水电站混凝土温度控制和保温方法有哪些

1 水文气象条件及温控技术要求

1.1 水文气象条件

气温是影响混凝土温控措施的主要因素。果多水电站坝址气温、水温情况见表1。

果多水电站所处区域水文气象条件对混凝土浇筑施工带来以下问题:低温季节 (每年11月—次年3月) 月平均气温在-4.7～2℃, 具有高海拔、高寒地区的气候特点, 混凝土施工的防冻和防裂问题突出;高温季节 (每年5—9月) 太阳辐射较强, 必须采取控制出机口温度、坝体碾压混凝土水管冷却等有效人工降温措施, 将混凝土最高温度控制在允许范围内, 并做好混凝土仓面的保护和养护;昼夜温差较大, 需加强施工期混凝土表面保护, 防止因内外温差过大而导致混凝土的开裂;坝址区河水水温较低, 施工期河水对混凝土进行冷却时, 低温水对坝体上游面存在冷击的可能, 需在下闸蓄水前对坝体混凝土做好降温和保护措施。

表1 果多水电站坝址各月多年平均气温、水温 导出到EXCEL

月份	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	全年
气温/℃	-4.7	-1.4	2.0	7.4	11.5	11.9	14.0	13.3	10.6	6.4	0.2	-4.4	5.6
水温/℃	0.1	0.9	4.1	7.6	10.7	12.4	13.5	13.5	11.6	7.9	2.7	0.3	7.1

1.2 温控技术要求

1.2.1 出机口温度控制

高温季节 (每年5—9月) 混凝土出机口温度不大于10℃, 低温季节 (11月—次年3月) 混凝土出机口温度不小于10℃。

1.2.2 运输过程温度控制

高温季节, 从出机口到仓面, 入仓温度夏季回升一般控制在3℃以内。低温季节, 从出机口到仓面, 入仓温度回落一般亦控制在3℃以内。

1.2.3 浇筑温度控制

每年11月—次年3月, 日平均气温较低, 混凝土即进入低温季节施工, 混凝土的浇筑温度不能低于5℃;4—10月自然拌和浇筑, 但浇筑温度高于20℃时, 要采取相应的控制措施。

1.2.4 后期养护温度控制

低温季节混凝土浇筑要做好表面保护, 后期要进行内部通水, 控制混凝土内外温差。

2 温控措施

2.1 砂石系统供热及保温措施

低温季节砂石骨料在生产过程中由于骨料处于流动状态, 不会结冻。停产或间断时由于骨料相对静止并含水, 容易结冻, 影响骨料生产、运输及拌和。采取的措施主要为用聚苯乙烯保温板进行围护, 其内采用蒸汽间接供热, 蒸汽由配置的锅炉系统生产。此项措施未大量实施, 改为在低温季节前生产储存砂石骨料, 低温季节不生产砂石骨料。

2.2 拌和系统制冷及保温措施

高温季节气温虽不高, 但太阳辐射较强, 为保证混凝土出机口温度满足温控技术要求, 需采取拌和楼料仓粗骨料风冷及保温措施。

拌和楼料仓粗骨料风冷由风冷车间氨制冷系统完成。拌和系统保温措施主要有料仓及骨料输送胶带机搭设遮阳棚, 防止骨料在存储及输送过程中暴晒升温。拌和楼料仓外壁用橡塑海绵保温, 避免冷量的损失。

2.3 拌和系统制热及保温措施

低温季节为保证混凝土出机口温度满足温控技术要求, 需采取骨料预热、拌和用水预热及保温措施。骨料预热措施为骨料罐、调节料仓通入蒸汽预热。拌和用水预热措施为掺入热水预热。预热所需的蒸汽、热水由燃煤锅炉系统生产, 同时, 对拌和系统外壁进行橡塑海绵包裹保温。

2.4 混凝土运输保温措施

高温及低温季节混凝土运输, 为防止热量及冷量损失, 采取水平运输车辆及垂直运输系统满管包裹聚苯乙烯保温被、车厢顶部加帆布遮盖措施。保证混凝土在运输途中温度变化满足要求。

2.5 混凝土浇筑仓面及养护保温措施

2.5.1 模板保温

在钢模板内贴5cm厚聚苯乙烯保温板和一层保温材料, 如采取上述措施后不满足要求, 则在钢模板外侧加贴聚苯乙烯保温被。

2.5.2 仓面保温

碾压混凝土浇筑施工中断时需临时覆盖保温被或工程电热毯。变态混凝土含水量高, 容易结冰, 浇筑时需采用碘钨灯炙烤保温, 同时水泥浆液需采用热水拌制。

2.5.3 养护保温

混凝土浇筑结束收仓后, 在其上表面采用一层土工膜和5cm厚聚苯乙烯保温被压紧覆盖, 保温材料覆盖至下一仓混凝土开仓前。如气温低采用上述保温措施后不满足要求, 则需在混凝土表面覆盖工业电热毯。低温季节白天温度高、晚上温度低, 保温被需反复揭盖。

2.6 其他措施

冷却水管采用HDPE高密度聚乙烯导热塑料管, 管径32mm, 铺设间距为1.50m×3m, 单根水管控制长度平均220m, 通河水;高温季节混凝土浇筑过程中喷水雾降温保湿, 厂房混凝土低温季节养护时密闭空间内临时放置煤炉等。

3 温控措施费分析

混凝土温控措施中砂石料供热及保温措施未实施, 拌和系统、混凝土运输保温及其他零星措施费用极少, 费用测算分析时不考虑。重点对拌和系统制冷措施、拌和系统制热措施、冷却水管通水冷却措施、混凝土浇筑仓面及养护保温措施进行费用分析。

3.1 拌和系统制冷措施费

混凝土制冷系统运行了一个制冷季127天 (5月23日—9月1日) , 制冷混凝土量16.50万m³。制冷措施费测算包含系统设备摊销费、系统运行费, 不包含系统建设费。制冷系统投入主要资源见表2、表3。

表2 制冷系统投入设备类别及总运行台时 导出到EXCEL

序号	设备名称	设备寿命台时/h	系统总运行台时/h
1	螺杆压缩机	21500	2499
2	卧式冷凝器	21500	2499
3	高压贮氨器	17200	2499
4	低压循环贮液器	17200	2499
5	高效空气冷却器	17200	2499
6	高效空气冷却器	17200	2499
7	离心式风机	21500	2499
8	屏蔽氨泵	13500	2499
9	管道加压泵	13500	2499
10	集油器	17200	2499
11	空气分离器	17200	2499
12	紧急泄氨器	17200	2499
13	方形冷却塔	17200	2499
14	移动排气扇	17200	2499
15	轴流风机	21500	2499

注设备寿命台时参考水电工程台时费定额 (2004版) 。

表3 制冷系统运行每工作班消耗人材资源 导出到EXCEL

序号	项目名称	单位	数量/工作班 (12h)	工作班
1	人工
	领班	工日	1	254
	维护工	工日	2	254
2	材料
	电	kW·h	5013.48	254
	水	m³	5	254

根据以上数据, 并调研实际人工及材料单价、设备采购价、取费, 可计算出该工程制冷系统措施费及单方混凝土制冷措施单价。

3.2 拌和系统制热措施费

混凝土制热系统运行了两个制热季共157天, 第一个制热季时间段为11月21日—12月25日、次年3月3日—4月18日, 12月25—次年3月3日混凝土浇筑停工;第二个制热季时间段为11月21日—12月25日、次年3月1日—4月18日, 12月25—次年3月1日混凝土浇筑停工。两个制热季制热混凝土总量14.40万m³。

制热措施费测算分析包含系统设备摊销费、系统运行费, 不包含系统建设费。制热系统投入的主要资源见表4、表5。

表4 制热系统投入设备类别及总运行台时 导出到EXCEL

序号	设备名称	寿命台时/h	系统运行台时/h
1	蒸汽燃煤锅炉	18000	3792
2	引风机	21500	3792
3	离心通风机	21500	3792
4	水泵	22000	3792
5	刮板除渣机	18000	3792
6	上煤机	18000	3792
7	蒸汽回水潜水泵	13500	3792
8	暖风机	18000	3792
9	暖风机	18000	3792
10	离心风机	21500	3792
11	鼓风机	21500	3792
12	多管式旋风除尘器	18000	3792
13	省煤器	18000	3792
14	软化水处理设备 (钠离子交换器)	18000.00	3792
15	过滤器	18000.00	3792
16	沉浸式汽水消声加热器	18000.00	3792

注设备寿命台时参考水电工程台时费定额 (2004版) 。

表5 制热系统运行每工作班消耗人材资源 导出到EXCEL

序号	项目名称	单位	数量/工作班 (12h)	工作班
1	人工
	领班	工日	1	316
	司炉工	工日	2	316
	水化验工	工日	1	316

续表

导出到EXCEL

序号	项目名称	单位	数量/工作班 (12h)	工作班
2	材料
	煤	kg	9504	316
	电	kW·h	1974.72	316
	水	m³	81.6	316

根据以上数据, 并调研实际人工及材料单价、设备采购价、取费, 可计算出该工程制热系统措施费及单方混凝土制热措施单价。

3.3 冷却水管通水冷却措施费

该工程需冷却通水混凝土总量为35.70万m³。冷却水管通水冷却投入的主要资源见表6。

表6 冷却水管通水冷却消耗人材资源 单位:100m³ 导出到EXCEL

序号	项目	单位	数量
1	人工
	铺设人工	工时	0.15
	通水、维护人工	工时	7.28
2	材料
	HDPE管	m	22.67
	水	m³	228.36

根据以上数据, 并调研实际人工及材料单价、取费, 可计算出该工程冷却水管通水冷却措施费及单方混凝土冷却水管通水冷却措施单价。

3.4 混凝土浇筑仓面及养护保温措施费

该工程仓面及养护保温经历两个低温季节, 需仓面及养护保温混凝土总量为19.20万m³。仓面及养护保温投入的主要资源见表7。

表7 仓面及养护保温消耗人材资源 单位:100m³ 导出到EXCEL

序号	项目	单位	数量
1	人工
1	铺设人工	工时	5.38
2	材料
	土工膜 3mm	m²	9.38
	聚苯乙烯泡沫板 50mm	m²	25.01
	工业电热毯	m²	1.56
	电	kW·h	444.70

根据以上数据, 并调研实际人工及材料单价、取费, 可计算出该工程仓面及养护保温措施费及单方混凝土仓面及养护保温措施单价;根据以上制热、制冷、冷却水管通水冷却、仓面及养护保温的混凝土量及各温控措施单价, 即可得出总温控措施费及各类温控措施费占比 (见表8) 。

表8 各类温控措施费占比 导出到EXCEL

序号	名称	占比/%
1	混凝土生产系统制热措施费	34
2	混凝土生产系统制冷措施费	12
3	混凝土冷却水管通水冷却措施费	19
4	混凝土仓面及养护保温措施费	35
	温控措施费合计	100

4 结语

通过以上测算分析, 制热、仓面及养护保温措施费占比高, 制冷措施费占比低, 是高海拔地区混凝土温控措施费构成的重要特征。

西藏高海拔地区低温季节混凝土制热及保温措施费高, 在制定混凝土浇筑计划时, 应尽可能避开或减少低温季节浇筑及养护混凝土。