超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺。通过砼内外温度实时监控系统自动调控循环水的流量和流速；并且逐渐降低砼内部水化热，平衡砼内外温差，有效防止砼内外温差应力产生裂缝，保证“超大体积砼”的施工质量达到设计和规范要求。本发明的优点在于连通的循环管网用水、底板上整体蓄水保温养护池的水及回灌水等三大循环水系，均来自于基坑降水及现场雨水收集系统，可节约大量的水资源，实现绿色施工，符合国家节能环保的政策导向。
【专利说明】超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土施工方法，特别涉及一种超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺。
【背景技术】
[0002]目前我国工程建设发展迅速，高层、超高层建筑日益增多，大体积砼的应用也越来越广泛。《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)(以下简称“该规范”)第2.1.1条及《普通混凝土配合比设计规程》JGJ5 5 - 2 O O O第2.1.10条对大体积砼描述为:砼结构物实体最小几何尺寸不小于Im的大体量砼，或预计会因砼中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的砼。
[0003]大体积砼结构的截面尺寸较大，在施工过程中，因水泥水化热作用产生很大的热量，砼表面热量散失较快，内部热量不易散发，从而内部与表面产生较大的温差。当温差超过一定临界值时，会产生温度应力，当这种温度拉应力大于砼的抗拉强度时，砼结构便会产生裂缝，从而影响工程的耐久性。
[0004]该规范的出台，对大体积砼施工具有很好的指导作用。但是，对于一次浇筑量大于1000 m3且厚度大于2 m的超长、超厚大体积5全(以下简称为“超大体积轮”)的基础底板，具有结构厚、体形大、施工技术要求高等特点，该规范对此方面的技术、措施、方法尚待进一步研究。
[0005]目前国内常见的“留置变形缝”、“结合后浇带”、“跳仓法施工”三种施工方法；此夕卜，对于当前国内“超厚大体积砼”多采用整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑、以及多种保温材料覆盖保温措施、设置构造钢筋、设置垫层上的滑动层、设置减少外部约束措施等。
[0006]但对于“超大体积砼”而言:以上施工方法，或费时、费料、费工，或顾此失彼，或成效甚微。因此研发一种更加合理的超大体积砼一次连续浇注方法及其配套设施势在必行。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，施工成本低，且能够有效地的避免温度裂缝。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:所述工艺采用预置在超大体积砼内的循环管网，砌在超大体积砼表面的蓄水保温养护池，以及施工现场砌筑的储水中转池；循环管网、蓄水保温养护池之间通过管路构成内-面循环系统；蓄水保温养护池、储水中转池之间通过管路构成面-外循环系统；循环管网、储水中转池之间通过管路构成内-外循环系统；通过温度实时监控系统控制三个循环系统相互协同工作对超大体积砼实时温控施工；
具体步骤包括:
步骤S1:定位放线；
步骤S2:储水中转池的建造以及循环管网、基础底板钢筋的预制；其中，在施工现场降水施工前，现砌筑储水中转池；所述储水中转池与施工现场的降水回灌、雨水收集系统连通，且通过回灌井水位观测浮阀电子感应器自动启闭电动水泵来进行回灌水的控制；
步骤S3:循环管网、钢筋和模板安装，循环管网与基础底板的钢筋工序同步施工，在绑扎承台钢筋网的同时放置循环水管道；利用分层布置的循环管网，使基础底板钢筋直接支撑在循环管网的水平循环水管道上，循环管网的竖直方向用废钢筋头架立加固，兼作基础结构钢筋的马墩或支撑；
步骤S4:温控点的布置以及测温装置的安装，在基础底板的平面上均布测温点，相邻测温点位于不同的深度；在测温点铅垂设置底端密封的钢管，钢管内置温度检测装置，温度检测装置的输出信号通过信号线接入温度实时监控系统；
步骤S5:组装和测试内-外循环系统，安装循环管网、储水中转池的泵组、管路；提前打开内-外循环系统的泵组，将储水中转池内水泵入循环管网进行试压、试漏；
步骤S6:进行砼的浇筑，浇筑时采用斜面分层浇筑；待砼拌合物将循环管网的最底层循环管覆盖后，提前启动预置的循环管网，通过在砼内部的循环管网运行水，带走基础底板、承台砼浇筑过程中内部的部分热量，使循环水在砼浇筑全过程同步升温；
步骤S7:砼初凝前，建造蓄水保温养护池，利用基础底板外围导墙的模板进行双面水泥防水砂浆抹面，做成一个蓄水保温养护池，蓄水保温养护池池底同样设置接入温度实时监控系统的温度检测装置； 步骤S8:砼初凝后，启动面-外循环系统、内-面循环系统，利用温度实时监控系统对砼进行温控监测预警及处理；将内-面循环系统的冷却循环水关键参数控制在如下范围内:流量为0.5~2.5 ια/h ;流速为0.3~1.4 m/s ;水压为3 kPa ；
在各阶段，冷却循环水控制如下:
启动初期Id内，砼处于塑性阶段，采用最大通水量2.5 m3/h，以最大限度带走砼内部的
热量；
启动Id后，部分砼已开始结硬凝固，通过测温装置对砼进行多点测温，由温度实时监控系统根据砼内部的内、中、外层温度与砼表面温度的温差值进行监控并实时调节通水量；将砼内部最高温度与蓄水保温养护池中水温的差值ΛΤ控制在预警值20±2°C之间；
Λ T=T ?-Τ#，T ?为砼内部温度中最高温度，Τ#为蓄水保温养护池中水温；
当AT > 20±2°C时，温度实时监控系统自动控制内-面循环系统的泵组，降低进入循环管网的水流量和流速，使得循环管网内的水充分热交换，提高循环管网内的水温，避免循环管网周围产生拉应力；
当15±2°C< AT < 20±2°C时，温度实时监控系统自动控制内-面循环系统的泵组，提高进入循环管网的水流量和流速，降低循环管网内的水温；
当AT≤15±2°C时，温度实时监控系统自动控制泵组内-面循环系统，提高进入循环管网的水流量和流速；同时，控制面-外循环系统的泵组，将蓄水保温养护池内的高温水排入储水中转池，并将储水中转池内的低温水抽入蓄水保温养护池内，进而降低冷却循环水的水温；
步骤S9:当Λ T连续3天低于规定的临界值25°C时，冷却循环水停止，可先将循环管网内的水排干净，然后用该砼同配比成份的水泥砂浆通过高压注浆机注入循环管网内，进行循环管网孔道灌浆密封灌实，防止管内生锈；每个孔道灌浆应一次完成，中途不得停顿，且在灌浆过程中高压注浆机喷嘴不得离开灌浆孔，以免空气进入形成气泡，待循环管网的出水管流出浓浆方可撤除压力，并封闭出水管和进水管；
步骤SlO:进行砼的检测验收。
[0009]在步骤S2中，所述循环水管网包括若干个垂直设置在预置支撑上的“S”形延伸的平面折流循环水管道，以及分别连通各平面折流循环水管道进水口和出水口的循环水进水总管和循环水出水总管；所述平面折流循环水管道由若干水平循环水钢管、垂直循环水钢管通过弯头依次螺纹连接构成。
[0010]所述水平循环水钢管、垂直循环水钢管、弯头规格为0 48mm。
[0011]所述循环管网的所述平面折流循环水管道中相邻上、下水平循环水钢管的垂直间距为800-820mm ;而相邻平面折流循环水管道的水平间距为900-1100mm。
[0012]在步骤S4中，所述温度检测装置为包括温度传感器、塑料套管、信号线、预置钢筋，温度传感器的基部套装有塑料套管，该塑料套管与温度传感器通过细铁丝A捆绑固定；信号线的信号输入端子伸入塑料套管内与温度传感器末端的传感器信号输出端子焊接固定；温度传感器通过细铁丝B固定在预置钢筋上，在与细铁丝B接触处的温度传感器外表面包裹有绝缘胶布层；塑料套管内灌注有环氧树脂密封层。
[0013]所述测温点设置的钢管内注入4-6cm高的清水或油；所述温度传感器浸入清水或油内。
[0014]所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S6中，进行砼的浇筑时，采用斜面分层、一次到顶的方法进行，每层砼浇筑厚度宜控制在
0.3-0.5m以内；振捣方法采用分层振捣，砼泵送时自然形成一个坡度，在浇筑面沿坡度依次布置上、中、下3道振捣棒，随着砼浇筑向前推进，振捣棒逐渐前移。
[0015]在步骤S7中，蓄水保温养护池配备有自动浮阀。
[0016]在步骤S8中，在利用温度实时监控系统进行砼的温控监测预警及处理过程中，人工辅助对循环管网进出水口水温进行监测；要求进出水温差控制在18±2°C;若人工监测的进出口水温超过18±2°C，要随时检查校对智温度实时监控系统的同步监测情况，必要时采取人工辅助措施予以调整冷却循环水的流量、流速和水温，从而使进水温度与砼内部最高温差保持在预警值20±2°C的范围内。
[0017]工作原理:
砼初凝后，冷却循环水通过内-面循环系统的循环回路，流经砼内部，通过热交换后被加温，吸收了水泥水化热，排出的水温较高，抽出后作为砼表面养护用水，进入蓄水保温养护池内，用其对底板砼表面进行热养护，提高底板砼表面温度。待体蓄水保温养护池的水温过高后，通过温度实时监控系统的自动控制，面-外循环系统中蓄水保温养护池的高温水与储水中转池的冷水交换循环，再将蓄水保温养护池的水，泵入预置循环管网，如此往复实现循环水不间断的热量传导过程。
[0018]该措施使得砼内形成了低温圆锥状有序排列的温度场，由于越接近出水口的循环水温越高所形成的温度场圆锥的直径越大，从而使得砼形成分散的低温圆锥状的高低温间隔，打乱了水化热叠加序理，破坏了温度应力引起的砼热膨胀、收缩变形，难以形成砼内部水化热集中高温区，减少了对砼周围约束的影响；
通过砼内外温度实时监控系统自动调控循环水的流量和流速；并且逐渐降低砼内部水化热，平衡砼内外温差，有效防止砼内外温差应力产生裂缝，保证“超大体积砼”的施工质量达到设计和规范要求。
[0019]本发明的优点在于:
1.通过砼预置循环管网吸热外排，使砼内部水化热高温区难以集中，减少了对砼周围约束的影响，可不设温控构造筋、垫层滑动层及结构外部约束减缓措施，加快施工进度，降低施工成本。
[0020]2.通过对砼内部水化热的外排作用，结合循环水的水量、水温、水速调控，更有效处理构件内部、表层温度关系，提高施工操作的可靠性，保证构件安全。
[0021]3.将低温水送入砼中心各区域，吸收热量后外排循环交换，具有极强的操作主动性，可改善被动保温的常规做法，降低施工难度，减少砼内部高温应力变形发生风险；
4.砼表面采用循环水蓄水养护，使养护水温调整具有极强的可控性，可更好地保持合理温差，“外保”效果明显，无需覆盖其它保温材料，提高施工效益。
[0022]5.通过在测温点内设置的测温装置，对砼内部温度的变化规律进行实时监控，达到温控预警值时，通过温度实施监控系统自动调节循环水的流量及流速，平衡砼内外温差，控制砼内部温升速率，有效地解决“超大体积砼”温度裂缝防治的技术难题。
[0023]6.本工艺一次连续浇注，不采用跳仓法、变形缝、后浇带等抗裂缝措施，所以免除跳仓施工缝等的留置与处理，加快施工进度，降低施工成本。
[0024]7.本工艺的“超大体积砼”预置循环管网采用短脚手架钢管(管材可按需接长)制作而成，为废品回收利用，且可与基础底板、承台钢筋工序同步施工，经济实用性强、施工操作方便、施工工艺简单、易掌握、生产效率高、安全可靠、施工成本低，对“超大体积砼”施工具有很好的推广应用价值。
[0025]8.由于“超大体积砼”基础结构尺寸较大，且多为厚大变异结构，为保证砼浇筑施工及钢筋位置不产生移位或变形，往往需要增加大量的钢筋马凳或钢筋支撑架。对预置循环管网进行合理分层布置，可充当部分钢筋马凳或钢筋支撑架，节约大量的钢筋人工、材料费用的投入，大大降低施工成本。
[0026]9.通过优化配合比，采用粉煤灰超量替代胶凝材料法，大大减少水泥用量，并可取消微膨胀剂，降低工程成本。与采用膨胀剂相比，本工艺的投入仅为采用膨胀剂的15%左右。
[0027]10.使砼保温时间缩短，可较早拆模板，进行基础砼外防水作业和回填土，并进行上部结构的施工，加快工程进度。
[0028]11.连通的循环管网用水、底板上整体蓄水保温养护池的水及回灌水等三大循环水系，均来自于基坑降水及现场雨水收集系统，可节约大量的水资源，实现绿色施工，符合国家节能环保的政策导向。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明中超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺工艺流程图。
[0030]图2为本发明中循环管网结构示意图。
[0031]图3为本发明中基础循环管网的循环水管道立面示意图。
[0032]图4为本发明中测温点平面布置图。
[0033]图5为本发明中温度检测装置结构示意图。[0034]图6为本发明中温度检测装置的传感器与信号线连接示意图。
图7为本发明中振捣方法采用分层振捣的结构示意图。
图8为本发明中温度实时监控系统的流程图。
【具体实施方式】实施例
[0035]请参阅图1，本发明揭示了一种超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，本工艺采用预置在超大体积砼内的循环管网，砌在超大体积砼表面的蓄水保温养护池，以及施工现场砌筑的储水中转池；循环管网、蓄水保温养护池之间通过管路构成内-面循环系统；蓄水保温养护池、储水中转池之间通过管路构成面-外循环系统；循环管网、储水中转池之间通过管路构成内-外循环系统；通过温度实时监控系统控制三个循环系统相互协同工作对超大体积砼实时温控施工。
[0036]具体步骤包括:
在施工前首先要进行砼最大温度收缩应力、抗裂安全度和蓄水法温度控制等方面的计
笪
[0037]大体积砼温差值必须根据工程特点、人、料、机、方法、环境等因素来计算确定。在计算最高温升值时，以单位水泥用量及砼浇筑温度为主要因素，精确进行计算来确认，同时要考虑施工期间环境气候对其的影响。
[0038]砼最大温度收缩应力计算
1)龄期水化热温差
【权利要求】
1.一种超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:所述工艺采用预置在超大体积砼内的循环管网，砌在超大体积砼表面的蓄水保温养护池，以及施工现场砌筑的储水中转池；循环管网、蓄水保温养护池之间通过管路构成内-面循环系统；蓄水保温养护池、储水中转池之间通过管路构成面-外循环系统；循环管网、储水中转池之间通过管路构成内-外循环系统；通过温度实时监控系统控制三个循环系统相互协同工作对超大体积砼实时温控施工； 具体步骤包括: 步骤S1:定位放线； 步骤S2:储水中转池的建造以及循环管网、基础底板钢筋的预制；其中，在施工现场降水施工前，现砌筑储水中转池；所述储水中转池与施工现场的降水回灌、雨水收集系统连通，且通过回灌井水位观测浮阀电子感应器自动启闭电动水泵来进行回灌水的控制； 步骤S3:循环管网、钢筋和模板安装，循环管网与基础底板的钢筋工序同步施工，在绑扎承台钢筋网的同时放置循环水管道；利用分层布置的循环管网，使基础底板钢筋直接支撑在循环管网的水平循环水管道上，循环管网的竖直方向用废钢筋头架立加固，兼作基础结构钢筋的马墩或支撑； 步骤S4:温控点的布置以及测温装置的安装，在基础底板的平面上均布测温点，相邻测温点位于不同的深度；在测温点铅垂设置底端密封的钢管，钢管内置温度检测装置，温度检测装置的输出信号通过信号线接入温度实时监控系统； 步骤S5:组装和测试内-外循环系统，安装循环管网、储水中转池的泵组、管路；提前打开内-外循环系统的泵 组，将储水中转池内水泵入循环管网进行试压、试漏； 步骤S6:进行砼的浇筑，浇筑时采用斜面分层浇筑；待砼拌合物将循环管网的最底层循环管覆盖后，提前启动预置的循环管网，通过在砼内部的循环管网运行水，带走基础底板、承台砼浇筑过程中内部的部分热量，使循环水在砼浇筑全过程同步升温； 步骤S7:砼初凝前，建造蓄水保温养护池，利用基础底板外围导墙的模板进行双面水泥防水砂浆抹面，做成一个蓄水保温养护池，蓄水保温养护池池底同样设置接入温度实时监控系统的温度检测装置； 步骤S8:砼初凝后，启动面-外循环系统、内-面循环系统，利用温度实时监控系统对砼进行温控监测预警及处理；将内-面循环系统的冷却循环水关键参数控制在如下范围内:流量为0.5~2.5 ια/h ;流速为0.3~1.4 m/s ;水压为3 kPa ； 在各阶段，冷却循环水控制如下: 启动初期Id内，砼处于塑性阶段，采用最大通水量2.5 m3/h，以最大限度带走砼内部的热量； 启动Id后，部分砼已开始结硬凝固，通过测温装置对砼进行多点测温，由温度实时监控系统根据砼内部的内、中、外层温度与砼表面温度的温差值进行监控并实时调节通水量；将砼内部最高温度与蓄水保温养护池中水温的差值ΛΤ控制在预警值20±2°C之间； Λ T=T ?-Τ#，T ?为砼内部温度中最高温度，Τ#为蓄水保温养护池中水温； 当AT > 20±2°C时，温度实时监控系统自动控制内-面循环系统的泵组，降低进入循环管网的水流量和流速，使得循环管网内的水充分热交换，提高循环管网内的水温，避免循环管网周围产生拉应力；当15±2°C< AT < 20±2°C时，温度实时监控系统自动控制内-面循环系统的泵组，提高进入循环管网的水流量和流速，降低循环管网内的水温； 当AT≤15±2°C时，温度实时监控系统自动控制泵组内-面循环系统，提高进入循环管网的水流量和流速；同时，控制面-外循环系统的泵组，将蓄水保温养护池内的高温水排入储水中转池，并将储水中转池内的低温水抽入蓄水保温养护池内，进而降低冷却循环水的水温； 步骤S9:当AT连续3天低于规定的临界值25°C时，冷却循环水停止，可先将循环管网内的水排干净，然后用该砼同配比成份的水泥砂浆通过高压注浆机注入循环管网内，进行循环管网孔道灌浆密封灌实，防止管内生锈；每个孔道灌浆应一次完成，中途不得停顿，且在灌浆过程中高压注浆机喷嘴不得离开灌浆孔，以免空气进入形成气泡，待循环管网的出水管流出浓浆方可撤除压力，并封闭出水管和进水管； 步骤SlO:进行砼的检测验收。
2.根据权利要求1所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S2中，所述循环水管网包括若干个垂直设置在预置支撑上的“S”形延伸的平面折流循环水管道，以及分别连通各平面折流循环水管道进水口和出水口的循环水进水总管和循环水出水总管；所述平面折流循环水管道由若干水平循环水钢管、垂直循环水钢管通过弯头依次螺纹连接构成。
3.根据权利要求3所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:所述水平循环 水钢管、垂直循环水钢管、弯头规格为0 48mm。
4.根据权利要求3所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:所述循环管网的所述平面折流循环水管道中相邻上、下水平循环水钢管的垂直间距为800-820mm ;而相邻平面折流循环水管道的水平间距为900-1100mm。
5.根据权利要求1所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S4中，所述温度检测装置为包括温度传感器、塑料套管、信号线、预置钢筋，温度传感器的基部套装有塑料套管，该塑料套管与温度传感器通过细铁丝A捆绑固定；信号线的信号输入端子伸入塑料套管内与温度传感器末端的传感器信号输出端子焊接固定；温度传感器通过细铁丝B固定在预置钢筋上，在与细铁丝B接触处的温度传感器外表面包裹有绝缘胶布层；塑料套管内灌注有环氧树脂密封层。
6.根据权利要求6所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:所述测温点设置的钢管内注入4-6cm高的清水或油；所述温度传感器浸入清水或油内。
7.根据权利要求1所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S6中，进行砼的浇筑时，采用斜面分层、一次到顶的方法进行，每层砼浇筑厚度宜控制在0.3-0.5m以内；振捣方法采用分层振捣，砼泵送时自然形成一个坡度，在浇筑面沿坡度依次布置上、中、下3道振捣棒，随着砼浇筑向前推进，振捣棒逐渐前移。
8.根据权利要求1所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S7中，蓄水保温养护池配备有自动浮阀。
9.根据权利要求1所述的超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺，其特征在于:在步骤S8中，在利用温度实时监控系统进行砼的温控监测预警及处理过程中，人工辅助对循环管网进出水口水温进行监测；要求进出水温差控制在18±2°C;若人工监测的进出口水温超过18±2°C，要随时检查校对智温度实时监控系统的同步监测情况，必要时采取人工辅助措施 予以调整冷却循环水的流量、流速和水温，从而使进水温度与砼内部最高温差保持在预警值20±2°C的范围内。
【文档编号】E04G21/02GK104018673SQ201310414714
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】郭继平, 顾海勇, 冒凤明, 陈祥建, 骆海鹏, 刘新军, 江林, 汪玉兵 申请人:江苏绘天建筑安装工程有限公司