银盘左拌制冰系统设计方案

1乌江银盘水电站左岸盐店嘴混凝土生产系统建设及运行管理合同编号：WL/SG017-2007冰库设计方案批准：审核：校核：编制：中国水利水电第八工程局银盘施工局二○○八年五月十一日2左拌混凝土生产系统制冰系统设计方案一、设计缘由：由于截流时间的推后，导致二期基坑开挖时间不能在4月中旬前结束，而且左岸边坡开挖支护严重制约1＃机组段的开挖。泄洪坝段混凝土浇筑开始时间由原来的4月中旬变为5月初，左非坝段、厂房坝段及安Ⅰ、安Ⅱ坝段推迟至6月～7月开始浇筑混凝土，这样造成高温季节浇筑基础强约束区混凝土温度过高，而且强度较大见表1-1。因施工进度推迟，原计划4～5月浇筑基础强约束区混凝土的时间推迟至5～7月进行，原12～14℃出机口温度将难以满足坝体温控要求，需要研究其他措施，如左岸混凝土系统增设片冰机等制冷设备，将出机口温度降至10～12℃、冷却水管加密等措施。二、基础约束区高温季节浇筑部位及强度根据基础允许温差标准控制高度要求，按浇筑块长边尺寸的0.4倍作为基础约束区混凝土计算，两标段基础约束层高温季节浇筑部位及强度见表1-1。表1-1银盘水电站二期工程混凝土基础约束区高温季节浇筑强度月份1234567891011122008年I标小计0000015183207711849413845278404076944229II标小计0000829318846257392910728197268382350219046I、II标合计00008293340294651047601420425467864271632752009年I标小计383083360942614448364303236332376904160840410398053872042008II标小计2079219439152201295112236118391175488976088644060876290I、II标合计5910053048578345778755268481714944450505464984624544807482982010年I标小计336322226611899515015960000000II标小计629056836290458529460000000I、II标合计399222794918189973545420000000三、温控计算资料1、气温坝址气候特征的分析采用距本坝址55km的上游彭水县城气象站1951～2000年的多年系列观测资料。多年平均气温17.4℃，最高月平均气温30.7℃（8月），最低月平均气温3.7℃（1月）。3表3-1坝址地区气温统计表月份123456789101112全年多年平均气温（℃）6.88.212.317.621.524.427.427.523.518.213.28.717.4历年各月最高平均气温（℃）8.111.214.720.723.827.429.030.726.620.115.511.0历年各月最低平均气温（℃）3.74.38.915.619.622.825.424.621.716.211.46.6历年各月极端最高气温（℃）20.326.232.136.038.640.543.344.139.734.827.623.044.1历年各月极端最低气温（℃）-3.8-20.80.810.314.317.617.913.56.60.4-2.9-3.82、水温由于乌江滩多流急，水流紊乱，水温垂向和横向变化不大，岸边水温具有较好代表性。彭水站1987～2000年10月至次年2月水温比其上游的龚滩和其下游的武隆1961～1966年高0.3～1.8℃，而3～9月又低0.3～1.8℃。年最高水温（出现在8月）与年最低水温（出现在2月）比上述两站分别低3.2℃和高约2.0℃，年平均水温高0.2℃，总体说来乌江干流中下游各站水温相差不大。水文统计如表3-2所示。表3-2坝址地区水文统计表月份123456789101112全年水温（℃）11.611.313.016.319.521.523.024.423.319.917.013.818.03、凝土配合比长委根据混凝土设计指标要求，对混凝土进行了室内试验，提供了混凝土配合比及混凝土物理力学性能试验成果，见表3-3和表3-4。表3-3混凝土配合比编号混凝土种类设计指标级配水胶比砂率（%）粉煤灰（%）外加剂每方混凝土材料用量（kg）JM-Ⅱ（%）JM-2000（‰）水水泥粉煤灰砂石1常态C9015W6F100三0.5532400.50.50981077169214872常态C9015W6F100四0.5528400.50.50889664626162643常态C9020W8F150三0.5031300.50.45981375966615004常态C30W10F150三0.4530200.50.45981744464015105常态C35F150二0.4034200.50.451182365968313406常态C25W8F150三0.4530200.50.45982184464015107常态C40W8F150二0.3533200.50.45118270676501335注：水泥品种为华新水泥股份有限公司生产的42.5中热硅酸盐水泥。4、混凝土原材料特性表3-4混凝土原材料物理热学性质材料容重kg/m3比热J/kg·℃含水率%孔隙率%导热系数kJ/m·h·℃（G特大）150～80mm14309630.5449.13（G大）80～40mm14309630.5449.13（G中）40～20mm14609630.6449.13（G小）20～50mm14609631.2449.13砂（S）5mm15309636439.13水泥（C）1300796粉煤灰（F）1000796水（W）100041875、混凝土原材料初温表3-5混凝土原材料温度表单位：℃月份水泥粉煤灰片冰砂粗骨料拌和水自来水冷冻水3353515.012.34404018.317.65454521.521.521.5365050-524.524.424.5375050-525.027.425.0385050-526.427.526.439454525.323.525.3310404021.918.221.911353519.013.25四、混凝土温度控制要求长委计算结果认为，在运输及浇筑过程中采取保温措施，混凝土浇筑坯覆盖时间控在4小时以内的条件下。5、9月份混凝土出机口温度控制在13℃，混凝土浇筑温度为17.4℃，当出机口温度控制在11℃时，混凝土浇筑温度则为15.7℃；6～8月份混凝土出机口温度控制在12℃，混凝土浇筑温度为17.3℃，而当出机口温度控制在10℃时，混凝土浇筑温度则为15.7℃。可见，当控制混凝土出机口温度在10～12℃时，混凝土运输及浇筑过程中采取有效的保温措施，不计太阳辐射热条件下混凝土浇筑温度可控制在16～18℃。表4-1高温季节混凝土浇筑温度计算表单位：℃月份月平均温度覆盖时间出机口温度浇筑温度太阳辐射热温升计入太阳辐射热混凝土浇筑温度温度回升平均值正午高温时段温度回升值高温时段浇筑正午浇筑5、9月21.5～23.54h1115.71.4～1.53.7～4.117.219.61317.418.921.36～8月24.4～27.51015.717.219.61217.318.821.25～9月太阳辐射热温升引起混凝土运输过程中温度回升平均值为0.8～0.9℃，正午高温时段运输过程中温升值为2.2～2.4℃；混凝土浇筑覆盖时间3～4小时，并进行保温，其浇筑过程中混凝土温度回升平均值约0.6℃，正午高温时段为1.5～1.7℃；混凝土运输及浇筑过程中温度总回升平均为1.4～1.5℃，混凝土浇筑温度达17.2～18.9℃，其正午高温时段温度回升达到3.7～4.1℃，混凝土浇筑温度达到19.6～21.3℃。因此，为了减小太阳辐射热对混凝土浇筑温度的影响，在混凝土运输及浇筑过程中必须加强遮阳保温工作，同时应尽量避开中午高温时段浇筑混凝土。由计算结果可以看到，当难以避免在高温时段浇筑混凝土时，控制混凝土出机口温度为10℃时，可有效控制混凝土浇筑温度在18℃范围内，但仍需避开正午浇筑混凝土。考虑到实际施工过程中混凝土浇筑难以避开正午时段，混凝土入仓强度以及保温措施难以达到要求，加上在实际施工中混凝土配合比可能会有所波动，混凝土浇筑温度达到18℃以下存在较大难度，因此，建议将混凝土出机口温度由12～14℃降低至10～12℃，以确保混凝土浇筑温度能做到16～18℃。五、出机口温度计算1、混凝土生产强度6混凝土出机口温度以7月份为控制月，出机口温度以10～12℃为设计温度，6、7、8月份，I、II标混凝土最高月浇筑强度为50505m3/月，每月按25天工作日计，每天按20小时计算，则最高小时浇筑强度为101m3/h。2、出机口温度计算四级配7月预冷出机口温度计算表(一次风冷+二次风次+冷水+冰)项目成分(kg/m3)骨料含水(kg/m3)比热[kcal/(kg.℃)]成分×比热[kcal/(m.℃)]温度(℃)热含量(kcal/m3)其它材料水水泥96_0.1918.2450912粉煤灰64_0.1912.1650608砂62637.560.231181.54254538.5小石3471.7350.23181.5454326.18中石347_0.2379.814319.24大石466_0.23107.183321.54特大石466_0.23107.183321.54拌和水781783234片冰/水100.55-5-2511000冰潜热-80-640机械热700总计2500680.6557616混凝土出机口温度11.19三级配7月预冷出机口温度计算表(一次风冷+二次风次+冷水+冰)项目成分(kg/m3)骨料含水(kg/m3)比热[kcal/(kg.℃)]成分×比热[kcal/(m.℃)]温度(℃)热含量(kcal/m3)其它材料水水泥218_0.1941.42502071粉煤灰44_0.198.3650418砂64038.40.231185.6254640小石3111.5550.23173.0854292.34中石466_0.23107.184428.72大石733_0.23168.593505.777特大石_0.2300拌和水781783234片冰/水200.510-5-5012000冰潜热-80-1280机械热700总计2510692.2357959.83混凝土出机口温度11.50二级配7月预冷出机口温度计算表(一次风冷+二次风次+冷水+冰)项目成分(kg/m3)骨料含水(kg/m3)比热[kcal/(kg.℃)]成分×比热[kcal/(m.℃)]温度(℃)热含量(kcal/m3)其它材料水水泥270_0.1951.3502565粉煤灰67_0.1912.7350636.5砂650390.231188.5254712.5小石5392.6950.231126.6654506.66中石796_0.23183.084732.32大石_0.2300特大石_0.2300拌和水8811183264片冰/水300.515-5-7513000冰潜热-80-1920机械热700总计2470725.2758121.98混凝土出机口温度11.683、需冰量计算从出机口温度计算可知，加冰量最大的为二级配混凝土，出机口温度要控制在12℃以下，每立方混凝土需加冰30kg，而最高小时浇筑强度为101m3/h，则最高小时加冰为3.03T/h,每天按20小时计算,则每天加冰量为60.6T/d，考虑到系统的匹配能力，取整加冰量为70T/d。84、制冷容量计算供水温度：16℃出冰温度：-5℃产冰量：70t/d需冰量：70t/d冰库容量：20t总制冷容量（包括片冰机、库内冷风机、空气冷却器冷量）：698.4kW(60X104kcal)5、存在的问题①、目前我单位由于不清楚温控混凝土的实际日最高浇筑强度，我方设计时只能根据日平均最高浇筑强度进行设计和设备选型；②