高温火灾条件下

2024-05-09

高温火灾条件下（精选九篇）

高温火灾条件下篇1

本文主要介绍混凝土结构在高温火灾下的温度场随时间变化的分布规律, 找出其在高温下与热传导过程有关特殊现象 (如非傅里叶导热效应等) , 也可为工程技术人员和科研人员在设计、研究、以及处理火灾事故等情况下提供参考。

1 物理模型

文中采用的数值模型为:取混凝土强度等级为C25 (各项试验参数见下表) , 其几何形状为直径为100mm, 长度为750mm的圆柱体形状。试验过程中, 混凝土圆杆的一端施加1000℃的高温, 圆杆其他部位置于常温环境下 (25℃) , 来研究其热力学性质及其温度场随时间的分布情况。

本次试验采用ANSYSY软件进行数值分析, 用三维六面体实体单元SOLID 70来模拟混凝土圆杆, 温度单位为℃。在有限元分析过程中, 取前18分钟 (1080s) 的混凝土杆件温度分布情况, 来分析在加热过程中混凝土的温度变化规律。由于结构的对称性, 只需要分析1/4模型即可 (如图) 。

2 计算方法

控制方程:

其中, T为温度, t为时间, τ为松弛时间, 是热扩散率, k为热导率, ρ为物体的密度, cv为物体的定容比热。

3 模拟结果

在有限元分析过程中, 本文取前18分钟 (1080s) 的混凝土杆件温度分布情况。图3-9是在加热过程中混凝土圆杆纵向轴线上各点的温度变化曲线图。

图3、4为升温过程中36s时混凝土圆杆在纵向不同长度上的温度变化曲线。由图可见, 此时在混凝土加热段的表面温度达到300℃附近, 而杆件中间及另一端的温度只有25℃左右, 在混凝土圆杆的前1/8段存在较大的温度梯度差。

图5、6为升温过程中432s时混凝土圆杆在纵向不同长度上的温度变化曲线。由图可见, 此时在混凝土加热段的表面温度达到550℃附近, 而杆件中间段上达到近200℃温度, 杆件的另一端的温度只有近30℃左右, 在混凝土圆杆的前1/2段存在较大的温度梯度差, 但比之前的温度梯度差要小很多, 且要均匀的多。

图7、8为升温过程中864s时混凝土圆杆在纵向不同长度上的温度变化曲线。由图可见, 此时在混凝土加热段的表面温度达到700℃附近, 而杆件中间段上也达到了近350℃温度, 杆件的另一端的温度有近100℃左右, 整个混凝土圆杆上都存在着温度梯度差, 但比之前的温度梯度差要均匀的多、平缓的多。

图9为混凝土圆杆在两个端点和一个中点处的温度随时间变化曲线, 在加热段附近的温度初始阶段变化较大, 存在很大的温度梯度变化 (极易会产生热波现象) , 中点和远端处的温度在之前200s内几乎保持不变, 表明热量还没有传播到此处, 在之后过程中两点出的温度发生升高, 但升高的速度不一。直到1080s以后三个点的温度变化曲率趋于一致, 表面热传导过程逐渐稳定下来。

4 结论

(1) 基于有限元模拟软件ANSYS对强度等级为C25的混凝土圆杆在高温火灾条件下进行了温度场分析, 得出了其混凝土结构在高温火灾条件下的温度场分布规律, 可为混凝土结构在高温火灾条件下进行内力、强度、弹性模量、变形和损伤等分析提供了基础;同时, 由模拟结果可知, 高温条件下热传导初期混凝土在纵向方向上存在较大的温度梯度差现象, 对结构本身会存在较大的性能上的影响。

(2) 混凝土结构在高温火灾条件下的温度场分布规律为热传导初期在100s以内在加热段附近的温度变化较大, 存在很大的温度梯度, 其他地方基本没有发生温度的变化;在100s-1000s之间混凝土结构各个部分发生了温度的变化, 但变化的幅度不一;直到1000s以后三个点的温度变化曲率趋于一致, 表面热传导过程逐渐稳定下来。

(3) 高温火灾条件下混凝土在热传导过程中的存在非傅里叶导热效应现象, 此现象主要表现在整个热传导过程中的开始 (初期) 阶段, 且热波现象会出现在加热段附近。

参考文献

[1]程银兵, 吴广明, 马建华, 等.高温环境中横圆柱体的传热数值模拟[J].兵器材料科学与工程, 2002, 25 (2) :31-33.

[2]赵廷胜.火灾下T型混凝土薄壁框架柱温度场分析[J].山东农业大学学报 (自然科学版) , 2013, 44 (3) :451-455.

[3]马保国, 穆松, 高英力, 等.瞬时高温混凝土性能的测试方法[J].硅酸盐学报, 2008, 36 (S1) :160-164.

[4]李荣涛.混凝土火灾高温中传热传质的数值模拟分析[J].混凝土, 2010, (4) :10-13.

[5]李飞飞, 张泽平.高温火灾下玻化微珠保温混凝土板的温度场分析[J].混凝土与水泥制品, 2014, (12) :65-69.

[6]俞博, 叶见曙, 温天宇.火灾下混凝土空心板的温度场[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2009, 39 (3) :536-540.

[7]杜红秀, 张雄.HSC/HPC的火灾 (高温) 性能研究进展[J].建筑材料学报, 2003, 6 (4) :391-396.

高温火灾条件下篇2

摘要：广西地处中国西南边疆，高温酷暑频率高，笔者结合实践经验，从高温天气对高性能混凝土的影响入手，具体论述南方高温条件下高性能混凝土施工质量控制措施，有一定参考价值。

关键词：高性能混凝土高温施工质量控制

混凝土因具有较高的抗压能力及良好的耐久性，作为主要的建筑结构材料，其应用已有一百多年的历史，近年来，随着现代混凝土研究与应用技术的发展，高性能混凝土（HPC）的应用日益普及，特别是用于暴露在恶劣环境下的土木工程（如海港工程等）中。然而，在高温天气下施工，会对高性能混凝土的特性及使用可靠性产生负面影响，且由于高性能混凝土材料组成的复杂性，给研究其耐热性能带来诸多影响。广西地处中国西南边疆，西部连接云贵高原，南部濒临北部湾，地势西北高、东南低，境内大部分地区属亚热带，光热资源丰富，气候炎热，高温酷暑频率高，据气象资料记载，1992年、2000年、2003年、2005年和2007年都出现了大范围持续高温天气（日最高气温≥ 35℃）。因此，研究高温条件下高性能混凝土施工质量控制措施，意义深远。

1 高性能混凝土概述

所谓高性能混凝土，是指高强度、高耐久性、高工作性的混凝土。当前，高性能混凝土已在许多工程建设中得到了广泛的应用，被称之为跨世纪的新材料。高性能混凝土具有较强的抗渗性，因而有耐久性的特点，其使用寿命较长，本身虽具有坚固性，但是对因温度、湿度梯度的反应而产生的裂缝无法抑制，还必须有良好的施工技术和措施加以有效控制。高性能混凝土的耐久性必须对混凝土结构设计、材料选择、环境状态、配合比设计、相应的机械设备、施工工艺等作全面优化组合。应用新技术和新材料是高性能混凝土发展的必要之路。

2 高温天气对高性能混凝土的影响

高温天气是指夏季环境温度较高的情况，主要包括下述情形的组合：一是高的外界环境温度；二是高的混凝土温度；三是低的相对湿度；四是较大风速；五是强的阳光照射。上述天气条件可以发生在热带或干燥性气候地区中一年的任何时间，在其他地区则常常发生在夏季。在春季和秋季，由于24 h之内的温差变化相当大，在混凝土浇筑过程中，因温度变化而导致混凝土收缩产生的早期裂痕也相当严重。

众所周知，混凝土遭受高温后会引起物理变化，包括由于热膨胀、热收缩以及与失水相联系的蠕变所引起的一系列较大的体积变化，这些体积变化可引起较大的内应力并导致微裂缝和断裂。对于湿度较大的混凝土，遭受瞬时高温作用后，可导致混凝土的爆裂和潜在的灾难性事件，而高性能混凝土尤为严重。高温也会引起混凝土化学和微结构的变化，如水分的迁移（扩散、干燥）、增加的失（脱）水、界面的不相容以及坚硬的水泥浆体和骨料的化学分解，通常，所有这些变化都将引起混凝土性能的降低和不可逆变形的增加。

3 高（热）温条件下高性能混凝土施工控制要点

3.1 施工准备阶段

3.1.1 考虑到夏（热）期施工对新拌混凝土和硬化混凝土造成的影响，应及时对混凝土配合比进行调整，必要时应提前重新选定混凝土配合比，并从原材料、施工工艺上采取温控措施，加强控制。

3.1.2为了降低原材料进入搅拌机的温度。夏（热）期施工时应对原材料，诸如水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂等进行遮阳或降温处理。

3.1.3 夏（热）期施工时根据设计或规范要求的混凝土入模温度、当地气温，通过热工计算确定原材料（砂、石、水泥、粉煤灰、外加剂等）和拌合用水进入搅拌机的温度。

3.1.4 施工配合比调整。夏（热）期混凝土施工应根据不同的施工环境和工程结构进行适当调整，选择合理的夏期施工配合比。

3.1.5 检验人员和施工人员培训。一是加强混凝土耐久性检验人员在温控机理和致裂温度等方面知识的培训。二是加强对施工人员有关夏（热）期混凝土施工要点的培训。

3.2 搅拌

高温天气对高性能混凝土搅拌的影响主要有以下几个方面：拌合水量的增加；混凝土流动性下降快，因而要求现场施工水量增加；混凝土凝固速率的增加，从而增加了摊铺、压实及成形的困难；收缩裂缝产生可能性加大；控制气泡状空气存在于混凝土中的难度增加。对此，施工中可以采取如下措施：1）对混凝土搅拌站的搅拌设备采取遮阳、降温措施，并尽量缩短混凝土搅拌时间；2）根据需要，对于预冷拌合物，可以采取碎冰代替部分水，或采取在拌和混凝土中直接喷入液氮是更有效、简便的方法；3）为降低混凝土的出机温度，保证混凝土的人模温度不大于30℃，施工时混凝土搅拌宜尽可能在棚内或气温较低时（傍晚或夜间）进行。

3.3 运输

最好采用混凝土运输车运输混凝土，夏（热）期施工时还应对混凝土运输车（混凝土输送设备）采取防晒隔热措施，并尽可能减少混凝土的转载次数和运输时间。夏季施工应保证混凝土运输能力和搅拌能力相匹配，以保证浇筑工作的连续性，防止结构出现施工缝。气温较高时，应经常测定混凝土坍落度的损失情况，以调整运输时间、滞留时间及采取其他特殊措施，保证混凝土泵送入模的坍落度。运输混凝土过程中宜慢速搅拌混凝土，严禁在运输过程中加水搅拌。

3.4 浇筑

需注意如下几点：1）是夏（热）期浇筑混凝土前，应做好充分准备，备足施工设备，保证连续进行浇筑。混凝土从搅拌机到入模的传递时间及浇筑时间要尽量缩短，并尽快开始养护。2）混凝土入模温度不得高于30℃。3）夏（热）期施工时在混凝土浇筑地，应测定拌合物坍落度、入模温度、含气量、水胶比、泌水率等。4）宜选择在一天温度较低的时间内进行。5）浇筑大体积混凝土结构（或构件最小断面尺寸在800 mm以上的结构）前，应根据结构截面尺寸大小预先采取必要的降温防裂措施。6）在混凝土浇筑前应通过试验确定在最高气温下混凝土分层浇筑的覆盖时间，并在浇筑过程中严格执行。7）混凝土浇筑前应将模板或基底喷水润湿，浇筑须连续行。8）夏季预应力混凝土箱梁浇筑时间不宜超过6h，最长不得超过混凝土的初凝时间。

3.5 养护及拆模

1）适宜的湿度、温度及时间总称养护三大要素，因此，浇筑完的混凝土暴露面应采取遮阳和挡风、保湿措施，以控制温度和干热风的影响。2）混凝土带模养护期间混凝土的内部最高温度不宜大于65℃，混凝土内部温度和表面温度之差、表面温度和环境温度之差不宜大于20℃（墩台、梁体混凝土不宜大于15℃），养护用水温度和混凝土表面温度之差不得大于15℃。3）混凝土拆模时，混凝土芯部温度和表层温度之差、表层温度和环境温度之差不得大于20℃。4）拆除模板的同时应对构件进行包裹养护（最好的方法是薄膜加草袋）。5）在混凝土浇筑完后，及时进行混凝土的养护，保证混凝土表面随时处于潮湿状态，避免干湿交替。保持潮湿状态最少7d，掺有矿物掺合料的混凝土比不掺的应适当延长养护时间。6）混凝土养护期间，应对有代表性的结构（大体积承台、实心墩及预制箱梁）采取合理的测温方式进行温度监控。7）对龄期较早的混凝土采取洒水养护时，如操作间断会使混凝土忽湿忽干，易造成龟裂，所以在一定时间内要保持湿润。

总之，高温给高性能混凝土施工带来许多不利因素，施工中，我们要清醒地认识到这些问题给混凝土结构物造成的影响，通过采取合理等措施，尽量减少高温影响，保障工程的顺利进行。

参考文献：

【1】刘书锋，高性能混凝土的施工及养护研究【J】.山西建筑，2010，（18）：130-131.

【2】苏建伟.高性能混凝土施工总结【J】.山西建筑，2009，35（7）：166-167.

高温条件下如何做好猪场的管理篇3

高温下猪的主要表现:减少活动性、靠墙周边趴卧、猪舍不清洁、腹部贴地趴卧、采食量减少、消瘦、毛色差、呼吸急促。

高温对哺乳母猪的影响:正常每分钟呼吸35～40次;热应激时达到45～100次;日采食量下降0.5～2千克, 母猪体重严重下降;母猪奶水差, 断奶仔猪体重轻, 严重地影响到仔猪的健康;断奶至发情间隔延长;产程延长, 死胎增多;产后母猪易患子宫炎、阴道炎, 发情不明显, 受胎率降低;母猪转栏应激大, 易造成死亡, 特别是后备猪。

高温对妊娠母猪的影响:采食量下降;体质下降、产程延长、死胎数增加、产仔数减少、初生重降低、产弱仔数增多;抗病能力降低, 流产、产死胎现象增加等。

热应激干扰了妊娠母猪正常的内分泌机能, 高温下母猪子宫内分泌功能失调, 干扰孕酮和雌二醇分泌平衡, 导致排卵的数量和质量都明显下降, 同时外周血液循环加强, 使身体内部的血液供应量减少, 影响蛋白质合成, 使胚胎营养不足, 可能是导致胚胎存活率下降的原因。

高温对公猪的影响:公猪在33℃的温度下72小时, 15～20天后精子活力下降、活精减少、畸形率增加, 精液品质下降, 泻精量减少。热应激2～7周后, 繁殖性能下降、公猪性欲下降, 精子品质不良, 配种受胎率将明显下降并影响达三个月之久。体重越大, 单位体重表皮蒸发热量的面积越小, 热应激的危害越大。

高温对生产育肥猪的影响:有研究表明高温季节时生长育肥猪产生保护性反应, 猪的代谢降低, 肌肉组织的蛋白质合成减少, 分解增加脂肪组织的脂解作用加强, 脂肪合成减少, 血糖升高, 机体出现负氮平衡, 生长停止。

有研究表明:每高于最舒适温度2.8C, 采食量下降10%～15%, 日增重下降10%～15%。

高温高湿对整个猪群的影响:高温高湿情况下, 猪体表面的水蒸汽分压力与空气中的水蒸汽分压力之差减少, 使蒸发散热量降低, 猪体散热更为困难, 从而加剧了猪的热应激。利于各种病原微生物、寄生虫的繁殖, 使猪发病率增加、病情加重;猪易患疥鲜、湿疹等皮肤病, 易造成仔猪副伤寒、仔猪下痢、猪瘟、猪链球菌病、副猪嗜血杆病、猪丹毒等传染病的流行。

高温易引起有害气体对猪群的影响:产生的有害气体主要是氨气、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳, 这些气体的超标会引起猪群采食量下降;生长速度下降;产仔数下降、出生体重轻;产死胎数增多, 妊娠晚期流产;引起猪群呼吸道及其他方面疾病。

高温干燥条件下尘埃与微生物对猪群的影响:灰尘主要来自飞扬的饲料粉末和清扫圈舍时扬起的尘土及猪体脱落的皮屑等有机物。灰尘主要对猪的呼吸系统造成危害, 直径>10微米的灰尘颗粒, 多停留在猪的鼻腔内;直径在5～10微米的颗粒可进入猪的支气管;直径<5微米的颗粒可到达细支气管和肺泡。灰尘对鼻黏膜、气管和支气管产生刺激, 使猪患呼吸道疾病, 而且由于灰尘中含有有机物使微生物附着在上面繁殖, 增加猪患病的机率。

2 应对策略

2.1 规范夏季的操作规程

(1) 规范夏季饲喂时间:晚上7点、夜间11点、凌晨5点进行, 每晚喂3次。白天不喂饲料; (2) 随时检查饮用水的供应情况, 千万不能断水; (3) 种猪变干料为潮拌料 (现拌现喂, 防止变馊) , 增加适口性; (4) 调整母猪产仔时间, 使母猪在夜间凉快时集中产仔。例如:将预产期111～114天待产母猪于晚11时每头肌肉注射氯前列烯醇2毫升, 则次日夜间1时到早晨7时前的6小时内产仔, 产仔率为80%; (5) 加强母猪产仔监护, 对难产的母猪要及时处置; (6) 缩短母猪分娩时间, 在产下3～4头仔猪时肌肉注射催产素或缩宫素; (7) 仔猪转群, 母猪上、下床或要出场的种猪和肥猪应安排在早、晚凉快时进行; (8) 产仔舍、培育舍实行干清粪, 尽量不要用大量水冲圈, 防止湿度过大, 猪只闷热, 影响猪体散热; (9) 有条件的猪场可减少饲养密度10%左右; (10) 公猪在非配种日或配种前每日淋浴1～2次, 特别是对睾丸, 包皮通过冲洗可降温, 利于精子产生, 配种时间安排在早6:00～8:00, 晚19:00～21:00进行。

2.2 降低舍内环境的温湿度

在猪舍建筑设计上对小环境进行控制, 屋顶、墙壁和猪栏地面要保温隔热性能好。屋顶:采用导热系数小的建筑材料, 使热辐射不能穿过屋顶;可采用加顶棚的形式, 用中间的空气阻隔热辐射;也可将顶棚和屋顶之间变成通风屋顶, 并设进风口和排风口, 以降低辐射热向猪舍的传导。自然通风可以带走舍内一部分热量。自然通风良好, 猪舍之间要保持适当距离, 一般为屋檐高度的3～5倍, 猪舍要有足够大的进风口和排风口。还应有天窗和地窗。但是, 当舍内温度低于舍外温度时, 仅通过自然通风带走舍内热量、使舍内温度进一步降低是不可能的。必须在猪体周围形成适宜气流, 才能促进猪体的蒸发散热。此时, 可利用风机加强通风。湿帘降温法:可使舍内降温达5℃～7℃。但这种方法会增加舍内湿度。采用冷水降温时, 必须加强猪舍除湿。

除了以上几种降温的方法, 还有:

喷雾降温, 可降低舍温2℃～3℃:舍内喷雾降温, 一般每10～30分钟喷雾2分钟, 喷雾必须配合使用风机或风扇, 才能收到预期效果。

冷气降温:使进入猪舍的空气预先经过有冷水、冰、干冰等致冷物的密闭容器, 遇冷而降低舍内温度, 这样不会加大舍内湿度。此外, 还可采用土和空气热交换的降温方法, 让空气进入舍内之前先通过地下隧道或冷却管道, 其冷却效果与管道长度、深度、导热性、通风流速、土壤性质等有关。

充足的饮水与通风:饮水对猪的降温和营养摄入均具有重要意义, 夏季高温季节必须保证猪的充足饮水。通风是降低有害气体造成危害的关键, 我们可以选择冷风机、湿帘风机加强舍内外空气流动, 采取加强通风的措施。

2.3 合理的饲养密度

夏季饲养密度不宜过大, 饲养过密, 对猪群的影响更大。在足够的饲养空间里, 猪只的咬斗情况减少, 生产性能可得到提高, 夏季更明显。仔猪饲养密度应为4头/平方米。肥育猪的饲养密度应随增重进行调整。随着猪只长大, 饲养密度应逐渐降低。肥育猪刚转入的时候 (23千克) , 饲养密度应为2头/平方米, 出栏时 (68千克上市) 时, 饲养密度应为1头/平方米。

2.4 提高日粮的营养水平

在保证饲料的全价性、适口性的前提下, 根据夏季采食量下降的实际情况, 适当提高日粮中营养物质的浓度, 在日粮中增添油脂、氨基酸、维生素和矿物质等。保证猪的充足饮水和多喂青绿多汁饲料。猪日粮中添加抗热应激物质, 如维生素C和小苏打等。

针对高温高湿天气设计制定适宜的夏季日粮配方标准, 建议夏季猪的营养见表2。

2.5 改变饲养方式

猪对颗粒料的摄取量高于粉料, 对湿拌料的摄取量高于颗粒料。夏季应特别提倡喂湿拌料, 但湿拌料一次不要拌得太多, 吃不完容易酸败变质。食槽中的剩料一定要清扫干净, 不能在料槽中长时间存放。对于非自由采食的猪群, 要少喂勤添, 日喂4次甚至更多。夏季在每天气温较低时 (如早晨或夜间) 饲喂。

2.6 确保舍内清洁卫生及严格消毒

夏季是猪场病原微生物生长与繁殖十分活跃的季节, 保持猪舍的清洁卫生与严格消毒是疫病传播途径, 杀灭或清除停留在猪体表存活病原体的最好办法。为了防止猪传染性疾病的发生必需重视猪舍的卫生与消毒工作。

2.7 合理的猪群保健

2.7.1 减少碳水化合物, 增加脂肪:炎热季节下提高饲粮营养浓度, 尽管采食量有所下降, 但净能和蛋白质摄入量显著增加, 母猪和仔猪的性能都得到改善。

2.7.2 调节饲粮蛋白质水平, 补充氨基酸:在热应激条件下, 将饲粮粗蛋白水平适当降低并补充氨基酸, 提高泌乳母猪的采食量、减少体重损失, 而且对仔猪的生长性能无影响。

2.7.3 添加维生素:热应激条件下给动物添加大量的维生素A、E、C等有助于动物抵御机体的热应激损伤, 从而减少热应激带来的危害, 缓解猪的热应激反应。

2.7.4 添加电解质:日粮中添加碳酸氢钠可以提高血液的缓冲能力, 维持机体酸碱平衡状态, 提高猪抗热应激能力。

2.8 夏季的疫病防控

2.8.1 首先对猪群的猪瘟、伪狂犬、乙脑三个病毒病的免疫效果进行抗体水平检测

抗体水平全合格, 预示着本场猪群应对“高热病”的能力较强, 也标志着蓝耳病病毒、圆环病毒等对本场的影响不大, 因而“高热病”给本场造成的威胁或损失不会太大。猪瘟、伪狂犬、乙脑三个病毒病的抗体水平参差不齐, 要考虑各个疫苗注射的是否可靠, 要考虑可能是蓝耳病毒、圆环病毒在本场处于活跃期, 从而影响了三个病毒病的免疫效果。哪一种抗体水平低补防哪一种, 三种都低时先补防猪瘟, 再补防乙脑, 最后补防伪狂犬, 育肥猪要在35日龄时做好伪狂犬的防疫工作, 伪狂犬在近年来60～70千克育肥猪当中症状表现有所抬头, 母猪中也会引起流产症状, 要引起重视。夏季猪场的蚊虫和苍蝇较多, 蚊蝇不但使猪只的正常休息受到影响, 使其变得烦躁不安, 也会传播疾病。因此夏季一定要注意猪舍内的环境卫生, 在饲料中加入异丙氨嗪, 可以有效的控制猪舍内苍蝇。夏季重点的疫病防控, 还是细菌性疾病的防控, 在做好各项管理与卫生、消毒的同时, 也要做好药物预防。

2.8.2 药物预防方案供参考

公猪每吨饲料:格拉姆 (主要成分:抗菌肽) 3000克+仔多多 (主要成分:亚硒酸钠VE粉) 500克;

母猪每吨饲料:氨基维他500克+康舒密 (主要成分:磺胺氯哒嗪纳) 350克+碳酸氢钠1500克;泌乳进 (主要成分:氨基酸、维生素、饲料添加剂) 1000克+15%金霉素2000克+格拉姆3000克;

断奶仔猪添加1周:每100千克饲料添加2%纽氟罗 (主要成分:氟苯尼考) 100克+特补 (主要成分:富含铁元素的微量元素) 100克+爱猪强 (主要成分:甘胺酸螯合铁) 50克;

保育每吨饲料:特补2000克+爱猪强1000克+支原净150克+益安舒 (主要成分:石膏、地黄、水牛角、黄连、栀子等) 400克;一水柠檬酸2000克+双头孢500克+金霉素2000克;2%纽氟罗2000克+格拉姆3000克;

高温火灾条件下篇4

关键词：高温干燥;大体积混凝土;抗裂缝施工技术;注意事项

以新疆为例，地处中国西北的新疆，夏季空气干燥，温度高。日照时间长，水分蒸发也快。在建筑施工过程中，施工人员也会经常遇到这样的高温天气，导致混凝土可能出现凝结速度加快，降低混凝土的强度，这时在施工过程中，就需要进行混凝土的维护工作，小心作业。避免在高温干燥条件下混凝土出现裂缝，施工人员也需要做好预防措施，提前制定好一套科学、合理的应对大体积混泥土裂缝施工技术的方案，保证施工的正常进行，维护建筑物的稳固。

一、大体积混凝土温度发展过程

首先需要对大体积的混凝土的温度变化过程做出分析，大体积混泥土受到温度的影响，在内部结构产生变化的过程如图所示。在混凝土刚开始完成浇筑的时候处于最低温，设为TP，假设混凝土的散热性能比较差，混泥土的结构就会发生变化，处于绝热状态，混凝土的温度也会相应的发生变化，呈现上升的趋势，图中的虚线就显示了这一变化;在实际施工过程中，混凝土的结构体的侧面和顶面会影响混泥土热量的存储，导致保温效果的下降。这时混泥土的温度就会出现如图中实线所示的变化，混凝土温度达到TP+TR的最高值后温度就开始逐渐降低，TR是水泥水化热温度。可是，在这个过程中，也会出现特殊现象，分层浇筑的混凝土，因为刚浇筑好的混泥土导致覆盖层新混凝土中水化热发生变化，混凝土的温度呈现出先上升，到达温度峰值后，再下降的趋势。这时如果距离混凝土结构侧面比较远，混凝土的温度先是上升到最高值TF，然后其温度会慢慢降低。如果出现混凝土的结构侧面较近的现象，那么其温度还会受到外界因素的影响，温度变化呈现波动下降的趋势，如图2中的实线所示：

图2 大体积混泥土温度发展过程

二、高温干燥条件下混凝土的表现

高温干燥条件下的混凝土会依据天气状况的不同产生变化，第一，当在温度较高，气候炎热的环境下，混凝土一开始会失水从而导致其表面产生裂痕：第二，在温度过高的环境里，混凝土一开始凝结的速度较快，但是其内部的收缩应力增加速较快，而混凝土的强度增加速度较慢，这样就很容易导致混凝土的预防收缩应力的性能变差，也容易产生裂缝;第三，在高温干燥条件下，混凝土一开始的强度增加的很快，但是这会影响其早期强化的过程。混凝土结构内部在外部环境的影响下回出现三种情况;一是混凝土完成浇筑后，前期的混凝土因为早期强化过程的不完善，容易产生裂缝;二是混凝土的构件的厚薄程度也会影响混凝土产生裂缝，混凝土的构件越薄，其产生裂缝的几率越大;三是越是大面积的混凝土越是容易产生裂缝。

三、大体积混泥土产生裂缝的因素及温度控制的方法

大体积混凝土出现裂缝是温度升高，体积膨胀，而产生裂缝。混凝土产生裂缝的具体过程是混凝土内部温度升高导致膨胀，而受到外部环境的影响，表面却处于冷却和收缩的状态，内外温度的差异作用下，就会在混凝土的表面产生拉力，从而产生裂缝。裂缝的宽度是由热的混凝土内部和冷的混凝土外表面之间的温度差决定的，温差大时，裂缝的宽度就大，温差小时，裂缝的宽度就小。但是要想防止这种大体积的混凝土裂缝可以通过重视温度调控。合理调节混凝土的温度，注意改善影响混凝土的各种因素，比如外部环境，内部结构来达到预防混凝土产生裂缝的目的。施工人员由其要注意重要部位的温度，一旦重要部位的温度超过温控范围，也可能产生裂缝。

四、保证混凝土的养护质量

保温养护混凝土非常重要，首先，这是因为保温养护可以达到降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差的目的，从而可以灵活降低混凝土块体的控制力。这种方法是从降低混凝土浇筑块体的降温速度开始的，然后充分利用混凝土的抗拉强度，让大体积的混凝土块体能够承受较大的约束力，从而增强其抗裂缝能力。其次，可以从源头着手，适当提高养护环境温度要想减少内外温差、应适当提高养护环境温度，缓解降温速度，减小温度应力，也可以通过改善混凝土的强度，加大其应力松弛作用。这样一来，一方面可以避免塑性收缩的产生，这种塑性收缩是因为混凝土表面干裂而产生，具有较大的危害性。在混凝土养护期间，应该保持混凝土的表面温度和其中心温度有一个合理的温差，控制在25%以内。在浇筑混凝土的过程中，当遇到大风大雨等恶劣天气，应该做好混凝土的遮盖工作，同时使周边的明沟保持畅通，从而有利于明沟的排水，确保混凝土的浇灌工作能顺利进行。最后，对现浇板浇捣也是一个十分重要的工作，养护好现浇板浇捣，就可以增强混凝土的强度，使其在硬化过程中，就算缺水，也不会产生裂缝。

五、高温干燥条件下混凝土抗裂缝施工过程中的注意事项

在混凝土砼拌、运输过程中，应该做到：一是使用减水剂或者粉煤灰，而不是普通的水泥，这样可以节约水泥的用量，也可以在浇筑混凝土的过程中，增加其密度和增大其骨料粒径;而是如果混凝土搅和物与施工地点距离较远，超过规定的运输距离500m，就可以采用缓凝剂，控制好混凝土的形成时间，在加入缓凝剂时也应该注意其用量，掺入合适的剂量;三是应该做好预防措施，准备好高效的减水剂，还有较高坍落度的砼拌和物，两者相互配合，以达到平衡的效果;四是在施工规范要求的前提下，尽量使用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

结束语：

在高温干燥条件下，大体积混泥土极易出现裂缝，而混泥土裂缝不仅损害建筑物的抗渗能力，还会影响建筑物的使用寿命。因此对于高温干燥条件下大体积混泥土抗裂缝施工技术以及注意事项的探讨非常重要，提出科学、合理的大体积混泥土抗裂缝施工技术，以保证建筑物和构件的稳定和安全。

参考文献：

[1]侯智安.淺议高温干燥条件下大体积混凝土抗裂缝施工技术及注意事项[J].大陆桥视野，2012，（18）

[2]刘保卫.大体积混凝土开裂的预防[J].建筑工人，2010（5）

高温条件下合金零件切削的工艺研究篇5

1 Incone1625的主要特点

Incone1625为镍铬钼合金, 它的化学元素含量如表1所示。其特性为无论在低温条件下, 还是高达1000℃的高温其拉伸性、抗氧化性、抗疲劳性及耐蚀性都较好, 并且, 在盐雾气氛下, Incone1625都可以耐应力腐蚀。在该合金中含有少量的铌和钽, 主要用于加强该合金的硬度, 因此, 不需经过热处理, 该合金便可以获得强度非常高。将Mo、Cr加入到镍中, 可以使其耐酸性提高很多, 从而能够让该合金能够在多种严酷的酸性环境中抵御腐蚀, 尤其是在耐裂隙腐蚀和斑点腐蚀方面提高很多。该合金被广泛用于航空领域、化工工业、污染控制设备和核反应设备等。

2 切削加工高温合金的特点

现在, 业内公认的最难加工的材料之一便是高温合金。如果45钢的加工性为100%, 这高温合金只有5%～20%的相对加工性则。

高温合金切削加工的主要特点有: (1) 需要切削普通合金钢材的2～5倍的切削力来对其进行切削。 (2) 其切削过程中产生很高的温度。当在对高温合金进行切削时, 此过程产生的塑性变形较大, 工件与刀具的摩擦强烈, 使得切削力大增, 所以切削时会产生大量热量。而且高温合金的导热系数小, 因此散热性较差。这样的高温不仅可以加大刀具的氧化磨损和扩散磨损, 同时还能造成工件的热变形的产生, 因此不易控制其尺寸和形状的精度。 (3) 有比较严重的加工硬化问题。当对塑性变形区进行切削时产生严重的晶格畸变现象, 从而造成已加工表面的冷硬化。 (4) 容易磨损刀具。由于加工硬化严重, 并且在高温合金中含有微观的硬质点, 造成刀具加速磨损, 甚至肯能有崩刀的现象出现。

因为有以上切削难点存在, 应该选择具有较高的红硬性、较高的强度、良好的韧性和耐磨性、较高的抗粘接能力和导热性以及较低的化学亲和性等特点的材料制作的刀具来对切削高温合金。本文研究了硬质涂层刀具在Ineone1625材料零件上的切削试验以及刀具的寿命, 其中主要对Ti N、Ti ALN、和Ti CN涂层进行研究。

3 硬质涂层刀具的性能特点及加工工艺方案确定

3.1 刀具的硬质涂层技术

刀具的硬质涂层技术是在刀具表面加上一层几微米到十几微米厚的硬质薄膜, 薄膜主要通过物理或化学气相沉淀的方法获得, 其特点为硬度高、耐高温、润滑性好, 因此让刀具具有优良的切削力学性能, 对切削的效率可以大幅地提高, 同时对加工表面的质量进行了大幅地提高。涂层技术可以在合适的参数配合运用下实现高精、高效、高速的加工效果。

刀具涂层技术主要分为化学气相沉淀 (CVD) 与物理气相沉淀技术 (PVD) 两大类。

其中CVD技术是通过对刀具表面和相界面在一定的温度和真空度下进行分解、化合等反应, 在刀具的表面最终生成一层或者几层均匀一致的化合物薄膜层。

PVD技术, 即物理气相沉淀过程, 该过程是将在放电和真空条件下经过“蒸发和溅射”后的固态反应物与通入的反应气体进行电离、复合及反应沉淀等物理过程, 最后将一层均匀一致的硬质涂层以及其复合涂层形成在刀具的表面。

PVD涂层硬质合金刀具在刀具供应商所提供的资料和相关的文献中记录, 可以用其对高温合金进行加工。不过, 加工具体的Ineone1625零件, 需要再考虑刀具使用寿命最优化的基础上对刀具涂层的选择和加工参数的确定进行试验验证。

3.2 零件加工工艺方案

3.2.1 根据Ineone1625材料的加工特点和零件图纸精度要求及主要加工难点, 确定加工工艺方案。

(1) Ineone1625材料是难以加工的材料, 加工硬化比较严重, 容易磨损刀具; (2) 主要加工精度要求见图1所示; (3) 主要加工难点:

加工工艺方案:粗车内外圆及端面-半精车内外圆及端面-钻端面螺纹底孔-攻螺纹去毛刺-精车内孔及端面-磨外圆

3.2.2 主要加工步骤切削参数如表2所示。

选择合理的刀具和切削参数及加工工艺方案的工艺步骤对工件进行加工, 其结果满足了图纸的设计要求。

4 试验结果

在对高温合金Incone1625材料的连接轴进行加工的过程中, 采用上述加工工艺方案进行加工, 使加工效率有了大幅度的提高。特别是机夹可转位刀片的广泛应用, 使涂层硬质合金刀具应用越来越多, 硬质合金涂层后切削所用的时间也明显的减少。涂层刀具的共同特点是硬度高, 化学稳定性好, 摩擦系数小, 因而切削力和切削温度都较低, 显著提高了刀具的切削性能, 涂层硬质合金的耐用度比不涂层硬质合金的耐用度至少提高1～3倍。

具有Ti ALN PVD复合涂层的刀具更适合于加工切削Incone1625。通过复合涂层可以增强刀刃的红硬性、耐磨性和基体之间的附着力等, 而且能使耐机械冲击提高, 从而对切削的寿命进行大幅提高。

5 结束语

采用涂层硬质合金刀具和合理切削参数及加工方案, 克服了Incone1625材料加工难点, 满足了零件的设计要求, 提高了刀具使用寿命, 节省了其加工成本。

参考文献

[1]任敬心, 杨茂奎.《镍基高温合金的磨削特征》.航空学报, 1997.06期.

[2]郑文虎, 张玉林.《难切削材料加工技术问答》.北京:北京出版社, 2001.

紫铜在中高温条件下的腐蚀行为篇6

众多腐蚀中大气腐蚀最普遍,因为金属制品无论在加工、运输和储存保管过程中都与大气接触,时刻都有产生大气腐蚀的条件,而大气环境腐蚀的影响因素很多,作用复杂,反映的信息交错重叠,有的还随地区、时间条件的变化而变化,给确定合理的大气环境腐蚀评价体系带来了很大难度[4,5,6,7]。从许多不同的实验结果来看,不同环境下使用的紫铜,其大气腐蚀相差很大,采用以往一种通用的大气腐蚀试验来预测紫铜在使用条件下的性能是不可行的。因此,正确评价大气环境腐蚀性是一个具有现实意义和理论意义的研究内容。根据紫铜的失效条件分析,可将紫铜的腐蚀方式归纳为温度、湿度和污染环境3大类[8],笔者着重研究了紫铜在中高温条件下的腐蚀行为,为进一步研究铜在电子产品中的大气腐蚀机理提供了参考依据。

1 实验

1.1 实验步骤

试样为10mm×10mm×1mm紫铜(主要参数见表1),用240#的砂纸在机械磨光机上打磨;再用600#和1000#的砂纸打磨;打磨后的紫铜样品用SiC抛光膏(粒度为600~1000)抛光;抛光后的紫铜样品先后用去离子水大量冲洗,再用丙酮在超声波清洗机内除油清洗;清洗洁净的紫铜样品用吹风机吹干,吹干后保存于用硅胶密封的干燥器中至少24h;采用FA-2104型电子天平称量样品的初始质量,精确至小数点后第四位;用游标卡尺测量样品的长、宽、高,并记录每个样品的总表面积。

在相对湿度55%~70%的条件下模拟电子产品中紫铜的腐蚀,将处理后的紫铜样品(洁净紫铜和沉积5% NaCl的紫铜)分别放在上海实验仪器厂有限公司生产的401B型空气热老化试验箱内于不同温度(80℃和50℃)进行腐蚀实验。根据标准GB/T 2423.51-2000电工电子产品环境实验,设定实验取样时间为3d、7d、14d、21d。

1.2 除锈

将质量浓度为1.84g/mL的浓硫酸配制成质量分数为10%的稀硫酸溶液;用蒸馏水大量冲洗样品上残留的NaCl,热风吹干;将样品分别放入稀硫酸溶液中浸泡1~3min,取出后用蒸馏水冲洗干净,热风吹干[9];称重,记录数据。

1.3 测试方法

采用Olympus BX51M型显微镜对腐蚀后紫铜表面的形貌进行显微分析。采用X射线衍射仪鉴定腐蚀产物,用Rigaku D/max-2400衍射仪(日本)进行测试,用Cu Ka辐射分段扫描。

2 结果与讨论

2.1 腐蚀动力学

根据腐蚀速率计算公式计算紫铜的腐蚀速率[10]:

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式中:v为紫铜的腐蚀速度(g/(m2·h));w0为紫铜腐蚀前的质量(g);w1为腐蚀并经除去腐蚀产物后紫铜的质量(g);S为紫铜暴露在腐蚀环境中的表面积(m2);t为紫铜暴露时间(h)。

根据腐蚀速率模拟腐蚀层的动力学规律,其曲线遵循幂定律:

P=atb

式中:P为单位面积失重(g);a为常数;t为暴露时间(h);b为常数。

图1为紫铜单位面积质量损失与暴露时间的拟合关系。由拟合曲线可以看出,紫铜的质量损失量均随着暴露时间的延长呈非线性增加,拟合曲线斜率较大,表明在不同条件下紫铜腐蚀产物的保护性较弱,拟合曲线常数值见表2。

由图1可知,在暴露时间相同的条件下,80℃、沉积5% NaCl紫铜的质量损失量最大,其后依次为50℃、沉积5%NaCl紫铜的质量损失量,80℃、不沉积盐紫铜的质量损失量,50℃、不沉积盐紫铜的质量损失量。即经5%NaCl沉积后的紫铜和洁净紫铜,在暴露时间相同的条件下,温度越高,质量损失量越大,腐蚀越严重。

拟合公式undefined=ai·tbi中a3>a4≫a1>a2,说明经5% NaCl沉积后的紫铜在暴露时间相同的条件下,温度越高,腐蚀速率越大,腐蚀就越严重;洁净的紫铜在暴露时间相同的条件下,温度越高,腐蚀速率越大,腐蚀也越严重。即温度越高对紫铜的腐蚀越重。a3、a4远大于a1、a2,说明经盐沉积后的紫铜其腐蚀速率大于洁净的紫铜,同样也证明Cl-的存在加剧了紫铜的腐蚀。

2.2 腐蚀形貌

图2为经5% NaCl沉积后的紫铜在不同温度下的显微照片。由图2可以看出,在80℃、沉积5% NaCl条件下,紫铜暴露21d后腐蚀最严重,暴露3d后腐蚀最轻。随着暴露时间的延长,紫铜的腐蚀程度越来越大,腐蚀越来越严重。随着暴露时间的延长,试样表面形成红棕色腐蚀产物层,随暴露时间的进一步延长,腐蚀产物的颜色变暗,并有少量绿色产物附着在表面,绿色腐蚀产物不断增加,最终布满整个表面,绿色腐蚀产物比较疏松,可见明显的腐蚀坑。在沉积5% NaCl条件下,紫铜暴露后产物的腐蚀是沿着盐粒沉积区开始发生的,随着暴露时间的进一步延长,腐蚀向其临近的区域扩展。因此,盐沉积区开始发生腐蚀时仍有部分区域未发生腐蚀。由图2还可以看出,紫铜表面遭到了严重腐蚀,表面被蓝绿色腐蚀产物所覆盖,并且可以看到腐蚀产物表面的蚀孔。反应过程可能是Cl-首先吸附在金属表面,紫铜表面膜形成时进入膜中,膜中一些Cl-先到达界面某些位置的铜优先发生分解,从而导致局部的优先被破坏。

2.3 结构分析

图3为80℃时洁净紫铜腐蚀产物的XRD图,可以看出,出现了氧化亚铜的特征峰。所以,紫铜在80℃时的腐蚀产物主要是氧化亚铜。

图4为中高温条件下沉积盐试样腐蚀产物的XRD图,可以看出,样品表面也出现了氧化亚铜的特征峰,并出现了碱式氯化铜的特征峰。所以,中高温条件下在有氯离子存在的介质中紫铜的腐蚀产物主要是氧化亚铜和碱式氯化铜。

由图3、图4可知,中高温条件下,洁净紫铜的腐蚀产物为氯化亚铜,当存在氯离子时还有碱式氯化铜生成,并且温度越高生成的碱式氯化铜的强度越大,即生成的碱式氯化铜越多。在较低温(50℃)、沉积5% NaCl条件下紫铜腐蚀产物中有Cu(OH)Cl生成。

2.4 腐蚀机理

铜绿中最常见的腐蚀产物是Cu2O,同时Cu2O也是铜暴露在大气中最先形成的一种产物。Cu2O具有高度对称的立方结构,每个金属原子周围都有2个氧原子,每个氧原子被铜原子的四面体围绕,而且Cu2O不溶于水,微溶于酸[11]。Cu2O层具有保护性,由于腐蚀气体和大气微粒沉积,Cu2O的保护性会逐渐减弱[12]。

Cu2O在一定条件下会转化为其它物质,Strandberg[13]的研究表明,经预处理的Cu2O在潮湿空气中与NaCl反应生成碱式氯化铜。Cu2O经溶解会产生Cu+,随后通过溶解、离子配对和再沉积步骤形成Cu2Cl(OH)3[14]。

铜属半贵金属,与平衡氢电极相比具有较正的电位,但与氧电极电位相比又较负,所以在大多数腐蚀条件下可能进行阴极吸氧腐蚀。

阳极反应,金属铜以离子的形式进入电解液中,并把电子留在金属中,电子从阳极流到阴极,即:

Cu→Cu++e -

阴极反应,氧通过扩散或对流到达阴极表面吸收金属中的剩余电子而形成氢氧根离子,即:

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洁净紫铜的腐蚀产物为Cu2O,即:

2Cu++OH-→CuOH

2CuOH→Cu2O+H2O

沉积氯化钠后的紫铜在氯化钠离解同时形成 Cu(OH)-Cl 和 Cu2Cl(OH)3的腐蚀产物,即:

2Cu2++Cl-+3OH-→Cu2Cl(OH)3

Cu2++Cl-+OH-→Cu(OH)Cl

氯离子的半径很小,穿透能力强,容易穿过金属表面的腐蚀产物层,引起内层金属的腐蚀,并逐步形成易溶解的金属氯化物,最终达到一种动态平衡,以一定的腐蚀速度进行。

3 结论

(1)50℃和80℃时,经5% NaCl沉积后的紫铜和洁净紫铜,在暴露时间相同的条件下,温度越高,腐蚀速率越大,腐蚀就越严重。将紫铜在模拟实验中的质量损失与暴露时间进行非线性拟合可以看到,紫铜的质量损失随暴露时间的延长呈非线性增加,拟合曲线斜率较大,紫铜腐蚀后产物具有的保护性较弱。紫铜经盐沉积后,其腐蚀速率大于洁净紫铜,说明Cl-的存在加剧了紫铜的腐蚀。

(2)经XRD分析可知,50℃和80℃时洁净紫铜的腐蚀产物为氧化亚铜,在含有氯离子介质中紫铜的腐蚀产物主要为氧化亚铜和碱式氯化铜。

摘要：分别在(80±1)℃和(50±1)℃条件下研究紫铜及其沉积NaCl盐后的腐蚀行为,揭示了中高温条件下温度对电子产品中铜腐蚀的影响规律,通过失重法、Olympus BX51M显微镜、X射线衍射等手段进行表征。结果表明,紫铜单位面积失重量随暴露时间的延长而增加,但其腐蚀速率随时间的延长而逐渐减小,最后趋于平缓。随着环境温度的升高,紫铜的腐蚀速率会增大。经盐沉积后的紫铜,其腐蚀速率大于洁净的紫铜,说明氯离子加剧了紫铜的腐蚀。经盐沉积后的紫铜在盐粒沉积区开始发生腐蚀,随着时间的延长扩展到其临近区域。对腐蚀产物结构的测定表明,紫铜暴露在大气中其腐蚀产物主要是由氧化亚铜组成,而沉积盐后的紫铜其腐蚀产物主要是由氧化亚铜、碱式氯化铜组成,故腐蚀更严重。

高温条件下的碾压混凝土施工技术篇7

针对高温气候条件下的施工主要采取的技术措施:

1 外加剂的选用

针对碾压混凝土坝高气温条件下连续施工的特点, 首先要改善和延长碾压混凝土拌和物的初凝时间, 比较了不同的高效缓凝剂对碾压混凝土拌和物缓凝的作用效果, 研究掺用高效缓凝减水剂对碾压混凝土物理力学性能的影响。长期试验和较多工程实践表明, 掺用高温型缓凝高效剂效果显著、施工方便, 是一种有效的高气温施工措施。

2 降低浇筑温度, 增加拌和用水量和控制VC值

2.1 降低混凝土的浇筑温度

1) 在高气温环境条件下, 尽量避开白天高温时段 (11:00~16:00) 施工, 做好开仓准备, 抢阴天、夜间施工, 以减少预冷混凝土的温度回升, 从而降低碾压混凝土的浇筑温度。

2) 混凝土料仓搭设敞开式遮阳雨篷。

3) 在水泥和煤灰储罐顶部、罐身外围环形布置塑料花管喷水, 对粉罐进行淋水降温处理。

4) 上料皮带机搭设敞开式遮阳篷。

5) 晴天气温超过25℃或工区风速达到1.5m/s时, 砼开仓前半小时应对仓面进行喷雾降温。在完成砼浇筑6小时后, 方能改用其它砼养护方式或措施, 养护至上一层混凝土开始浇筑 (或28d) 。喷雾用水采用基坑内渗出的洁净地下水。

6) 日平均气温在25℃以上时 (含25℃) , 应严格按高气温条件下经现场试验确定的直接铺筑允许间隔时间施工, 一般不超过5h。

2.2 增加拌和用水量和控制VC值

在高气温环境下, 碾压混凝土拌和物摊铺后, 表层碾压混凝土拌和物由于失水迅速而使VC值增大, 混凝土初凝时间缩短, 以致难以碾压密实。因此, 可适当增加拌和用水量, 降低出机口的VC值, 为RCC值的增长留有余地, 从而保证碾压混凝土的施工质量。

3 斜层平推法施工

1) 高气温环境待浇混凝土仓面面积大的情况下采用斜层平推法进行施工, 由于层面暴露时间短, 预冷混凝土的冷量损失也将减少;施工过程遇到降雨时, 临时保护的层面面积小, 同时有利于斜层表面排水, 对雨季施工同样有利, 因此, 在碾压混凝土坝处在高温多雨季节当中时应优先采用该方法。碾压混凝土坝在高气温、强烈日照的环境条件下, 碾压混凝土放置时间越长质量越差, 所以大幅度缩减层间间隔时间, 是提高层间结合质量的最有效、最彻底的措施。而采用斜层铺筑法, 浇筑作业面积比仓面面积小, 可以灵活地控制层间间隔时间的长短, 在质量控制上有着特殊重要的意义。

a.在进行斜层碾压的过程中每一仓块都要绘制详细的仓面设计, 仓面指挥长、质检员等必须在开仓前熟悉浇筑要领, 并按仓面设计的要求组织实施。b.浇筑工区测量员负责在周边模板上按浇筑要领图上的要求和测量放样, 在每隔10m画出碾压层控制线上, 标识桩号、高程和平仓控制线, 用于控制斜面摊铺层厚度。c.按1:10~1:15坡度放样。砂浆摊铺长度与碾压混凝土条带宽度相对应。d.下一层碾压混凝土开始前, 挖除坡脚放样线以外的碾压混凝土, 坡脚切除高度以切除到砂浆为准, 已初凝的混凝土料作废料处理。e.采用斜层平推法浇筑碾压混凝土时, “平推”方向可以为两种:一种方向垂直于坝轴线, 即碾压层面倾向上游, 混凝土浇筑从下游向上游推进;另一种是平行于坝轴线, 即碾压层面从一岸倾向另一岸。碾压混凝土铺筑层以固定方向逐条带铺筑。坝体迎水面8~15m范围内, 平仓、碾压方向应与坝轴线方向平行。

2) 开仓段碾压混凝土施工。碾压混凝土拌和料运输到仓面, 按规定的尺寸和规定的顺序进行开仓段施工, 其要领在于减少每个铺筑层在斜层前进方向上的厚度, 并要求使上一层全部包容下一层, 逐渐形成倾斜面 (见图9-1开仓段斜层层面形成及斜面铺筑顺序示意图) 。沿斜层前进方向每增加一个升程H, 都要对老混凝土面 (水平施工缝面) 进行清洗并铺砂浆, 碾压时控制振动碾不得行驶到老混凝土面上, 以避免压碎坡角处的骨料而影响该处碾压混凝土的质量。

碾压混凝土的斜层铺筑。这是碾压混凝土的核心部分, 其基本方法与水平层铺筑法相同。为防止坡角处的碾压混凝土骨料被压碎而形成质量缺陷, 施工中应采取预铺水平垫层的方法, 并控制振动碾不得行驶到老混凝土面上去, 水平垫层与斜层铺筑的顺序见图9-1, 施工中按图中的序号施工。首先清扫、清洗老混凝土面 (水平施工缝面) , 摊铺砂浆, 然后沿碾压混凝土宽度方向摊铺并碾压混凝土拌和物, 形成水平垫层。水平垫层超出坡脚前缘30~50cm, 第一次不予碾压而与下一层的水平垫层一起碾压, 以避免坡脚处骨料压碎;接下来进行下一个斜层铺筑碾压, 如此往复, 直至收仓段施工。

收仓段碾压混凝土施工。首先进行老混凝土面的清扫、冲洗、摊铺砂浆, 然后采用图9-2所示的折线形状施工, 其中折线的水平段长度为8~10m, 当浇筑面积越来越小时, 水平层和折线层交替铺筑, 以满足层间间歇的时间要求。

4 碾压混凝土仓面喷雾

1) 仓面喷雾是高温气候环境下, 碾压混凝土坝连续施工的主要措施之一。采用喷雾的方法, 可以形成适宜的人工小气候, 起到降温保湿、减少VC值的增长、降低RCC的浇筑温度以及防晒作用。2) 仓面喷雾采用冲毛机配备专用喷嘴。仓面喷雾以保持混凝土表面湿润, 仓面无明显集水为准。3) 仓面混凝土带班、专职质检员一定要高度重视仓面喷雾, 真正改善RCC高气温的恶劣环境, 使RCC得到必要的连续施工条件。

5 通水冷却

水管布设:1) 在混凝土开仓前由技术部门提供冷却水管布置图, 并严格按图放样, 层间距偏差±10cm。采用U型钢筋固定在碾压层面上。接头部位应严格按照操作规程施工, 保证质量, 做到滴水不漏。水管通水前, 管口采用封口塞封闭, 严禁采用无封闭管头的冷却管在仓面施工。2) 冷却水管可以边碾压 (浇筑) 边布设。施工时禁止任何设备或重物直接积压水管。3) 冷却水管完成一个单元施工后, 不论水管完全覆盖与否, 应在半小时内即开始通水保压或冷却, 并做好相应的记录工作。

6 外掺MgO砼施工

MgO混凝土筑坝技术是我国拥有自主知识产权的技术, 混凝土外掺水工轻烧MgO利用了MgO与水泥水化产物的持续化学反应产生的微膨胀物质对混凝土起补偿收缩作用, 它是水工大体积混凝土温控的一种有效方法。基础强约束区常态砼外掺4%MgO, 强约束区碾压砼外掺4.5%MgO。要求计量准确, 拌和均匀, 控制均匀性离差系数≤0.2。并按试验操作规程要求做好原材料品质检测, 仓面测量和取样。

7 碾压混凝土仓面覆盖

1) 在高气温环境下, 对碾压混凝土仓面进行覆盖, 以减少内外温差、降低表面温度梯度。这样做不仅可以起到保温、保湿的作用, 还可以延缓碾压混凝土的初凝时间, 减少VC值的增加。现场试验表明:碾压混凝土覆盖后的初凝时间比裸露的覆盖时间延缓2h。低温季节施工未满28d龄期混凝土的暴露面均应进行表面保护。2) 仓面覆盖材料要求具有不吸水、不透气、质轻、耐用、成本低廉等优点, 工地使用经验证明, 采用聚乙烯气垫薄膜和PT型聚苯乙烯泡沫塑料板条复合制作而成的隔热保温被具有上述性质。3) 仓面混凝土带班、专职质检员应组织专班作业人员及时进行仓面覆盖, 不得延误。4) 除了全面覆盖、保温、保湿外, 对自卸汽车、下料溜槽等应设置遮阳防雨棚, 尽可能减少运输、卸料时间和碾压混凝土的转运次数。

8 碾压混凝土坝高温气候条件下的施工主要采取的技术措施

1) 针对高温气候特征外加剂的选用;2) 降低混凝土的浇筑温度, 增加拌和用水量和控制VC值;3) 基础填塘、大坝强约束区常态混凝土、碾压混凝土外掺MgO;4) 采用斜层平推法浇筑高温大体积碾压混凝土;5) 冷却水管的布设、及时通水与混凝土表面的覆盖。通过上述等技术措施的应用以达到高温气候条件的连续施工的目的。

摘要：针对某电站碾压混凝土坝高温气候条件下的施工主要采取的技术措施:针对高温气候特征外加剂的选用, 降低混凝土的浇筑温度, 基础填塘、大坝强约束区常态混凝土、碾压混凝土外掺MgO, 采用斜层平推法浇筑高温气候条件下的大体积碾压混凝土, 冷却水管的布设、及时通水与混凝土表面的覆盖。

关键词：碾压混凝土,施工技术,高温气候

参考文献

[1]中国水利水电出版社, 碾压混凝土坝设计规范.

[2]中国水利水电出版社, 碾压混凝土施工组织设计手册.

高温火灾条件下篇8

1.1 工程简介

加纳布维水电站位于非洲西海岸, 大坝为碾压混凝土重力坝, 设计坝顶高程185.00m, 最大坝高110.00m。坝体混凝土总方量约105万m3, 其中碾压混凝土约为90.5万m3, 为全断面碾压混凝土重力坝。在合同中包含进场道路和上坝公路共计2公里左右, 路面宽度6.5m, 浇筑厚度20cm的C30混凝土。设计标准为四级公路。采用振捣梁加上振捣棒的方式振捣, 采用搅拌车运料, 挖机浇筑。道路设横向和纵向施工缝, 每隔5M进行切缝, 切缝深度为6-8cm。路基采用碎石回填碾压的方式, 压实度≥94%。

1.2 气象条件

坝址所在区域为热带草原气候, 主要分雨季和旱季, 其中6-10月为雨季, 11-次年5月为旱季, 最高气温达42℃。

2 裂缝原因分析

2.1 裂缝表现

在具体施工过程中发现路面产生的裂缝主要分为两类:一类是表面裂纹细小, 无规则走向, 如龟纹一样;另一类是裂缝较深, 横断路面, 走向明显, 长度不一, 最长的贯穿整个路面。第一类裂纹较多, 第二类裂纹较少。

2.2 裂缝成因分析

针对以上两种裂缝进行分析, 产生的原因如下。

第一类龟裂:

(1) 因为路面浇筑期为当年11月份, 正处于旱季, 温度较高, 路面混凝土采用C30的高标号混凝土, 水化热较大。在路面混凝土浇筑过程中, 路面处于太阳的曝晒之下, 水分蒸发很快, 即使收面之后当时没有裂缝, 经过一段时间之后 (大约12小时) , 裂缝就开始慢慢产生。

(2) 养护不周。水泥砼因具有热胀冷缩性质, 加上水化作用, 伴随化学反应, 因而产生膨胀, 而板因当地气温温差较大, 造成养护前冷却收缩, 板面就会产生裂缝。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升, 在表面引起拉应力。后期在降温过程中, 由于受到基础或老混凝土的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。

第二类横向缩裂:

(1) 路基施工强度或者稳定性不达标。基层的强度及稳定性关系面层的强度和稳定性。基层松铺系数 (或基层标高) 控制不严而导致的二次补加层, 因二次补加层与下层基层无法紧密连接, 自身厚度又小, 因而极易松散, 进而引起路面破坏。地基强度不均匀, 路基填料混杂或压实不好, 产生不均匀沉降, 基层平整度差, 导致混凝土面层厚度不匀, 离散性大, 在行车荷载及温度翘曲应力作用下, 使路面应力集中。当应力超过极限强度时, 就会在厚度薄弱处产生裂缝。

(2) 切缝施工时, 混凝土施工中未加强控制, 引发裂缝。表现在以下几点: (1) 切割时间晚。当混凝土达到设计强度的25%~30%时, 应采用切缝机进行切割。切缝太晚, 产生的拉应力大于混凝土容许值, 混凝土板就会开裂。气温高, 混凝土强度增长快, 切割时间要提早。温差大, 切割时间也要提早。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切, 宁早勿晚”。切缝机, 宜采用机型小、转速快、振动小的, 在混凝土浇筑几小时内即可切割。 (2) 切割深度不均匀。切缝深度应控制为板厚的1/4~1/5。切得太深, 板间的传荷能力难以得到保证。切得太浅, 混凝土截面的强度削弱得不够, 面层上会产生不规则裂缝。

(3) 沉降裂缝。在路基填筑过程中, 回填骨料的不均匀接缝处, 经过雨水或者养护水的浸泡, 造成路基的不均匀沉降, 使混凝土表面断裂产生横向裂缝。

3 裂缝改进、处理措施

3.1 改进措施

针对分析出的原因, 从以下几个方面采取了改进措施: (1) 路基施工完成后, 提高了检测的密度, 对压实度严格控制, 不达标的地方重新进行压实; (2) 对混凝土的出料温度进行要求, 由冷水搅拌改为冷水加冰搅拌, 使混凝土的出料温度降低在25℃左右, 吸收一部分水化热; (3) 在混凝土浇筑过程中, 在高温时段采取遮阳措施, 遮阳的同时保证通风, 减少了水分的蒸发; (4) 混凝土浇筑完成后, 为了避免昼夜温差产生裂缝, 安排人员值守晚班, 对浇筑的路面进行检查, 发现裂缝出现及时处理; (5) 混凝土浇筑完成后的24小时之内进行切缝施工, 切缝深度5cm进行严格控制; (6) 混凝土初凝之后进行养护, 养护时间14天, 在路面覆盖草席或者麻布袋, 保证路面处于湿润状态。

采用以上改进实施后, 在后面路面施工过程中, 表面龟裂大大减少, 横向裂缝完全消失, 效果明显。

3.2 处理措施

对于两种形式的裂缝, 采用了不同的处理方法。 (1) 对于表面龟裂, 处理方法视龟裂面积大小而有所不同。如果龟裂面积较小, 将龟裂处用冲击钻沿裂缝凿1.5cm槽子, 用空压机吹干净, 然后填补环氧砂浆, 最后进行养护。如果龟裂面积较大, 将龟裂面作为一个施工面, 将其切割成一个方形区域, 将区域内混凝土凿除5cm-8cm, 用空压机冲洗干净。然后回填一级配的C30混凝土或者环氧砂浆, 然后进行养护, 养护时间均不少于14天。 (2) 对于横向裂缝, 处理方法为根据裂缝的长度和深度采取对应措施。如果裂缝长度未超过路面宽度的1/2, 深度未达到路板的1/3, 则顺着裂缝凿V型槽, 槽边沿修补整齐。然后将槽内用空压机清理干净, 在回填混凝土之前涂刷一层砂浆, 然后压实, 养护。如果裂缝长度较长, 深度贯穿路面板厚度, 则沿裂缝两侧20cm切割, 锯出5cm-10cm的切缝。然后沿切缝将范围内的混凝土清除干净, 路基用人工重新夯实, 然后在距离切缝5cm处各打一排锚筋, 深度20cm, 外露10cm。锚筋采用Φ10, 间距25cm, 完成后立模浇筑混凝土, 振捣密实, 养护14天以上。

4 结语

高温火灾条件下篇9

绝大多数情况下, 倾斜地层是不可预知的, 也是偶尔倾斜过大的原因。如果没有专门方法或者特殊的井身轨迹钻井工艺, 就无法垂直钻井。而沿着最小阻力的路径 (即沿着地层倾斜方向) , 在依靠加大钻压至最大值来增加机械钻速的情况下, 将会使钻井工况复杂化。从另一个角度, 为了控制井斜而减小钻压将会使机械钻速降低。甚至在采取措施的情况下, 为了把井眼恢复到垂直方向, 沿着最小井斜方向必须要有附加位移。

为此, 使用起控制作用的井下发动机加聚晶金刚石复合片 (PDC) 钻头组合。尽管如今PDC钻头的工艺有了很大的进步, 但使用这些钻头的可控制钻井, 仍可能出现进尺慢、钻进困难的情况。为了预防憋钻, 经常要求使用比较轻的钻头, 但是在该情况下, 由于要修正方向, 就要在钻具端面重新定向, 结果浪费了时间。这两个因素将大大降低钻井效率, 同时机械钻速也可能下降50%以上。

1 垂直钻井系统

垂直钻井自动化系统是通过自动修正井斜和减少在直井段上耗费的时间来提高经济指标。除此之外, 该系统可以预先建立“轻巧”的井身结构, 即表层套管和技术套管的直径较之标准套管大幅减小, 却保留使用等值直径的油层套管。光滑全尺寸直井、斜井眼允许下入小间隙套管, 而“轻巧”的截面可以达到这样小的间隙。小井眼钻进通常用时少, 而消耗在下套管、固井以及岩屑清除上的时间也降低30%。

垂直钻井系统V-PilotTM是用于高温、硬地层条件下的直井钻进新装置。该系统依靠液压机械原理进行工作, 保证可以自动修正小角度偏离垂直方向的井身轨迹。

在使用该系统进行直井段钻井时, 为了提高机械钻速, 系统V-Pilot允许操作人员大钻压钻进。除此之外, 由于没有安装电子仪器, 在恶劣条件下钻进时, 该系统对震动不太敏感。而通常在震动或高温条件下钻进时, 电子仪器是最容易出问题的部件。

2 系统概述

该系统由垂直监测子系统和井下螺杆发动机组成。四个垂直叶片均匀地分布在钻具周围, 它们安装在靠近钻头的位置, 能保证平稳的修正井眼方向。重力阀把液体引向用于建立修正条件的一个或者两个管鞋。尽管系统配备了高效率的井下直流式发动机, 但为了与小钻机水力功率达到最佳匹配, 可以使用常规的井下发动机。

为了达到比较高的井身质量, 甚至消除在大钻压情况下螺旋和台阶的形成, V-Pilot系统配备了靠近钻头的长螺旋扶正器, 所以钻井总效率提高。使用加长钻头以及其他完善的钻井系统的经验证明:消耗在扩眼上的时间减少, 而钻头使用寿命却大幅提高。因此, 与传统的钻井方法相比, 非生产时间消耗减少, 而钻井时间增加。与垂直线夹角小于0.2°的机械装置加入了系统。在恶劣条件__典型的硬地层钻进过程中, 钻具会产生剧烈震动。机械系统结构保证了摩擦力最小以及使钻具有更大的缓冲, 结果V-Pilot系统在最小井斜上也会有反应。由于系统完全是机械的, 温度不会影响它的效率。除此之外, 它能有效地减小震动, 消除系统对井眼倾斜的敏感性。

激化系统可以打开和关闭把液压传递到一个或两个叶片的重力阀。根据钻井条件可以在现场对此压力进行调整。液压系统能够产生最大侧向力以克服最大自然造斜力。在需要调整井斜之前, 叶片处于收缩状态, 以增加其寿命和保持其在井内的阻力最小。

垂直监测子系统与井下发动机联接。将V-Pilot机械系统油腔与旋转部件隔离开。在温度低于200 ℃的情况下, 考虑到静密封在钻具内是唯一密封形式, 所有的油腔都根据压力调整平衡。它们保持较高的液压并确保液压油热膨胀补偿。

3 高效率

为了在坚硬地层钻进 (经常在山麓上) , V-Pilot系统结构考虑使用高效率直流式发动机。在大钻压、额定扭矩条件下, 该工艺保证了高钻速。根据最大限度符合钻机特性和地质条件的标准选择发动机。V-Pilot系统由两个模块组成, 这样就能够根据地层、钻头特点在钻台上直接更换发动机。V-Pilot修正系统自动工作, 无需操作人员控制。液压机械系统不需要电脑、电缆或熟练的操作人员。可以使用随钻测量系统测斜或使用常规测斜仪进行定期测斜。

当钻柱旋转速度超过25 r/min时, 钻具会退出自动修正井斜状态, 此时管鞋自动收缩。这样就能使钻具像传统的组合装置那样运行并实现自下而上的扩眼。钻柱旋转时, 叶片保持收缩状态可以降低其损坏率及减小井内阻力。上扶正器的存在以及系统非常大的质量, 可能引起钟摆效应, 如果叶片收缩, 就能确保沿垂直方向钻井的自然趋势。系统的特殊刚性使它十分容易弯曲, 这种弯曲可能在钻头和倾斜地层之间相互作用时产生侧向力。

4 现场试验

V-Pilot系统在加拿大阿尔伯塔省的洛基山麓进行了两次试验, 而钻井垂直性控制问题是这两次试验的主要目的之一。

4.1 试验一

第一次试验包括两趟钻, 每趟钻各使用一种钻具 (样机) 。目的是在保持最小井斜角 (2°范围内) 的表层套管下, 钻进610 m。在该井段机械钻速是2～7 m/h。

V-Pilot系统配备了GeoForceTM9 in (1 in=25.4 mm) 直螺杆 (啮合头数为6∶7) 。第一种钻具下入井内, 以7.7 m/h的平均速度钻进了261 m。在钻进过程中有较大的震动, 但钻具仍能继续工作。在测斜仪没显示倾斜度 (0.2°/30 m) 逐渐增加之前, V-Pilot系统偏离垂直方向不超过1° (倾斜角为0.9°) , 这与钻具自身结构特点有关, 方案设计时去掉了该特殊性, 在这次试验中又保留了这一特殊结构。在钻完261 m后起钻。第二种钻具:为了减少震动, 在底部钻具组合内加入了减震器。第二种钻具以机械钻速4 m/h钻进了263 m。V-Pilot系统把井斜角平稳地修正到0.2°/100m。震动幅度大幅降低, 表明减震器工作有效。随后井斜像第一种钻具的行程那样增加, 这与该种钻具的结构特点有关, 在停止钻进之前, 井斜角达到了1.3°。

剩下的87 m井段使用常规发动机钻进。V-Pilot系统有助于克服3°/30 m地层倾斜的自然趋势。该井段的三趟钻使用同类型钻头。

4.2 试验结果

为了在这个油田其他区域的此种井段钻井, 通常需要3～4个钻头, 由于使用了钻头上方的定心接头, 而该接头限制了钻头偏离井筒轴线的位移。

扩眼总共用了1.75 h。该实例证明, 依据该方案获得了高质量井眼。比财政预算规定的钻完该井段时间提前了。拆除钻具后发现, 修正井眼方向失败的原因是由于这些钻具本身的结构特性造成的。尽管在下第一趟钻时跳动很大, 但是在钻具上未发现由于跳动而产生的严重损坏的迹象。

4.3 试验二

在第二次试验中使用了改进型V-Pilot系统工具。V-Pilot系统从95 m深的位置开始钻进, 此处的井斜是0.79°, 在以下的27 m内井斜降为0.4°。在128 m处钻机电源自行充电, 此过程中钻具卡住了。恢复钻进后, V-Pilot系统又开始正常工作。

4.4 试验结果

系统成功钻进了621 m, 在所钻的所有井段井斜保持在0.5°范围内 (有一段井斜是0.7°) 。在某种程度上由于施加了大钻压 (240kN) , 机械钻速从5 m/h增加到25 m/h。通常, 在类似井段的机械钻速是7～10 m/h。

5 新钻具存在的问题

可以在高温、硬地层条件下进行直线钻进的新一代垂直钻井系统, 在油田获得了应用。

该系统的优势在于, 不借助电子仪器, 也不需要进行地面操作对井眼的垂直性进行控制。除此之外, 系统具有极大的刚性, 甚至在倾斜状态下能产生钟摆力, 并能在大钻压下工作。所有这些保证了它的最佳效率。

现场试验证明了对于把井斜控制在1°范围内系统结构的有效性。在自然造斜程度高的井段, 它甚至还能把井斜控制在0.5°范围内。