CN104018673B - 超大体积砼一次连续浇注多循环实时温控施工工艺 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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 0 0 0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1m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。
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。
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、超厚大体积砼（以下简称为“超大体积砼”）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。
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；此外，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。
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
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。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
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：测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控点，相邻测控点位于不同的深度；在测控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 m3/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1d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1d 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ΔT控制在预警值20±2℃之间；
ΔT=T内-T表，T内为砼内部温度中最高温度，T表为蓄水保温养护池中水温；
当ΔT＞20±2℃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℃＜ΔT＜20±2℃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ΔT≤15±2℃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ΔT连续3天低于规定的临界值25℃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S10：进行砼的检测验收。
在步骤S2中，所述循环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。
所述水平循环水钢管、垂直循环水钢管、弯头规格为￠48mm。
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。
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。
所述测控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。
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。
在步骤S7中，蓄水保温养护池配备有自动浮阀。
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℃；若人工监测的进出口水温超过18±2℃，要随时检查校对智温度实时监控系统的同步监测情况，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℃的范围内。
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。
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。
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。
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。
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。
5、通过在测控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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
附图说明
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。
图2为本发明中循环管网结构示意图。
图3为本发明中基础循环管网的循环水管道立面示意图。
图4为本发明中测控点平面布置图。
图5为本发明中温度检测装置结构示意图。
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。
实施例
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。
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算。
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。
1、砼最大温度收缩应力计算
1）龄期水化热温差
其中 Mc 每立方米砼水泥含量（kg/m3）
Q 每千克水泥水化热 Q=461 J/kg
m 经验系数 m=0.406
t 砼龄期 t=60 天
C 砼的比热 C=0.96 kJ/kg.K
P 砼质量密度 P=2400 kg/m3
2）收缩当量温差计算
其中 εy 标准状态下的最终收缩值0.000324
b 经验系数 b=0.01
t 砼龄期 t=60天
M 修正系数 M=0.74
3）收缩当量温差
其中:α 砼的线膨胀系数 α=0.00001
εy(t) 任意龄期砼的收缩变形值 εy(t)=0.000108
4）砼最大综合温差
其中 T0 砼入模温度（℃）
Th 年平均气温（℃）
T(t) 龄期水化热温差（℃）
5）砼温度收缩应力
其中:α 砼的线膨胀系数 α=0.00001
νc 砼的泊松比 νc=0.15
S(t) 考虑徐变影响的松弛系数 S(t)=0.233
R 砼的外约束系数 R=0.3
E(t) 砼最终弹性模量 E(t)=25500 N/mm2
2、抗裂安全度计算
1）砼抗拉强度设计值
其中 ft 砼抗拉强度标准值（N/mm2）
t 砼龄期 t=60天
2）抗裂缝安全度
砼抗裂安全度大于等于1.15方满足要求!
3、计算期内裂缝控制
1）砼龄期温差
其中：T0 砼入模温度（℃）
Th 年平均气温（℃）
2）砼龄期降温收缩应力
其中:α 砼的线膨胀系数 α=0.00001
νc 砼的泊松比 νc=0.15
S(t) 考虑徐变影响的松弛系数 S(t)=0.233
R 砼的外约束系数 R=0.3。
E(t) 龄期内弹性模量 E(t)=25384.76 N/mm2
砼龄期降温收缩应力小于龄期的抗拉强度的75%, 方满足要求!
4、预置循环管的布置及砼的降温计算
1）水的特性参数：
水的比热：c水=4.2103J/ Kg℃；水的密度 水=1.0103 Kg/m3；
2)承台砼体积（除去预置循环管后）V= V承台- V管
3）承台砼由于预置循环管作用的降温计算
式中： —预置循环管中水的流速
—预置循环管通水时间
—水的密度
—进出水口处的温差
—水的比热
—砼的体积
—砼的密度
—砼的比热
10 3d龄期
预置循环管通水时间：持续通水（按t=1d计算），出水管和进水管的温差：=3℃
20 7d龄期
预置循环管通水时间：持续通水（按t=1.5d 计算），出水管和进水管的温差：=3℃
4）、预置循环管后各龄期承台砼内外温差值：
10 3d龄期 （安全系数为2.0）
20 7d龄期 （安全系数为2.0）
5、应力计算
由《砼工程现场施工使用手册》查表知：弹性模量Ec=3.0×104Mpa，St=0.4，R(t)=0.37
由上面计算知：T（15）=25.82（1-e-0.3*15）
Tmax=25.82（1-e- ）
由上面计算知：砼收缩变形值为：
由上面计算知：砼15d的收缩当量温差为：
砼15d的弹性模量为：E(15)= E(c)
砼最大综合温差：
= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T
则承台砼最大降温收缩应力为：
安全系数：
露天养护期间承台砼产生的降温收缩盈利为：
= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T
由计算知承台在露天养护期间砼有可能出现裂缝，在此期间砼表面应采取养护和保温措施，是养护温度加大（即Th加大），综合温差ΔT减小，使计算的小于/1.15，则可控制裂缝的出现。
6、蓄水法养护温度控制计算
一）砼表面所需的热阻系数计算
1）砼表面积
其中 a 大体积砼结构长（m）
b 大体积砼结构宽（m）
c 大体积砼结构厚（m）
2）砼体积
其中 a 大体积砼结构长（m）
b 大体积砼结构宽（m）
c 大体积砼结构厚（m）
3）砼结构物表面系数
式中 As 砼表面积（m2）
Ts 砼体积（m3）
二）砼表面所需的热阻系数
式中 Tb 砼表面温度（℃）
M 砼结构物表面系数 M=0.45 1/m
Tmax 砼中心温度（℃）
T0 开始养护时的温度（℃）
X 维持到预定温度的延续时间 X=21 天
K 传热系数修正值 K=1.3
Mc 每立方米砼的水泥用量（kg/m3）
Q(t) 在规定龄期内水泥的水化热（kJ/kg）
按上式求得R值，即可按下式计算混凝土的表面蓄水深度：
（11-48）
式中 hw——混凝土表面的蓄水深度（m）;
R——混凝土表面的热阻系数（k/W），由式（11-47）计算求得；
λw——水的导热系数，取0.58W/(m.·K).
式（11-47）中令Tmax－Tb=20℃进行计算。如施工通过测温，中心温度与表面温度之差大于20℃，可采取提高水温或调整水深度进行处理。
蓄水深度，可根据不同水温按下式计算调整：
（11-49）
式中 hw——调整后的蓄水深度（cm）;
hw ——按Tmax－Tb=20℃时计算的蓄水深度（cm）;
T b——需要蓄水养护温度（℃），即T b=To-20;
Ta——大气平均温度（℃）。
步骤S1：定位放线；前期计算完成后确定具体实施方案，根据施工图纸进行定位放线。
步骤S2：储水中转池的建造以及循环管网、基础底板钢筋预制。
在施工现场降水施工前，现砌筑储水中转池；该储水中转池一隔为二，池底标高一高一低，起沉淀和过滤作用，水池大小根据工程规模大小而定。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。
在本步骤中，循环管网提前分组整片预制成型。预制循环管网前，首先要进行循环管网的管路规格大小、设置间距和分层系统、测控点布置以及采用水泵大小等的确定，要考虑以下因素：
(1）循环管网中水管接触面砼的热阻系、比热、导热系数及其修正值；
(2）砼的体积，砼与循环水接触的表面面积；
(3）所用水泥品质、水泥水化热释放的速度、砼维持到最高温度的延续时间及砼在指定期龄内水泥的水化热取值标准、砼的初凝和终凝的时间；
(4）热交换所需冷却循环水流量和阻抗等。
作为本发明更具体的实施方案：如图2所示，循环管网
包括若干个垂直设置在预置支撑1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；平面折流循环水管道由若干水平循环水钢管2、垂直循环水钢管3通过弯头4依次螺纹连接构成。
本实施例中，预置支撑1、水平循环水钢管2、垂直循环水钢管3、弯头4规格均为￠48mm。
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。
其中，由于循环管网作为钢筋的支撑，其必须对所用管材的刚度和强度有较高的要求标准，一般情况下，只考虑水的压力、新浇砼的压力及振捣棒对其的震动力。尤其是弯管和接头等处，必须严格按照标准进行验收。同时，管道必须是没有经过防腐处理，并且要将铁锈等清除干净，便于与砼粘结。
由于超大体积砼基础结构多为厚大变异结构，如图3所示，采取分层分组预置循环管网，其中，平面折流循环水管道中相邻上、下水平循环水钢管2的垂直间距为800-900mm；而相邻平面折流循环水管道的水平间距为900-1100mm。
步骤S4：测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控点，相邻测控点位于不同的深度；
其中，对于基础工程的不同深度的循环管道系统，测控点距底板水平方向边缘距离为1000mm为宜，水平间距设置为3000-3500mm为宜，经过结构平面尺寸计算设置测控点（测控点布置如图4所示），图中，A点为上层测控点，B点为中层测控点，C点为下层测控点。
采用WZG-010电阻温度传感器（上海产）作为最基本的温度传感器，经改造后制成专用的温度检测装置，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。
为本发明更具体的实施方案：该温度检测装置，如图5、6所示，其包括温度传感器51、塑料套管52、信号线53、预置钢筋54
在温度传感器51的基部套装有塑料套管52，该塑料套管52与温度传感器51通过细铁丝A55捆绑固定；信号线53的信号输入端子伸入塑料套管52内与温度传感器51末端的传感器信号输出端子焊接固定。塑料套管内灌注有环氧树脂密封层58。
使用时，在砼内埋设分别伸至砼上、中、下部的钢管，钢管的末端封闭后灌入4-6cm高的清水或油，该温度传感器51通过细铁丝B固定在预置钢筋4上，并浸入清水或油内，在与细铁丝B接触处的温度传感器51外表面包裹有绝缘胶布层，且温度传感器51离循环管道距离大于300mm，以便准确地监测砼的内部温度变化。
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；仔细检查每一个接头，确保管路不漏水；如发现漏水，应标识、停运、补焊，以确保各处严密不漏水。
步骤S6：进行砼的浇筑。
浇筑前的准备
1)对模板、支架、循环水温控系统、钢筋、预埋螺栓、预埋铁件的质量、数量、位置逐一检查，并作好相关验收记录。
2）与砼直接接触的模板、垫层，应清除淤泥和杂物，用水湿润，基础基底应有排水措施，模板中的缝隙和孔洞应堵严。
3）砼自由倾落高度不应超过2m。
4）根据工程需要和气候特点，应准备好抽水设备、防雨、防暑、防寒等物品。
混凝土输送通过输送泵管61及溜槽二者结合，这样既达到浇筑速度快的目的，又能弥补溜槽浇筑点布置不够灵活的不足，同时还能收到很好的经济效益。
进行砼的浇筑时，采用斜面分层、一次到顶的方法进行，结合工程结构特点、配筋情况、振捣方法分层振捣，不得超过振捣器的有效作用半径。
为保证新浇层砼在底层初凝前覆盖，每层砼浇筑厚度宜控制在0.3-0.5m以内；如图7所示，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62，确保新老砼结合密实。随着砼浇筑向前推进，振捣棒62逐渐前移。保证整个砼浇筑层的质量。
浇筑速度的控制：
底板砼的浇筑顺序宜沿底板的长向整体退后浇筑。砼浇筑速度则按照斜面分层浇筑时不出现冷缝的砼最小供应量为基本原则来确定，具体可按照公式1 计算：
公式 1：Q＝b×h1×（h×i）/t
Q：砼每小时最小供应量，m3/h
b：底板浇筑宽度，m
h1：底板浇筑时砼分层厚度，一般为0.5m，
h：底板浇筑厚度，m
i：底板砼流淌坡度，根据砼坍落度大小确定
t：砼缓凝时间，h
在实际浇筑过程中，有时为避开交通拥堵的高峰时段，可能根据实际情况确定一个合理的浇筑时间，并以此确定砼最小供应速度，但该速度要保证分层浇筑时砼不出现冷缝，即大于公式1 计算所得的数值。
砼浇筑过程中要注意保护循环管网、温度检测装置及其信号线等设施，振捣棒不要直接碰砸或撬震这些设施。
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；可有效降低砼浇筑时、初凝前的内部温度，可免去砼初凝前的保温覆盖措施。
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，并配备有自动浮阀。
步骤S8：砼初凝后，启动面-外循环系统、内-面循环系统，通过温度实时监控系统对砼进行温控监测预警及处理。
如图8所示，温度实时监控系统通过接受温度检测装置的信号，经过通道切换、数模转换、数据传输、数据采集、数据处理后，对泵组的多级水泵自动电子磁力信号控制器发出控制信号，实施全程同步循环水交换。另外，其还具备打印、分析的功能。
进而将内-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 m3/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1d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；特别是砼浇注4～15h，水泥水化反应剧烈，出现泌水和水分急剧蒸发的现象引起失水收缩，此时骨料与胶体之间也产生沉缩变形，这种收缩发生在终凝前，即塑性阶段。塑性收缩可达到1％左右，此时表面易出现较多且无规则、既密且宽的裂纹。这时浇捣完的砼表面应增加压面的次数。
启动1d 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。循环水温相差越大，冷却效果越好，但在冷却过程中温差过大，会在紧靠水管周围产生拉应力，甚至会产生一些细微裂缝，因此砼温度与通水的水温差要适当限制。一般将砼内部最高温度与蓄水保温养护池中水温的差值ΔT控制在预警值20±2℃之间较好。
ΔT=T内-T表，T内为砼内部温度中最高温度，T表为蓄水保温养护池中水温；
当ΔT＞20±2℃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，避免循环管网周围砼产生拉应力；
当15±2℃＜ΔT＜20±2℃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ΔT≤15±2℃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；
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℃；若人工监测的进出口水温超过18±2℃，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℃的范围内。
另外，需要注意的是：
温度实时监控系统必须使设定温度的分辨率≯0.1℃、温度误差率≤±5℃。
温控和测温记录必须保证连续进行，将温度实时监控系统的自动记录按照下述规定进行监控：
①前七天按照每间隔2小时记录一次；入模温度的测量，每台班不应少于2次。
②七天后根据砼实际温度差值相应减少测温记录次数，每4小时记录1次；
③连续进行测温记录时间不少于14天，测温记录有关人负责，发现局部或整体温度升高，及时进行人工调整循环水流速或流量，确保砼基础中心温度与外界温度的差值不大于25℃。
步骤S9：当ΔT连续3天低于规定的临界值25℃时，冷却循环水停止，其正常情况下一般为10d左右，蓄水保温养护池的养护时间不少于14d。
冷却循环水停止后，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S10：进行砼的检测验收。
砼强度检验评定：
砼强度试块龄期应按60d、90d，应分别该规定批量制作同条件和标养试块，以便对砼强度检验评定的依据。超大体积砼取样与试件留置应符合下列规定：
当一次连续浇筑超过1000m3 时，同一配合比的砼每200m3 ，取样不得少于一次；每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。对有抗渗要求的砼结构，其砼试件应在浇筑地点随机取样。同一工程、同一配合比的砼，取样不应少于一次，留置组数可根据实际需要确定。
检验评定砼强度用的试件的尺寸及强度的尺寸换算系数应按下表取用，其标准成型方法、标准养护条件及强度试验方法应符合普通砼力学。
砼试件尺寸及强度的尺寸换算系数
| 骨料最大粒径(mm) | 试件尺寸(mm) | 强度的尺寸换算系数 |
| ≤31.5 | 100×100×100 | 0.95 |
砼强度检验，应以在砼浇筑地点制备，并与结构实体同条件养护的试件强度为依据，也可根据合同的约定，采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有关标准的规定进行。
结构实体检测：
对涉及砼结构安全的重要部位，应进行结构实体检验。结构实体检验应在监理工程师(建设单位项目专业技术负责人)见证下，由施工项目技术负责人组织实施，承担结构实体检验的试验室应具有相应的资质。结构实体检验的内容应包括砼强度、钢筋保护层厚度以及工程合同约定的项目，必要时可检验其他项目。
采用本发明实施温控施工工艺，能有效降低超大体积砼内部水化热，避免砼温度裂缝的产生，确保超大体积砼的施工质量；本工艺的降水回灌及雨水收集系统、底板蓄水保温养护池、砼预置循环管网，实现三循环联动和循环水热量交换，最大限度的利用和节约水资源，同时保持施工现场周边环境水土平衡，保证周边毗邻建筑物、构筑物的安全。
由于一次性浇筑成型，不仅使砼浇筑速度快，加快了施工进度；而且施工现场井然有序，受到了业主单位、监理单位和业内知名专家的一致好评，同时也提升了企业的知名度，创造良好的社会效益。
下表为采用本发明超大体积砼施工方法的经济效益测算表：
注：每1000m3砼施工成本增加额为正数；反之为负数。
实施例一
芜湖柏庄春暖花开五期新建工程
该工程位于安徽省芜湖市芜石路纬七路，框剪结构，由地下1层、地上28层组成，总建筑面积98630m2。基础底板由主楼筏板（H=3800mm）及裙楼筏板（H=1700mm）组成，地下建筑面积30099m2，属超大体积砼底板。底板浇筑施工正直7～8月夏季高温期（白天平均温度35度以上）。
该工程采用本工艺，将筏板基础内部按照分组预置循环管网，筏板基础表面蓄水养护，施工现场降水回灌及雨水收集系统，采用计算机辅助测温实时监控和人工辅助测温相结合的双控监测方法，达到温控预警值时，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”温度裂缝防治技术难题，确保了施工质量，取得了非常显著的社会和经济效益。
实施例二
芜湖世茂滨江花园4-1#地块特色商业街工程
该工程位于安徽省芜湖市北京西路，总建筑面积78463m2，地下一层，地下建筑面积约21230m2，地下室底板厚度为800mm，承台厚度以2200mm和2600mm为主,核芯筒基础砼最大厚度5300mm。地下室底板砼浇筑在7月底，正值盛夏，日平均气温在30℃以上。该工程应用该工艺，在筏板基础内部按照分组预置循环管网, 内部循环水及筏板基础表面蓄水养护用水均来源于降水的地下水，以及施工现场降水回灌及雨水收集系统，采用计算机辅助测温实时监控和人工辅助测温相结合的双控监测方法，达到温控预警值时，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，确保了施工质量，得到了业主、监理、设计和当地质量监督部门的充分肯定，取得了非常显著的社会和经济效益。
实施例三
芜湖世茂滨江花园5#地块酒店及办公楼工程
该工程位于安徽省芜湖市新芜路，框剪结构，总建筑面积96505m2，地下建筑面积22000m2，地上26层，地下2层，地下室底板厚度为1000mm，承台厚度以2300mm和2800mm为主,核芯筒基础砼最大厚度5200mm。
该工程成功应用该工艺，在基础底板内部按照分组预置循环管网, 内部循环水来源于降水的地下水，基础底板表面蓄水养护用水也来源于降水的地下水，施工现场降水回灌及雨水收集系统，实现“循环水散热、表面蓄水保温养护、外部降水回灌与雨水收集”三循环连通、协同工作的大型水系（水网）实时温控体系；采用计算机辅助测温实时监控和人工辅助测温相结合的双控监测方法，达到温控预警值时，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，确保了施工质量，应用效果得到了业主、监理、设计和当地质量监督部门的充分肯定，取得了较好的社会和经济效益。
Claims (9)
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：测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控点，相邻测控点位于不同的深度；在测控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 m3/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1d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1d 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ΔT控制在预警值20±2℃之间；
ΔT=T内-T表，T内为砼内部温度中最高温度，T表为蓄水保温养护池中水温；
当ΔT＞20±2℃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℃＜ΔT＜20±2℃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ΔT≤15±2℃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ΔT连续3天低于规定的临界值25℃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S10：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2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￠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5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：所述测控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℃；若人工监测的进出口水温超过18±2℃，要随时检查校对智温度实时监控系统的同步监测情况，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℃的范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jiang Lin Inventor after: Song Xiaozhong Inventor after: Guo Xiaobing Inventor after: Cui Guishan Inventor after: Lu Peiyan Inventor after: Jiang Tingting Inventor after: Xu Xiaojun Inventor before: Guo Jiping Inventor before: Gu Haiyong Inventor before: Mao Fengming Inventor before: Chen Xiangjian Inventor before: Luo Haipeng Inventor before: Liu Xinjun Inventor before: Jiang Lin Inventor before: Wang Yubing |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170802 Address after: Rugao City, Jiangsu Province, 226500 South Street No. 3 Jiefang Road (Shengfeng software building) Applicant after: Zhongru Construction Engineering Group Co., Ltd. Applicant after: TAIZHOU TECHNOLOGY COLLEGE, NANJING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Address before: Rugao City, Jiangsu province 226500 towns such as Nantong longevity Road No. 368 Applicant before: Jiangsu Hui Tian building installation engineering Co., Ltd |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |