內設置的測溫裝置，對砼內部溫度的變化規律進行實時監控，達到溫控預警值時，通過溫度實施監控系統自動調節循環水的流量及流速，平衡砼內外溫差，控制砼內部溫升速率，有效地解決“超大體積砼”溫度裂縫防治的技術難題。
[0023]6.本工藝一次連續澆注，不采用跳倉法、變形縫、后澆帶等抗裂縫措施，所以免除跳倉施工縫等的留置與處理，加快施工進度，降低施工成本。
[0024]7.本工藝的“超大體積砼”預置循環管網采用短腳手架鋼管(管材可按需接長)制作而成，為廢品回收利用，且可與基礎底板、承臺鋼筋工序同步施工，經濟實用性強、施工操作方便、施工工藝簡單、易掌握、生產效率高、安全可靠、施工成本低，對“超大體積砼”施工具有很好的推廣應用價值。
[0025]8.由于“超大體積砼”基礎結構尺寸較大，且多為厚大變異結構，為保證砼澆筑施工及鋼筋位置不產生移位或變形，往往需要增加大量的鋼筋馬凳或鋼筋支撐架。對預置循環管網進行合理分層布置，可充當部分鋼筋馬凳或鋼筋支撐架，節約大量的鋼筋人工、材料費用的投入，大大降低施工成本。
[0026]9.通過優化配合比，采用粉煤灰超量替代膠凝材料法，大大減少水泥用量，并可取消微膨脹劑，降低工程成本。與采用膨脹劑相比，本工藝的投入僅為采用膨脹劑的15%左右。
[0027]10.使砼保溫時間縮短，可較早拆模板，進行基礎砼外防水作業和回填土，并進行上部結構的施工，加快工程進度。
[0028]11.連通的循環管網用水、底板上整體蓄水保溫養護池的水及回灌水等三大循環水系，均來自于基坑降水及現場雨水收集系統，可節約大量的水資源，實現綠色施工，符合國家節能環保的政策導向。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明中超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝工藝流程圖。
[0030]圖2為本發明中循環管網結構示意圖。
[0031]圖3為本發明中基礎循環管網的循環水管道立面示意圖。
[0032]圖4為本發明中測溫點平面布置圖。
[0033]圖5為本發明中溫度檢測裝置結構示意圖。[0034]圖6為本發明中溫度檢測裝置的傳感器與信號線連接示意圖。
圖7為本發明中振搗方法采用分層振搗的結構示意圖。
圖8為本發明中溫度實時監控系統的流程圖。
【具體實施方式】實施例
[0035]請參閱圖1，本發明揭示了一種超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，本工藝采用預置在超大體積砼內的循環管網，砌在超大體積砼表面的蓄水保溫養護池，以及施工現場砌筑的儲水中轉池；循環管網、蓄水保溫養護池之間通過管路構成內-面循環系統；蓄水保溫養護池、儲水中轉池之間通過管路構成面-外循環系統；循環管網、儲水中轉池之間通過管路構成內-外循環系統；通過溫度實時監控系統控制三個循環系統相互協同工作對超大體積砼實時溫控施工。
[0036]具體步驟包括:
在施工前首先要進行砼最大溫度收縮應力、抗裂安全度和蓄水法溫度控制等方面的計
笪
[0037]大體積砼溫差值必須根據工程特點、人、料、機、方法、環境等因素來計算確定。在計算最高溫升值時，以單位水泥用量及砼澆筑溫度為主要因素，精確進行計算來確認，同時要考慮施工期間環境氣候對其的影響。
[0038]砼最大溫度收縮應力計算
1)齡期水化熱溫差
【權利要求】
1.一種超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:所述工藝采用預置在超大體積砼內的循環管網，砌在超大體積砼表面的蓄水保溫養護池，以及施工現場砌筑的儲水中轉池；循環管網、蓄水保溫養護池之間通過管路構成內-面循環系統；蓄水保溫養護池、儲水中轉池之間通過管路構成面-外循環系統；循環管網、儲水中轉池之間通過管路構成內-外循環系統；通過溫度實時監控系統控制三個循環系統相互協同工作對超大體積砼實時溫控施工； 具體步驟包括: 步驟S1:定位放線； 步驟S2:儲水中轉池的建造以及循環管網、基礎底板鋼筋的預制；其中，在施工現場降水施工前，現砌筑儲水中轉池；所述儲水中轉池與施工現場的降水回灌、雨水收集系統連通，且通過回灌井水位觀測浮閥電子感應器自動啟閉電動水泵來進行回灌水的控制； 步驟S3:循環管網、鋼筋和模板安裝，循環管網與基礎底板的鋼筋工序同步施工，在綁扎承臺鋼筋網的同時放置循環水管道；利用分層布置的循環管網，使基礎底板鋼筋直接支撐在循環管網的水平循環水管道上，循環管網的豎直方向用廢鋼筋頭架立加固，兼作基礎結構鋼筋的馬墩或支撐； 步驟S4:溫控點的布置以及測溫裝置的安裝，在基礎底板的平面上均布測溫點，相鄰測溫點位于不同的深度；在測溫點鉛垂設置底端密封的鋼管，鋼管內置溫度檢測裝置，溫度檢測裝置的輸出信號通過信號線接入溫度實時監控系統； 步驟S5:組裝和測試內-外循環系統，安裝循環管網、儲水中轉池的泵組、管路；提前打開內-外循環系統的泵 組，將儲水中轉池內水泵入循環管網進行試壓、試漏； 步驟S6:進行砼的澆筑，澆筑時采用斜面分層澆筑；待砼拌合物將循環管網的最底層循環管覆蓋后，提前啟動預置的循環管網，通過在砼內部的循環管網運行水，帶走基礎底板、承臺砼澆筑過程中內部的部分熱量，使循環水在砼澆筑全過程同步升溫； 步驟S7:砼初凝前，建造蓄水保溫養護池，利用基礎底板外圍導墻的模板進行雙面水泥防水砂漿抹面，做成一個蓄水保溫養護池，蓄水保溫養護池池底同樣設置接入溫度實時監控系統的溫度檢測裝置； 步驟S8:砼初凝后，啟動面-外循環系統、內-面循環系統，利用溫度實時監控系統對砼進行溫控監測預警及處理；將內-面循環系統的冷卻循環水關鍵參數控制在如下范圍內:流量為0.5~2.5 ια/h ;流速為0.3~1.4 m/s ;水壓為3 kPa ； 在各階段，冷卻循環水控制如下: 啟動初期Id內，砼處于塑性階段，采用最大通水量2.5 m3/h，以最大限度帶走砼內部的熱量； 啟動Id后，部分砼已開始結硬凝固，通過測溫裝置對砼進行多點測溫，由溫度實時監控系統根據砼內部的內、中、外層溫度與砼表面溫度的溫差值進行監控并實時調節通水量；將砼內部最高溫度與蓄水保溫養護池中水溫的差值ΛΤ控制在預警值20±2°C之間； Λ T=T ?-Τ#，T ?為砼內部溫度中最高溫度，Τ#為蓄水保溫養護池中水溫； 當AT > 20±2°C時，溫度實時監控系統自動控制內-面循環系統的泵組，降低進入循環管網的水流量和流速，使得循環管網內的水充分熱交換，提高循環管網內的水溫，避免循環管網周圍產生拉應力；當15±2°C< AT < 20±2°C時，溫度實時監控系統自動控制內-面循環系統的泵組，提高進入循環管網的水流量和流速，降低循環管網內的水溫； 當AT≤15±2°C時，溫度實時監控系統自動控制泵組內-面循環系統，提高進入循環管網的水流量和流速；同時，控制面-外循環系統的泵組，將蓄水保溫養護池內的高溫水排入儲水中轉池，并將儲水中轉池內的低溫水抽入蓄水保溫養護池內，進而降低冷卻循環水的水溫； 步驟S9:當AT連續3天低于規定的臨界值25°C時，冷卻循環水停止，可先將循環管網內的水排干凈，然后用該砼同配比成份的水泥砂漿通過高壓注漿機注入循環管網內，進行循環管網孔道灌漿密封灌實，防止管內生銹；每個孔道灌漿應一次完成，中途不得停頓，且在灌漿過程中高壓注漿機噴嘴不得離開灌漿孔，以免空氣進入形成氣泡，待循環管網的出水管流出濃漿方可撤除壓力，并封閉出水管和進水管； 步驟SlO:進行砼的檢測驗收。
2.根據權利要求1所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S2中，所述循環水管網包括若干個垂直設置在預置支撐上的“S”形延伸的平面折流循環水管道，以及分別連通各平面折流循環水管道進水口和出水口的循環水進水總管和循環水出水總管；所述平面折流循環水管道由若干水平循環水鋼管、垂直循環水鋼管通過彎頭依次螺紋連接構成。
3.根據權利要求3所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:所述水平循環 水鋼管、垂直循環水鋼管、彎頭規格為0 48mm。
4.根據權利要求3所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:所述循環管網的所述平面折流循環水管道中相鄰上、下水平循環水鋼管的垂直間距為800-820mm ;而相鄰平面折流循環水管道的水平間距為900-1100mm。
5.根據權利要求1所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S4中，所述溫度檢測裝置為包括溫度傳感器、塑料套管、信號線、預置鋼筋，溫度傳感器的基部套裝有塑料套管，該塑料套管與溫度傳感器通過細鐵絲A捆綁固定；信號線的信號輸入端子伸入塑料套管內與溫度傳感器末端的傳感器信號輸出端子焊接固定；溫度傳感器通過細鐵絲B固定在預置鋼筋上，在與細鐵絲B接觸處的溫度傳感器外表面包裹有絕緣膠布層；塑料套管內灌注有環氧樹脂密封層。
6.根據權利要求6所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:所述測溫點設置的鋼管內注入4-6cm高的清水或油；所述溫度傳感器浸入清水或油內。
7.根據權利要求1所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S6中，進行砼的澆筑時，采用斜面分層、一次到頂的方法進行，每層砼澆筑厚度宜控制在0.3-0.5m以內；振搗方法采用分層振搗，砼泵送時自然形成一個坡度，在澆筑面沿坡度依次布置上、中、下3道振搗棒，隨著砼澆筑向前推進，振搗棒逐漸前移。
8.根據權利要求1所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S7中，蓄水保溫養護池配備有自動浮閥。
9.根據權利要求1所述的超大體積砼一次連續澆注多循環實時溫控施工工藝，其特征在于:在步驟S8中，在利用溫度實時監控系統進行砼的溫控監測預警及處理過程中，人工輔助對循環管網進出水口水溫進行監測；要求進出水溫差控制在18±2°C;若人工監測的進出口水溫超過18±2°C，要隨時檢查校對智溫度實時監控系統的同步監測情況，必要時采取人工輔助措施 予以調整冷卻循環水的流量、流速和水溫，從而使進水溫度與砼內部最高溫差保持在預警值20±2°C的范圍內。
【文檔編號】E04G21/02GK104018673SQ201310414714
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】郭繼平, 顧海勇, 冒鳳明, 陳祥建, 駱海鵬, 劉新軍, 江林, 汪玉兵 申請人:江蘇繪天建筑安裝工程有限公司