嘉绍跨江大桥大体积混凝土温控报告

1、嘉绍跨江大桥大体积混凝土温控报告1 项目概述41.1 完成情况41.2 检测实施方案及所用仪器51.2.1 检测工作顺序51.2.2 检测所用仪器51.3 施工概况62 承台温控总结报告72.1 工程概况72.2 承台混凝土配合比优化设计及施工72.2.1 承台大体积混凝土配合比72.2.2 施工82.3 监测方案92.4 承台大体积混凝土温度监测结果及分析102.4.1 Z3墩承台混凝土温度经时曲线102.4.2 Z4墩承台混凝土温度经时曲线152.4.3 Z5墩承台混凝土温度经时曲线192.4.4 应力分析242.5 结果分析283 塔座温控总结报告303.1 工程概况303.2 塔座混凝

2、土配合比优化设计及施工303.2.1 塔座大体积混凝土配合比303.2.2 施工313.3 监测方案313.4 塔座大体积混凝土温度监测结果及分析343.4.1 Z3墩塔座混凝土温度经时曲线343.4.2 Z4墩塔座混凝土温度经时曲线353.4.3 Z5墩塔座混凝土温度经时曲线373.4.4 应力分析383.5 结果分析404 下塔柱实心段温控总结报告414.1 工程概况414.2 下塔柱实心段混凝土配合比优化设计及施工414.2.1 下塔柱实心段大体积混凝土配合比414.2.2 施工424.3 监测方案434.4 下塔柱实心段大体积混凝土温度监测结果及分析444.4.1 Z3墩下塔柱实心段混

3、凝土温度经时曲线444.4.2 Z4墩下塔柱实心段混凝土温度经时曲线474.4.3 Z5墩下塔柱实心段混凝土温度经时曲线504.4.4 应力分析534.5 结果分析565 中下塔柱实心段温控总结报告585.1 工程概况585.2 中下塔柱实心段混凝土配合比优化设计及施工585.2.1 中下塔柱实心段大体积混凝土配合比585.2.2 施工595.3 监测方案605.4 中下塔柱实心段大体积混凝土温度监测结果及分析625.4.1 Z3墩中下塔柱实心段混凝土温度经时曲线625.4.2 Z4墩中下塔柱实心段混凝土温度经时曲线645.4.3 Z5墩中下塔柱实心段混凝土温度经时曲线655.4.4 应力分析

4、675.5 结果分析736 上塔柱实心段温控总结报告756.1 工程概况756.2 上塔柱实心段混凝土配合比优化设计及施工756.2.1 上塔柱实心段大体积混凝土配合比756.2.2 施工766.3 监测方案776.4 上塔柱实心段大体积混凝土温度监测结果及分析786.4.1 Z3墩上塔柱实心段混凝土温度经时曲线786.4.2 Z4墩上塔柱实心段混凝土温度经时曲线796.4.3 Z5墩上塔柱实心段混凝土温度经时曲线806.4.4 应力分析816.5 结果分析851 项目概述1.1 完成情况嘉绍跨江大桥标，即北侧主桥下部（Z1-Z5基础、承台），索塔及钢箱梁安装施工；主航道桥为六塔独柱四索面分幅

5、钢箱梁斜拉桥，其跨径布置为70+200+5×428+200+70=2680米。索塔采用独柱型索塔，索塔总高度为169.964173.174 m。索塔基础采用圆形承台，承台顶面设计标高为-4.5米。Z3索塔承台直径为39.0米，厚6.0米，下设30根D2.50米的钻孔灌注桩，单桩桩长约112米。Z4Z5索塔承台直径为40.6米，厚6.0米，下设32根D2.50米的钻孔灌注桩，单桩桩长约115米；在塔柱与承台之间设置了2.5米厚的棱台形塔座。其中Z3Z5墩承台、塔座、下塔柱实心段、中下塔柱实心段、上塔柱实心段部分均属大体积混凝土结构。为防止混凝土由水化热温升而产生温度裂缝，以满足设计要求

6、，保证大桥的长期安全使用，受广东长大集团嘉绍跨江大桥标段项目经理部的委托，武汉理工大学承担了嘉绍跨江大桥承台混凝土的配合比优化设计、温控施工方案设计及现场监控工作。武汉理工大学采用密实骨架堆积设计方法对各部位大体积混凝土的配合比进行了优化设计，高掺粉煤灰和矿粉取代部分水泥，降低了混凝土的水化温升，提高了混凝土的耐久性能和长期力学性能，并采用了有限元分析软件对各部位大体积混凝土的温度场和温度应力场进行了计算，根据计算结果，本工程承台、塔座、下塔柱实心段、中下塔柱实心段、上塔柱实心段等大体积部位通过使用优化设计后的大体积混凝土配合比，采取合理的分层施工，同时配合设置冷却水管进行温控的情况下可满足设

7、计要求，同时武汉理工大学提出了防止产生温度裂缝的温控标准和温控措施，并对嘉绍跨江大桥中下塔柱实心段进行了内部温度的监控，根据监测结果指导砼的浇筑和养护工作。上述部位大体积混凝土工程现场监控时间从2010年8月23日至2011年11月21日。根据现场实测的温控数据进行有限元分析后处理，发现各部位混凝土的抗拉强度均大于同龄期降温时产生的拉应力，具有较高的抗裂安全系数。在各方共同努力下，所控的大体积混凝土施工质量良好，温控效果良好，没有产生温度裂缝。1.2 检测实施方案及所用仪器1.2.1 检测工作顺序检测工作按下列框图进行：标 定具中器中器具器具器选购温度传感器具中器中器具器具器接长电缆具中器中器

8、具器具器选购屏蔽电缆具中器中器具器具器预埋传感器具中器中器具器具器购保护材料具中器中器具器具器电缆保护具中器中器具器具器连接仪器具中器中器具器具器实施测量具中器中器具器具器成果整理分析具中器中器具器具器温控效果分析具中器中器具器具器1.2.2 检测所用仪器温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用采用LD218型多路数据巡记录控制仪，温度传感器的主要技术性能：（1）测温范围-50150 （2）工作误差±0.5 （3）分辨率0.1 （4）平均灵敏度-2.1(mV/)1.3 施工概况为确保大体积混凝土施工质量，提高混凝土的均匀性和抗裂能力，施工单位加强对混凝土每一施工环节的控制，武汉理

9、工大学和监理单位对承台大体积混凝土拌合、输送、浇筑、振捣到养护、保温整个过程实行了监控。混凝土施工应严格按照公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）进行，具体如下：（1）混凝土拌制配料前，各种计量设备进行了计量标定，称料误差符合规范要求。通过及时的检测粗、细骨料的含水率，调整用水量，严格控制了新拌混凝土质量，使混凝土的坍落度保持在18cm20cm，具有优良的泵送施工性能。（2）浇筑混凝土前对模板、钢筋、预埋件、监控元件及线路等进行了检查，同时检查了仓面内冲毛情况是否有碎碴异物等，检验合格后开盘施工。（3）浇注混凝土时，通过采用串筒，溜管等设施，并且在串筒出料口下面，混凝土堆积高度不宜超过

10、0.5米，即时摊平，分层振捣，分层浇注厚度（0.5m），保持从仓面一侧向另一侧浇筑的顺序和方向，有效防止了混凝土离析。（4）浇筑混凝土时，采用振动器振实：（1）使用插入式振动器，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模保持5-10cm距离，避开预埋件或监控元件10-15cm，插入下层混凝土5-10cm；（2）对每一部位混凝土振动到密实为止，密实的标志是：混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面呈平坦、泛浆。（5）严格按公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）要求进行了各层间和各块间水平和垂直施工缝处理。（6）各层混凝土浇筑完之后立即用湿麻袋覆盖混凝土表面进行了养护，一方面避免塑性收缩裂缝的出

11、现，另一方面起到保温的作用；上层混凝土顶面待混凝土终凝后进行了蓄水养护，蓄水深度10-20cm。当遇到寒潮时，混凝土各面进行了表面保温覆盖，作法如下：在混凝土表面覆盖两层麻袋，上面再包一层彩条布，并适当推迟混凝土的拆模时间，拆模后涂刷养护液并及时保温覆盖，以满足内表温差要求，且拆模时间选择一天中较高温度的时刻。待混凝土浇筑到一定的高程后，经检查认可及时回填。2 承台温控总结报告2.1 工程概况承台部位大体积混凝土设计强度等级为C30，Z3Z5承台大体积混凝土温度监控从2010年8月23日号开始到2010年11月12日截止，在各方共同努力下，承台大体积混凝土施工质量优良，没有产生有害温度裂缝。Z

12、3及Z5承台施工期间处于高温炎热天气，然而在取消冷却水管的情况下，承台大体积混凝土最高温度依然小于68.5，断面平均最高温度小于67，承台大体积混凝土内表最大温差均小于25，混凝土的抗拉强度均大于同龄期降温时产生的拉应力，具有较高的抗裂安全系数。2.2 承台混凝土配合比优化设计及施工2.2.1 承台大体积混凝土配合比承台部位大体积混凝土设计强度等级为C30，由于属于大体积混凝土结构，当混凝土中水泥用量大时，其水化温升高，收缩大，易产生温度裂缝。为此，本课题组采用密实骨架堆积法进行混凝土配合比设计，从而达到了减少胶凝材料用量、提高混凝土耐久性和体积稳定性的目的。密实骨架堆积设计法不仅可以优化集料

13、的组成级配，而且显著提高了混凝土材料的结构致密性，在保证混凝土具有良好工作性的条件下，最大限度的降低胶凝材料的用量进而提高混凝土的力学性能、耐久性和经济性。通过密实堆积计算过程，可得出配制高性能大体积混凝土的水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂及粗集料的用量，从而确定承台大体积混凝土的初步基准配合比，再根据混凝土配合比的验证试验，确定最终的混凝土最优化配合比。1）原材料：水泥：安徽“海螺”P.042.5R水泥，比表面积为377 m2/kg；粉煤灰：浙江长兴电厂I级灰，需水量比为92%，细度为4.8%（筛余）；矿粉：浙江拓翔建材S95级灰，比表面积400m2/kg，实测比表面积为428 m2/kg，流动度

14、比为98%，7天活性指数为81%，28天活性指数为101%；砂：江西赣江河中砂，细度模数2.63.0；石：德清下柏石场525mm连续级配碎石，压碎值16%；减水剂：浙江五龙ZWL-A-IX缓凝高效减水剂，减水率为28.6%。2） 配合比及性能表2-1 承台C30大体积混凝土配合比（kg/m3）水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水9615916379510554.2142表2-2 承台C30大体积混凝土各项性能测试结果标号坍落度（mm）抗压强度（MPa）抗渗等级抗冻等级氯离子渗透系数（×10-12m2/s）0h1h3d7d28dC3022020019.832.545.8P18F3002.0表2

15、-3 承台C30大体积混凝土施工现场性能实测结果抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)坍落度(cm)7d28d7d28d0h1h24.841.82.23.319.5182.2.2 施工Z3墩承台第一层混凝土浇筑于2010年8月22日至2010年8月23日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在3739左右，监控时间为2010年8月23日开始至2010年9月12日；第二层混凝土浇筑于2010年9月12日开始至2010年9月13日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在3235左右，监控时间为2010年9月13日开始至2010年9月27日。Z4墩承台第一层混凝土浇筑于2010年10月16日至

16、2010年10月17日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2628左右，监控时间为2010年9月17日开始至2010年11月9日；第二层混凝土浇筑于2010年11月10日开始至2010年11月11日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2123左右，监控时间为2010年11月11日开始至2010年11月19日。Z5墩承台第一层混凝土浇筑于2010年9月19日至2010年9月20日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在3335左右，监控时间为2010年9月20日开始至2010年10月7日；第二层混凝土浇筑于2010年10月7日开始至2010年10月8日完成浇筑过程，施工期间混凝土入

17、模温度控制在2931左右，监控时间为2010年10月7日开始至2010年10月28日。2.3 监测方案为做到信息化施工，真实反映各层混凝土的温控效果，以便出现异常情况及时采取有效措施，施工过程中对混凝土进行了相关温度监测。承台第一次混凝土浇筑厚度为2.5m，三层测点分别位于0.5m，1.25m，2m处；承台第二次混凝土浇筑厚度为3.5m，三层测点分别位于0.5m，1.75m，3m处，测点布置平面示意图见图2-1及2-2。各项监测项目在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度监测，在升温阶段每隔2h巡回监测各点温度一次。到达峰值后每隔4h监测一次，持续58天，随着混凝土温度变化减小，逐渐延长

18、监测间隔时间，直至温度变化基本稳定。图2-1 Z3&Z5承台温度测点平面布置图（单位：mm）图2-2 Z4承台温度测点平面布置图（单位：mm）2.4 承台大体积混凝土温度监测结果及分析承台大体积混凝土各层边点温度、最高点温度、断面平均温度、内表温差、中心点温度经时曲线见图3图26。2.4.1 Z3墩承台混凝土温度经时曲线2.4.1.1 Z3墩承台第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-3 Z3墩承台大体积混凝土第一次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-4 Z3墩承台大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲线 图2-5 Z3墩承台大体积混凝土第一次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-6 Z3

19、墩承台大体积混凝土第一次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.1.2 Z3墩承台第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-7 Z3墩承台大体积混凝土第二次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-8 Z3墩承台大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线 图2-9 Z3墩承台大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-10 Z3墩承台大体积混凝土第二次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.2 Z4墩承台混凝土温度经时曲线2.4.2.1 Z4墩承台第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-11 Z4墩承台大体积混凝土第一次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-12 Z4墩承台大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲

20、线 图2-13 Z4墩承台大体积混凝土第一次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-14 Z4墩承台大体积混凝土第一次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.2.2 Z4墩承台第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-15 Z4墩承台大体积混凝土第二次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-16 Z4墩承台大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线 图2-17 Z4墩承台大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-18 Z4墩承台大体积混凝土第二次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.3 Z5墩承台混凝土温度经时曲线2.4.3.1 Z5墩承台第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-19 Z5墩承台大体积混凝土第一

21、次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-20 Z5墩承台大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲线 图2-21 Z5墩承台大体积混凝土第一次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-22 Z5墩承台大体积混凝土第一次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.3.2 Z5墩承台第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图2-23 Z5墩承台大体积混凝土第二次浇筑第一层测点温度经时曲线图2-24 Z5 墩承台大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线 图2-25 Z5 墩承台大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线图2-26 Z5 墩承台大体积混凝土第二次浇筑各层测点温度经时曲线2.4.4 应力分析通过上述监测结果可知，

22、由于Z3墩承台浇筑期间天气最为炎热，在较高入模温度的影响下其水化温升最高，相比Z4及Z5墩，其处于最不利抗裂条件，故在此仅对Z3墩最不利抗裂情况进行分析。通过调整混凝土水化放热特征数据采用有限元软件再次匹配进行温度应力模拟，从而得出各龄期下大体积混凝土内部的温度应力水平。应力模拟结果见图。（1）Z3墩承台第一次浇筑混凝土内应力分析云图图2-27 第3d混凝土内部温度应力场图2-28 第7d混凝土内部温度应力场图2-29 第28d混凝土内部温度应力场（2）Z3墩承台第二次浇筑混凝土内应力分析云图图2-30 第3d混凝土内部温度应力场图2-31 第7d混凝土内部温度应力场图2-32 第28d混凝土

23、内部温度应力场各龄期下混凝土的最大拉应力分析结果见表2-4。表2-4 承台混凝土最大拉应力表（MPa） 龄期层号第3天第7天第28天承台第一层0.410.771.04承台第二层0.420.751.04由上述分析结果以及混凝土相关力学性能可知，经配合比优化设计后的承台大体积混凝土其浇筑后各龄期下的温度应力均小于其各龄期下混凝土的劈裂抗拉强度，且具有较高安全系数，满足相关设计要求。2.5 结果分析由Z3-Z5承台大体积混凝土的监测记录可得：各层混凝土温度变化都有急剧的升温和缓慢降温的特征，直到最后达到稳定阶段。（1） Z3墩承台Z3墩承台大体积混凝土第一次浇筑厚度为2.5m，在预埋冷却水管未进行通

24、冷却水降温的情况下，升温阶段持续3天，最高温度为68.2，断面最高平均温度为66.7，最大内外温差为19.8，其最高升温及最大内外温差均在第二层测点范围内出现；承台大体积混凝土第二次浇筑厚度为3.5m，在未通冷却水进行降温的情况下，升温阶段持续3天，最高温度为66.3，断面最高平均温度为64.9，最大内外温差为20.9，其最高升温及最大内外温差均在第二层测点范围内出现。由有限元分析结果及力学试验结果可知，承台混凝土7d劈裂抗拉强度为2.1MPa，28d劈裂抗拉强度为3.3MPa，均大于同龄期下混凝土温度应力，且有较大安全系数。（2） Z4墩承台Z4墩承台大体积混凝土第一次浇筑厚度为2.5m，在

25、取消布置冷却水管的情况下，大体积混凝土升温阶段持续4天，最高温度为59.8，断面最高平均温度为57.2，最大内外温差为18.2，其最高升温及最大内外温差均在第二层测点范围内出现；承台大体积混凝土第二次浇筑厚度为3.5m，在取消布置冷却水管的情况下，升温阶段持续4天，最高温度为57.5，断面最高平均温度为53.4，最大内外温差为22.7，其最高升温及最大内外温差均在第二层测点范围内出现。由于Z4承台混凝土浇筑期间天气较为凉爽，第一次浇筑期间混凝土入模温度控制在2628，第二次浇筑期间混凝土入模温度控制在2123，随着施工时间的向后推移入模温度逐渐降低，对混凝土的水化进程的抑制作用加强，使得温升持

26、续时间增长，故Z4承台第二次浇筑时虽较第一次浇筑厚1m，其最高温度仍较第一次浇筑时低2.3。当混凝土温升过程变缓，而降温过程相对加快时，对混凝土的抗裂有利，所以参考Z3墩承台温度应力分析结果可知，Z4墩承台无开裂危险。（3） Z5墩承台根据Z3墩承台在预埋有冷却水管而未采取通冷仍取得较好温控效果的情况下，Z5墩承台采取了取消布置冷却水管的施工方案。Z5墩承台大体积混凝土第一次浇筑厚度为2.5m，大体积混凝土升温阶段持续3天，最高温度为64.5，断面最高平均温度为62.2，最大内外温差为17.7，其最高升温在第二层测点范围内出现，最大内外温差在第一层出现；承台大体积混凝土第二次浇筑厚度为3.5m

27、，在取消布置冷却水管的情况下，升温阶段持续4天，最高温度为68.7，断面最高平均温度为64.3，最大内外温差为20.3，其最高升温及最大内外温差均在第二层测点范围内出现。由于Z5墩承台施工期间天气条件较Z3墩承台施工时有所改善，混凝土入模温度有所降低，故其混凝土内最高温度较Z3墩承台有所下降。由监测结果可知，Z5墩承台混凝土内最高温度及最大温差均小于Z3墩承台混凝土，故参考Z3墩承台温度应力分析结果可知，Z5墩承台无开裂危险。3 塔座温控总结报告3.1 工程概况塔座部位大体积混凝土设计强度等级为C40，Z3Z5塔座大体积混凝土温度监控从2010年9月27日号开始到2010年12月30日截止，由

28、于塔座部分为高标号的大体积混凝土，为防止塔座混凝土水化过程中内部升温过高，而外部降温过于迅速，致使内外温差过大，即采用通冷却水的方式降低大体积混凝土内部温升，使达到减小内外温差，抑制温度裂缝产生的目的。冷却水于混凝土初凝后开始通入，待内部开始降温时停止通水。在各方共同努力下，塔座大体积混凝土施工质量优良，没有产生有害温度裂缝。塔座大体积混凝土最高温度小于65.5，断面平均最高温度小于67，塔座大体积混凝土内表最大温差均小于23.4，混凝土的抗拉强度均大于同龄期降温时产生的拉应力，具有较高的抗裂安全系数。3.2 塔座混凝土配合比优化设计及施工3.2.1 塔座大体积混凝土配合比塔座部位大体积混凝土

29、设计强度等级为C40，由于属于大体积混凝土结构，当混凝土中水泥用量大时，其水化温升高，收缩大，易产生温度裂缝。为此，本课题组采用密实骨架堆积法进行混凝土配合比设计，从而达到了减少胶凝材料用量、提高混凝土耐久性和体积稳定性的目的。密实骨架堆积设计法不仅可以优化集料的组成级配，而且显著提高了混凝土材料的结构致密性，在保证混凝土具有良好工作性的条件下，最大限度的降低8凝材料的用量进而提高混凝土的力学性能、耐久性和经济性。通过密实堆积计算过程，可得出配制高性能大体积混凝土的水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂及粗集料的用量，从而确定承台大体积混凝土的初步基准配合比，再根据混凝土配合比的验证试验，确定最终的混凝土

30、最优化配合比。1）原材料：水泥：安徽“海螺”P.042.5R水泥，比表面积为377 m2/kg；粉煤灰：浙江长兴电厂I级灰，需水量比为92%，细度为4.8%（筛余）；矿粉：浙江拓翔建材S95级灰，比表面积400m2/kg，实测比表面积为428 m2/kg，流动度比为98%，7天活性指数为81%，28天活性指数为101%；砂：江西赣江河中砂，细度模数2.63.0；石：德清下柏石场525mm连续级配碎石，压碎值16%；减水剂：浙江五龙ZWL-A-IX缓凝高效减水剂，减水率为28.6%。2）配合比及性能表1 塔座C40大体积混凝土配合比（kg/m3）水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水16014112180

31、910304.6135表2 塔座C40大体积混凝土各项性能测试结果标号坍落度（mm）抗压强度（MPa）抗渗等级抗冻等级氯离子渗透系数（×10-12m2/s）0h1h3d7d28dC4022020023.537.952.1P20F3001.5表3 塔座C40大体积混凝土施工现场性能实测结果抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)坍落度(cm)7d28d7d28d0h1h24.841.82.23.319.017.03.2.2 施工Z3墩塔座混凝土浇筑于2010年9月26日至2010年9月27日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2628左右，监控时间为2010年9月26日开始至20

32、10年10月11日。Z4墩塔座混凝土浇筑于2010年11月23日至2010年11月24日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在1921左右，监控时间为2010年11月24日开始至2010年12月30日。Z5墩塔座混凝土浇筑于2010年10月22日至2010年10月23日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2427左右，监控时间为2010年10月23日开始至2010年11月9日。3.3 监测方案为做到信息化施工，真实反映各层混凝土的温控效果，以便出现异常情况及时采取有效措施，施工过程中对混凝土进行了相关温度监测。塔座混凝土浇筑厚度为2.5m，三层测点分别位于0.5m，1.25m，2m处

33、，测点布置平面示意图见图3-13-3。各项监测项目在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度监测，在升温阶段每隔2h巡回监测各点温度一次。到达峰值后每隔4h监测一次，持续58天，随着混凝土温度变化减小，逐渐延长监测间隔时间，直至温度变化基本稳定。图3-1 塔座第一层温度测点平面布置图（单位：mm）图3-2 塔座第二层温度测点平面布置图（单位：mm）图3-3 塔座第三层温度测点平面布置图（单位：mm）3.4 塔座大体积混凝土温度监测结果及分析塔座大体积混凝土各层边点温度、最高点温度、断面平均温度、内表温差、中心点温度经时曲线见图4图12。3.4.1 Z3墩塔座混凝土温度经时曲线图3-4 Z3

34、墩塔座大体积混凝土第一层测点温度经时曲线图3-5 Z3墩塔座大体积混凝土第二层测点温度经时曲线图3-6 Z3墩塔座大体积混凝土第三层测点温度经时曲线3.4.2 Z4墩塔座混凝土温度经时曲线图3-7 Z4墩塔座大体积混凝土第一层测点温度经时曲线图3-8 Z4墩塔座大体积混凝土第二层测点温度经时曲线图3-9 Z4墩塔座大体积混凝土第三层测点温度经时曲线3.4.3 Z5墩塔座混凝土温度经时曲线图3-10 Z5墩塔座大体积混凝土第一层测点温度经时曲线图3-11 Z5墩塔座大体积混凝土第二层测点温度经时曲线图3-12 Z5墩塔座大体积混凝土第三层测点温度经时曲线3.4.4 应力分析通过上述监测结果可知，

35、Z3墩塔座大体积混凝土其内外温差大于Z4、Z5墩，相较Z4和Z5墩其更不利于大体积混凝土抗裂，故在此仅对Z3墩最不利抗裂情况进行分析。通过调整混凝土水化放热特征数据采用有限元软件再次匹配进行温度应力模拟，从而得出各龄期下大体积混凝土内部的温度应力水平。应力模拟结果见下图：图3-13 塔座混凝土温度应力包络图各龄期下混凝土的最大拉应力分析结果见表3-4。表3-4 塔座混凝土最大拉应力表（MPa） 龄期层号第3天第7天第28天塔座0.470.881.12由上述分析结果以及混凝土相关力学性能可知，经配合比优化设计后的塔座大体积混凝土其浇筑后各龄期下的温度应力均小于其各龄期下混凝土的劈裂抗拉强度，且具

36、有较高安全系数，满足相关设计要求。3.5 结果分析由Z3Z5塔座大体积混凝土的监测记录可得：各层混凝土温度变化都有急剧的升温和缓慢降温的特征，直到最后达到稳定阶段。塔座大体积混凝土浇筑时于秋冬季进行，太阳辐射影响较小，混凝土入模温度得到有效控制，经过现场测得浇筑过程中Z3墩塔座混凝土入模温度为2628，Z4为1921，Z5为2427。Z3Z5塔座大体积混凝土浇筑厚度为2.5m，均为一次浇筑，Z3墩塔座混凝土内最高温度为65.5，断面最高平均温度为60.7，最大内外温差为23.4；Z4墩塔座混凝土内最高温度为48.9，断面最高平均温度为46.3 ，最大内外温差为23.3；Z5墩塔座混凝土内最高温

37、度为62.2 ，断面最高平均温度为59.2，最大内外温差为22.9。由于施工期间气温较低，为防止塔座混凝土水化过程中内部升温过高，而外部降温过于迅速，致使内外温差过大，即采用通冷却水的方式降低大体积混凝土内部温升，使达到减小内外温差，抑制温度裂缝产生的目的。同时，由于入模温度的有效控制且在冷却水的作用下，使混凝土的升温过程放缓，采取混凝土开始降温时即取消通入冷却水的控制措施，使得与冷却水管接触部分的混凝土不至于在较大的温度梯度状况下开裂。由有限元分析结果及力学试验结果可知，塔座混凝土的劈裂抗拉强度均大于同龄期下混凝土温度应力，且有较大安全系数，而Z4、Z5墩承台混凝土内最高温度及最大温差均小于

38、Z3墩承台混凝土，故参考Z3墩承台温度应力分析结果可知，Z4、Z5墩承台无开裂危险。4 下塔柱实心段温控总结报告4.1 工程概况下塔柱部位大体积混凝土设计强度等级为C50，Z3Z5下塔柱实心段大体积混凝土温度监控从2010年10月20日号开始到2011年1月9日截止，由于塔柱部分为高标号的大体积混凝土，为防止塔柱混凝土水化过程中内部升温过高，而外部降温过于迅速，致使内外温差过大，即采用通冷却水的方式降低大体积混凝土内部温升，使达到减小内外温差，抑制温度裂缝产生的目的。冷却水于混凝土初凝后开始通入，待内部开始降温时停止通水。在各方共同努力下，下塔柱实心段大体积混凝土施工质量优良，没有产生有害温度

39、裂缝。下塔柱实心段大体积混凝土最高温度小于74.1，断面平均最高温度小于71.7，下塔柱实心段大体积混凝土内表最大温差均小于20.4，混凝土的抗拉强度均大于同龄期降温时产生的拉应力，具有较高的抗裂安全系数。4.2 下塔柱实心段混凝土配合比优化设计及施工4.2.1 下塔柱实心段大体积混凝土配合比塔柱部位大体积混凝土设计强度等级为C50，由于属于大体积混凝土结构，当混凝土中水泥用量大时，其水化温升高，收缩大，易产生温度裂缝。为此，本课题组采用密实骨架堆积法进行混凝土配合比设计，从而达到了减少胶凝材料用量、提高混凝土耐久性和体积稳定性的目的。密实骨架堆积设计法不仅可以优化集料的组成级配，而且显著提高

40、了混凝土材料的结构致密性，在保证混凝土具有良好工作性的条件下，最大限度的降低胶凝材料的用量进而提高混凝土的力学性能、耐久性和经济性。通过密实堆积计算过程，可得出配制高性能大体积混凝土的水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂及粗集料的用量，从而确定承台大体积混凝土的初步基准配合比，再根据混凝土配合比的验证试验，确定最终的混凝土最优化配合比。1）原材料：水泥：安徽“海螺”P.042.5R水泥，比表面积为377 m2/kg；粉煤灰：浙江长兴电厂I级灰，需水量比为92%，细度为4.8%（筛余）；矿粉：浙江拓翔建材S95级灰，比表面积400m2/kg，实测比表面积为428 m2/kg，流动度比为98%，7天活性指数

41、为81%，28天活性指数为101%；砂：江西赣江河中砂，细度模数2.63.0；石：德清下柏石场525mm连续级配碎石，压碎值16%；减水剂：浙江五龙ZWL-A-IX缓凝高效减水剂，减水率为28.6%。2）配合比及性能表4-1 塔柱C50大体积混凝土配合比（kg/m3）水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水23013012077010505.28150表4-2 塔柱C50大体积混凝土各项性能测试结果标号坍落度（mm）抗压强度（MPa）抗渗等级抗冻等级氯离子渗透系数（×10-12m2/s）0h1h3d7d28dC5021019529.647.659.3P25F3001.0表4-3 下塔柱C50大体

42、积混凝土施工现场性能实测结果抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)坍落度(cm)7d28d7d28d0h1h45.160.33.24.120.518.54.2.2 施工Z3墩下塔柱实心段第一层混凝土浇筑于2010年10月19日至2010年10月20日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2528左右，监控时间为2010年10月20日开始至2010年11月20日；第二层混凝土浇筑于2010年10月29日开始至2010年10月30日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2125左右，监控时间为2010年10月30日开始至2010年11月30日。Z4墩下塔柱实心段第一层混凝土浇筑于2010

43、年12月20日至2010年12月21日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在1721左右，监控时间为2010年12月21日开始至2011年1月1日；第二层混凝土浇筑于2010年12月29日开始至2010年12月30日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在1520左右，监控时间为2010年12月30日开始至2011年1月9日。Z5墩下塔柱实心段第一层混凝土浇筑于2010年11月8日至2010年11月9日完成浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2024左右，监控时间为2010年11月9日开始至2010年11月20日；第二层混凝土浇筑于2010年11月16日开始至2010年11月17日完成

44、浇筑过程，施工期间混凝土入模温度控制在2127左右，监控时间为2010年11月17日开始至2010年12月5日。4.3 监测方案为做到信息化施工，真实反映各层混凝土的温控效果，以便出现异常情况及时采取有效措施，施工过程中对混凝土进行了相关温度监测。下塔柱实心段两次浇筑厚度均为为4.5m，三层测点分别位于距离浇筑层底面0.5m，2.25m，4m处，测点布置平面示意图见图4-1。各项监测项目在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度监测，在升温阶段每隔2h巡回监测各点温度一次。到达峰值后每隔4h监测一次，持续58天，随着混凝土温度变化减小，逐渐延长监测间隔时间，直至温度变化基本稳定。图4-1

45、下塔柱实心段温度测点平面布置图（单位：mm）4.4 下塔柱实心段大体积混凝土温度监测结果及分析下塔柱实心段大体积混凝土各层边点温度、最高点温度、断面平均温度、内表温差、中心点温度经时曲线见图2图17。4.4.1 Z3墩下塔柱实心段混凝土温度经时曲线4.4.1.1 Z3墩下塔柱实心段第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-2 Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第一层测点温度经时曲线图4-3 Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲线4.4.1.2 Z3墩下塔柱实心段第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-3 Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第一层测点温度经时

46、曲线图4-4 Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线图4-5 Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线4.4.2 Z4墩下塔柱实心段混凝土温度经时曲线4.4.2.1 Z4墩下塔柱实心段第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-6 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第一层测点温度经时曲线图4-7 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲线图4-8 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第三层测点温度经时曲线4.4.2.2 Z4墩下塔柱实心段第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-9 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇

47、筑第一层测点温度经时曲线图4-10 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线图4-11 Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线4.4.3 Z5墩下塔柱实心段混凝土温度经时曲线4.4.3.1 Z5墩下塔柱实心段第一次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-12 Z5墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第一层测点温度经时曲线图4-13 Z5墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第二层测点温度经时曲线图4-14 Z5墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑第三层测点温度经时曲线4.4.3.2 Z5墩下塔柱实心段第二次浇筑混凝土各层测点温度经时曲线图4-15 Z5墩

48、下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第一层测点温度经时曲线图4-16 Z5墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第二层测点温度经时曲线图4-17 Z5墩下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑第三层测点温度经时曲线4.4.4 应力分析通过上述监测结果可知，Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土其最高温升及最大内外温差大于Z4、Z5墩，相较Z4和Z5墩其更不利于大体积混凝土抗裂，故在此仅对Z3墩最不利抗裂情况进行分析。通过调整混凝土水化放热特征数据采用有限元软件再次匹配进行温度应力模拟，从而得出各龄期下大体积混凝土内部的温度应力水平。应力模拟结果见下图：（1） Z3墩下塔柱实心段第一次浇筑混凝土内应力分析云图图4

49、-18 第3d混凝土内部温度应力场图4-19 第7d混凝土内部温度应力场图4-20 第28d混凝土内部温度应力场（2）Z3墩下塔柱实心段第二次浇筑混凝土内应力分析云图图4-21 第3d混凝土内部温度应力场图4-22 第7d混凝土内部温度应力场图4-23 第28d混凝土内部温度应力场各龄期下混凝土的最大拉应力分析结果见表2-4。表4-4 下塔柱实心段混凝土最大拉应力表（MPa） 龄期层号第3天第7天第28天下塔柱实心段第一层0.430.821.27下塔柱实心段第二层0.580.911.44由上述分析结果以及混凝土相关力学性能可知，经配合比优化设计后的下塔柱实心段大体积混凝土其浇筑后各龄期下的温度

50、应力均小于其各龄期下混凝土的劈裂抗拉强度，且具有较高安全系数，满足相关设计要求。4.5 结果分析（1）Z3墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑厚度为4.5m，在采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为74.1，断面最高平均温度为71.7，最大内外温差为19.7；下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑厚度为4.5m，在采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为68.8，断面最高平均温度为64.3，最大内外温差为20.4,。由有限元分析结果及力学试验结果可知，下塔柱实心段混凝土同龄期的劈裂抗拉强度均大于同龄期下混凝土温度应力，且有较大安全系数。（2）Z4墩下塔柱实心段Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次

51、浇筑厚度为4.5m，在采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为63.7，断面最高平均温度为61.5，最大内外温差为19.4；下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑厚度为4.5m，在采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为60.2，断面最高平均温度为56.8，最大内外温差为14.2,。随着施工时间的向后推移入模温度逐渐降低，对混凝土的水化进程的抑制作用加强，使得温升持续时间增长。当混凝土温升过程变缓，而降温过程相对加快时，对混凝土的抗裂有利，所以参考Z3墩下塔柱实心段温度应力分析结果可知，Z4墩下塔柱实心段无开裂危险。（3）Z5墩下塔柱实心段Z4墩下塔柱实心段大体积混凝土第一次浇筑厚度为4.5m，在

52、采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为64.4，断面最高平均温度为61.3，最大内外温差为16.5；下塔柱实心段大体积混凝土第二次浇筑厚度为4.5m，在采取通冷却水进行降温的情况下，最高温度为63.4，断面最高平均温度为58.8，最大内外温差为20.3。由于入模温度的有效控制且在冷却水的作用下，使混凝土的升温过程放缓，采取混凝土开始降温时即取消通入冷却水的控制措施，使得与冷却水管接触部分的混凝土不至于在较大的温度梯度状况下开裂。5 中下塔柱实心段温控总结报告5.1 工程概况中下塔柱部位大体积混凝土设计强度等级为C50，Z3Z5中下塔柱实心段大体积混凝土温度监控从2011年3月25日号开始到2

53、011年6月20日截止，由于塔柱部分为高标号的大体积混凝土，为防止塔柱混凝土水化过程中内部升温过高，而外部降温过于迅速，致使内外温差过大，即采用通冷却水的方式降低大体积混凝土内部温升，使达到减小内外温差，抑制温度裂缝产生的目的。冷却水于混凝土初凝后开始通入，待内部开始降温时停止通水。在各方共同努力下，中下塔柱实心段大体积混凝土施工质量优良，没有产生有害温度裂缝。中下塔柱实心段大体积混凝土最高温度小于74.7，断面平均最高温度小于71.8，中下塔柱实心段大体积混凝土内表最大温差均小于21.6，混凝土的抗拉强度均大于同龄期降温时产生的拉应力，具有较高的抗裂安全系数。5.2 中下塔柱实心段混凝土配合

54、比优化设计及施工5.2.1 中下塔柱实心段大体积混凝土配合比塔柱部位大体积混凝土设计强度等级为C50，由于属于大体积混凝土结构，当混凝土中水泥用量大时，其水化温升高，收缩大，易产生温度裂缝。为此，本课题组采用密实骨架堆积法进行混凝土配合比设计，从而达到了减少胶凝材料用量、提高混凝土耐久性和体积稳定性的目的。密实骨架堆积设计法不仅可以优化集料的组成级配，而且显著提高了混凝土材料的结构致密性，在保证混凝土具有良好工作性的条件下，最大限度的降低胶凝材料的用量进而提高混凝土的力学性能、耐久性和经济性。通过密实堆积计算过程，可得出配制高性能大体积混凝土的水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂及粗集料的用量，从而确定承台大体积混凝土的初步基准配合比，再根据混凝土配合比的验证试验，确定最终的混凝土最优化配合比。1）原材料：水泥：安徽“海螺”P.042.5R水泥，比表面积为377 m2/kg；粉煤灰：浙江长兴电厂I级灰，需水量比为92%，细度为4.8%（筛余）；矿粉：浙江拓翔建材S95级灰，比表面积