高炉钢管混凝土框架柱冬期负温施工

高炉钢管混凝土框架柱冬期负温施工鞍钢10号高炉是一座现代化大型高炉，容积达2580m3，炉缸直径￠15.8m。高炉炉体框架柱是极重要的承重结构，需承受炉顶68t吊车、多层平台构件及活荷载（达3×104kN）。传统的钢筋混凝土框架柱，由于经常受到飞溅铁水、炉渣的烧蚀而影响使用寿命，故此次易地改造中设计成钢管混凝土框架柱（图7-5-1、7-5-2）。该钢管混凝土框架柱由￠1200mm、高36.95m、壁厚40mm的Q235钢管和内浇C30混凝土构成。第1章钢管混凝土特点及冬期施工原理7-5-1-1钢管混凝土特点钢管混凝土结构是三向受压结构，钢管保护混凝土，延缓了受压时的纵向开裂，混凝土则对薄壁钢管起到局部稳定的作用，因而承载力大幅度提高，且具有良好的塑性和韧性。在理论上，当σx与σy、σZ差值为零时，主应力为零，故具有一般钢筋混凝土无法比拟的力学性能。该钢管混凝土框架柱的含钢量为0.133，长细比30.8、变形弹性模量Esc为45.4×103MPa，符合国家建材工业局《钢管混凝土结构设计与施工规程》（JCJ01—89）标准的有关要求。，7-5-1-2冬期施工原理钢管混凝土框架柱施工时，除应避免早期冻害，确保混凝土耐久性外，尚应制成匀质性良好，微膨胀（或补偿收缩），与钢管形成整体共同工作，才能获得优异的力学性能。根据当时施工气温（－10~－19℃），选用C3S、C3A含量较高的五羊牌525号硅酸盐水泥，引入水泥重量0.5%的UNF-2高效减水剂和7%的ZB-3复合防冻剂，即可把水灰比降低至0.45，并仍可达到10~12cm坍落度的泵送要求。ZB-3防冻剂含有木钙减水剂、硫酸钠、三乙醇胺早强剂、尿素防冻剂。水泥水化过程中发生如下反应：2C3S+6H2O→C3S2·3H2O+3Ca（OH）22Na2SO4+Ca（OH）2→CaSO4+2Na0HC3A+6H2O→C3A·6H2OC3A·6H2O+3CaSO4+26H2O→C3A·3CaSO4·32H2O由于针状结晶钙矾石[C3A·3CaSO4·32H2O]的形成，使塑性的水泥浆体积增大1.5倍。既补偿了收缩，又使混凝土结构致密，显著提高了早期强度。另外，将混凝土搅拌时间延长至150s，可提高混凝土的匀质性和施工性能。第2章施工程序制备好的混凝土由混凝土搅拌车运至现场，倒入料斗中（容积为3m3）。再由550t塔吊将料斗吊运至37m高操作平台的浇筑点，通过下料溜管（漏斗）注入钢管中。流态混凝土通过落差而自行密实，上部的混凝土拌合物在振捣棒所及范围内通过振捣趋于密实。为便于上、下振动，振动器加装固定架和定位环。第3章技术要点1.钢管在分段制作前，先清除内壁油污、浮灰。整体形成后，浇筑混凝土前再用压缩空气再次清除内壁浮灰、铁锈。2.混凝土需热拌并控制出罐温度（20~35℃），入模（管）温度为10±2℃。3.浇筑混凝土前，先在底层浇一层100mm厚同标号的水泥砂浆，浇筑至离顶柱100mm时，静停60min。待下部混凝土沉实后再浇筑低流动性细石混凝土至终端，并使之稍有溢出，然后迅速将留有排气孔的端板压紧，随即焊结封闭。4.钢管混凝土外表面覆盖双层约100mm厚的岩棉保温。5.制作5~6组150mm×150mm×150mm试块，置于同条件下养护。6.在37m高架操作平台上，设置1.5m高的保护栏杆，以确保施工安全。第4章技术经济分析钢管混凝土配合比及各龄期的强度如表7-5-1所示。每立方米混凝土使用ZB-3防冻剂及UNF-2高效减水剂，增加47.20元，加上岩棉保温材料使用折旧费，总计约53.40元。对象高炉炉体框架柱这样的重要承重结构，由于采取综合蓄热法施工，不仅获得了良好的质量（自然养护28d，可以达到113%fcu,k），而且保证了大型高炉改造性大修工程顺利施工，确保了高炉投产日期，从而获得了较大的经济效益。第5章结语1.大型钢管混凝土结构的冬期施工必须综合考虑避免早期冻害，确保结构工艺参数合理和混凝土的体积稳定性、整体性和耐久性。2.即使在－7~－15℃的负温条件下进行大型钢管混凝土结构施工，采用混凝土热拌—复合外加剂—蓄热保温施工也是合理、有效的，对表面系数小于5的结构效果更佳。3.对于钢管混凝土结构，为减少混凝土收缩，可通过选用较高标号水泥、减少水泥用量、掺入膨胀剂组分和施工辅助措施加以解决。