江苏宏顺高空工程有限公司
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在某锅炉房工程的60m钢筋混凝土烟囱冬期滑模施工中,采取了暖棚内置碘钨灯照射养护的措施,圆满的完成了施工任务。
1 概况简介
钢筋混凝土烟囱基础施工完毕已是十月下旬,由于施工场地狭窄,烟囱距主厂房距离15m左右,根据甲方工期要求为了保证锅炉房主厂房结构和锅炉设置安装的施工安全,必须在春节前将烟囱施工完,为来年主厂房全面施工创造条件。根据上述工期要求,并结合本地近年来的冬期气温情况,一般元月份气温X低,可达-8~-10℃,而十二月份一般X低气温在-4~-6℃之间,确定烟囱施工采用滑模施工方案。施工方案采取的冬施技术措施主要包括:①滑模平台封闭;围栏四周和底部均采用草袋相连密封挡风。②采用热水拌混凝土;热水温度不低于60℃,保证混凝土的入模温度不低于5℃。③掺加YC-3型抗冻早强剂。此外加剂为公司自行研制,经多年应用实践证明早强、抗冻性能效果显著、质量可靠。④模板外侧挂草袋和一层塑料布。⑤滑模进度要求:根据《GBJ113—87》的规定,滑模的混凝土强度不得低于0•5MPa。根据气温-5℃以内和采取的冬施技术措施,达到0•5MPa的时间约10h,计划在12月20日前完成,按24h滑模2节。烟囱在3m以下,设有烟道、出灰口,正常滑模施工从3•6m以上开始,滑模模板高1•3m,共分46节。按此方案施工到11•25m时(X五节),气候突然变化,连降二日大雪,随后气温骤降到-15℃左右,这种低温在当地冬期是少见的。按原定冬期施工技术方案,滑模施工显然不能够保证工程的质量和安全。针对变化了的气温条件,要想按原工期计划完工必须重新考虑冬施方案,才能即保证工程质量和人身安全。
2 新冬施方案的选择
针对新的情况,经研究提出三种冬期施工方案:
1)搭设暖棚,内生火炉保证温度。
2)在模板外围缠电热丝,外包保温材料养护。
3)搭暖棚,根据红外辐射加热原理,采用碘钨灯辐射加热混凝土表面。
经研究分析:方案1:搭暖棚利用现有平台架,
将封闭材料再次封严较方便,但内置火炉增加荷重较多,其次上部风大,保温材料多为易燃品,明火养护对防火不利,不能保证安全施工。再就是需煤炭较多,占平台面积大。
方案2:电热丝采购和重新进行用电线路改造
需增加设备,成本高,提升模板需经常松紧,电热丝在保温材料中有故障不易发现且操作复杂。
方案3:搭暖棚同方案1要求,碘钨灯作热源材料易解决,线路可利用照明线路布置,改装方便。经以上经济技术分析对比,并结合实际条件,决定采用方案3作为滑模冬施技术方案。
3 碘钨灯辐射养护的应用前准备
3•1 工艺特点
碘钨灯光为热光,灯管表面温度高达近1000℃,灯光照射具有远红外线的性质。利用远红外辐射向新浇混凝土照射,使混凝土的温度得以提高,从而在较短的时间内获得要求的强度,高耸薄壁构筑物采用此种工艺具有施工简便,降低能耗,易于操作的特点。此工艺的作用机理同远红外线辐射冬施养护的机理作用类似,远红外线和可见光一样都是电磁波,光波长在4~1000μm之间,光具有直线传播的特点,并有反射、折射、透射及吸收的特点,不同波长的远红外线对不同物质所产生的效果不同,碘钨灯中发射波长与混凝土组成的材料的吸收波长相匹配时,新拌混凝土作为吸收介质,在灯光中远红外线的共振作用下,介质分子作强烈运动,将辐射热能转化为热能,同时,碘钨灯本身发出的热能与其共同使混凝土升温。
3•2 碘钨灯配置计算
根据远红外养护混凝土的能量消耗,一般加热混凝土的耗电量为30kWh/m3,可达到混凝土表温在42℃左右,当混凝土表温在90℃左右时,每立方米混凝土耗电量为51kWh/m3左右。由于无采用碘钨灯光源辐射养护混凝土的先例,故配置碘钨灯的数量参考远红外养护混凝土的能量消耗。本工程混凝土强度等X为C30,采用邯郸产425号矿渣水泥,并掺有水泥用量8%YC—3抗冻早强剂。根据过去冬期施工经验资料在5℃达到0•5MPa时间在4~6h左右,故按表面温度达10℃时耗电量为52kW/90×10=5•78kW/m3。由于本烟囱壁厚为250~220mm,折成平方米,则5•78×0•25=1•44kWh/m2。每支1000w碘钨灯的热量为1000×3•6×0•85=3060kJ/h,每支灯照射面积为3060/1440×3•6×0•85=0•69m2,11•25m以上直到顶部,烟囱直径为5~3•2m,当直径5m时,圆周长为15•7m。每节模板高1•3m,面积为20m2左右,灯具布置外壁沿圆周为10点,每点上下一只共20只。筒壁内侧安装12只,单排布置,保证内外两侧温度均在正温,共安32支碘钨灯。
3•3 方案实施前实测
为准确了掌握原始资料,X先对碘钨灯照射温度进行测试,测试模拟实际应用情况,在上下两排6支灯,距照射面80cm左右处,测得温度为4℃,此时气温为-12℃,每支灯照射面积在一平方米左右。经分析温度偏低的原因有以下几点:①灯具离养护面距离较远,实际使用时再调整靠近;②单面照射;
③搭设防护棚漏风较多,且面积较计算大些。为此,调整照射距离为50cm,每支灯具照射面积在0•7m2时,温度达到8℃左右,基本接近计算温度。其次,应该实测地面与高空温度差的数据,当时已施工到11m左右,与在3m高远离建筑物平台上用温度计测得的温度相差无几,实际应考虑的是高空风力大,风大散热快,热损失多,人的感觉较地面冷些。因此,挡风棚搭设越严密不透风则效果越好。
3•4 滑模平台荷载稳定检验
由于气温变冷混凝土强度上得较慢,进度适当调整。浇混凝土高度原计划300mm一步改为650mm一步,应验算在此状态下支杆的稳定性。并考虑高空风载值较大。高空风载值的计算参照《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3-91)中X3•2•1条和有关规定计算。
实际检验时模拟试验方法为空滑支撑高度的1•2倍,一侧上人模拟风载下平台的稳定性。经试验安全可靠。
3•5 混凝土同条件下加YC-3的强度试验按YC-3掺量使用说明在-10℃时掺水泥用量的5%~6%,-15℃时掺8%,降温后X低气温为-15℃,但约一星期气温有所回升在-12℃。但为安全起见按水泥用量8%掺用,测得7~8℃条件下达到0•5MPa时约为6~8h。根据此获得的数据,为安全保险,滑模进度为每24h滑一节即1•3m。
4 实际应用施工
根据实际施工应用前准备和取得的一些数据,即进行实际施工应用。
1)拆除滑模模板上原设置的保温材料,以便于使用碘钨灯照射在钢模板上进行传热。
2)将滑模平台上的防护棚重新围护挡风材料,挡风材料为彩条塑料布。从上到下尽可能搭设严
密,不透或少透风,边角不规则处用水泥袋堵严密,内外两侧均封闭。
3)布置电线,安装灯具。外筒安装20个、内筒安装12个。灯具数量根据11•25m处周长和混凝土量计算,但在以上施工中始终未变,主要考虑高处风大,热损失亦增大而偏于安全X因素。
4)钢筋混凝土烟囱浇混凝土操作:一般情况滑模施工浇混凝土为30cm为一步顺序浇混凝土,达到0•5MPa强度后提升模板,本烟囱施工浇混凝土,根据平台提升65cm的稳定试验结果,改为提升65cm为一步、浇完混凝土后,打开灯辐射升温,3~5h后,54检验试块达到0•5MPa后再提升模板到1•3m处,继续浇灌上部65cm混凝土。全部浇完混凝土后,四周和上下部全部用彩条编织布封严,将不规则缝隙用水泥袋堵严,将灯全部打开养护。并有专人进行测温,约2h左右松动一次模板,防止粘模。开灯养护混凝土时当混凝土强度达到0•4~0•5MPa时可暂停养护,约1~2h后再开灯2h,即间断养护,直到X二个循环。5)劳动组织:原计划两班作业,每班人数在30m以下为20人,30m以上15人,因施工进度放慢,改为一班作业。作业顺序为上午调整模板、绑钢筋,下午浇混凝土,早6时~晚8时浇混凝土完成一节,之后进行养护,2h左右松动一次模板,夜2时~2时左右再次松动一次模板,X二天依上述循环施工。经以上准备就绪从十二月开始施工,到次年元月15日前包括内衬全部滑模施工完毕,春节放假上班后滑模平台、模板全部拆除完,按计划要求竣工。
5 结论
1)高耸构(建)筑物滑模冬期施工采用碘钨灯养护施工,方便易行,耗电成本高些,但对抢工期有一定意义。
2)碘钨灯照射养护的效果好坏关键是挡风防护的严密与否,围护材料越密实,不透风,效果越好。
3)灯具距离养护面以每支灯照射1m2左右为宜,直射灯光处温度较高,灯罩扩角边处较低。其次距离在0•5~0•6m时效果亦X佳。
4)冬期施工高耸构筑物施工上下高度的温度变化通过本次施工过程中进行了实测积累了有关数据,测得的温度变化数据如表1。温度变化数据,℃表1
根据高度不同,同样天气在地面与不同高处的温度基本每增高10m,气温下降0•1~0•2℃左右,但人的观感温度却明显有差异,越高感觉越冷,主要是高度越高,风速增加,降温速度较快。同样有风天气,地面因有建筑物的遮挡,风力较小,但高处感觉较大。高耸构筑物冬期施工,主要措施是挡风,防止温度流失。其次考虑补充热源。二者间前者是关键。是冬施成功与否的决定因素。
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