大桥边墩承台温控报告

1、大榭二桥边墩大体积混凝土大榭二桥边墩大体积混凝土温控报告温控报告武汉理工大学2011年1月目录1 边墩承台大体积混凝土配合比优化设计边墩承台大体积混凝土配合比优化设计2 边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究3 边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析4 边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析5 冬季大体积混凝土施工养护建议冬季大体积混凝土施工养护建议6 结论结论边墩承台大体积混凝土配合比优化设计边墩承台大体积混凝土配合比优化设计1 项目简介项目简介 大榭二桥标，榭西边墩承台长为25.6m、宽为8.7m、高

2、为3.5m，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，保证大桥的长期安全使用，受广东长大大榭二桥合同项目经理部的委托，武汉理工大学承担了大榭二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。边墩承台大体积混凝土配合比优化设计边墩承台大体积混凝土配合比优化设计边墩承台及桩基础平面图边墩承台立面图 边墩承台大体积混凝土配合比优化设计2 混凝土配合比优化设计混凝土配合比优化设计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，武汉理工大学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

3、目的。 密实骨架堆积设计法不仅可以优化集料的组成级配，而且显著增强了混凝土材料的结构致密性以及耐久性能。边墩承台大体积混凝土配合比优化设计 3 大榭二桥边墩承台配合比设计大榭二桥边墩承台配合比设计 通过密实堆积计算过程，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，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，最终确定如下的混凝土最优化配合比。水（kg/m3）水泥（kg/m3）粉煤灰（kg/m3）矿粉（kg/m3）砂（kg/m3）石（kg/m3）减水剂（kg/m3）初凝时间(h)塌落度(cm)抗压强度(MPa)0h1h7d28d1361551751

4、1080510004.817222038.452.1 优化设计采用粉煤灰超量取代部分水泥和矿粉，在保证混凝土强度的前提下大幅降低混凝土的水化升温，抑制大体积混凝温度裂缝的产生。边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究 高性能混凝土的优良耐久性，主要包括渗透性、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性、碱-骨料反应、耐磨性和抗碳化性等。 1 抗裂性能研究抗裂性能研究 我国最新的混凝土结构耐久性设计与施工指南中推荐了笠井芳夫提出的混凝土(砂浆)早期抗裂性测试方法，本试验采用了此方法。 混凝土早期平板开裂观测结果标号初裂时间/h裂缝最大宽度/mm裂缝平均开裂面积/mm2单位面积裂缝数目/根m-2

5、单位面积的总开裂面积/mm2评定等级C40132135175130805边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究 2 抗渗性能研究抗渗性能研究 快速氯离子渗透试验本实验采用RCM法测定混凝土中Cl-1非稳态快速迁移的扩散系数，定量评价混凝土抗Cl-1的扩散能力。 Cl-1扩展系数试验结果标号Cl-1扩散系数(10-12m2/s)28d56dC402.91.4边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究 3 抗冻性能研究抗冻性能研究 快冻法试验本试验参照普通混凝土抗冻性能试验，采用快冻法，以混凝土试件所经受的冻融循环次数指标为抗冻标号。 承台C40混凝

6、土抗冻试验结果 检测项目200次循环300次循环123123标准养护强度(MPa) 51.853.452.654.153.854.7冻融循环后强度(MPa) 46.147.547.844.543.945.2强度损失() 11.110.99.117.718.417.4质量损失() 1.41.51.83.53.13.4抗冻标号 F 300试件外观 完整、无脱落碎块 完整、无脱落碎块 边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究 4 抗硫酸盐侵蚀研究抗硫酸盐侵蚀研究 抗硫酸盐侵蚀试验本试验采用混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ82-85)中介绍的方法，定量评价混凝土抗硫酸盐

7、侵蚀能力。 混凝土抗硫酸盐侵蚀试验标号抗压强度(MPa)抗侵蚀系数对比件侵蚀件C4053.452.698.5%边墩承台大体积混凝土各向性能研究边墩承台大体积混凝土各向性能研究5 边墩承台大体积混凝土施工现场性能实测结果边墩承台大体积混凝土施工现场性能实测结果现场留样混凝土实测结果抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)坍落度(cm)7d28d7d28d0h1h38.452.12.73.319.518边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析 1 有限元分析建模有限元分析建模 于施工前期运用大型有限元分析软件ANSYS对大榭二桥边墩承台C40大体积混凝土浇注过程中的温度

8、场变化进行模拟分析，通过分析结果确定出相关施工方案及养护方案。边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析 2 边墩承台大体积混凝土温度计算结果边墩承台大体积混凝土温度计算结果 边墩承台大体积混凝土温度分析云图： 承台第3天水化热温度云图(单位：) 边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析承台第7天水化热温度云图(单位：) 承台第28天水化热温度云图(单位：) 边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析边墩承台大体积混凝土水化热仿真分析3 边墩承台大体积混凝土温度分析结果边墩承台大体积混凝土温度分析结果 通过有限元分析，边墩承台混凝土最高温度、最大温

9、差见下表。最高温度()最大温差()边墩承台51.923.7边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析 1 监测方案监测方案 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。测点布置平面示意图见下图。边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析 2 边墩承台大体积混凝土温度监测结果边墩承台大体积混凝土温度监测结果 边墩承台大体积混凝土边点温度、最高点温度、断面平均温度、内表温差、中心点温度经时曲线下图所示。边墩承台大体积混凝土一次性浇筑方量为780m3，在未进行预埋冷

10、却水管施工的情况下，升温阶段持续5天，最高温度为53.1 ，断面最高平均温度为50.5 ，最大内外温差为22.1。 边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析 3 边墩承台大体积混凝土应力分析边墩承台大体积混凝土应力分析 通过上述监测结果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，从而得出不同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： 承台第3天应力云图(单位：MPa) 边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析 承台第7天应力云图(单位：MPa) 承台第28天应力云图(单位：MPa) 边墩承台大

11、体积混凝土控温监测数据分析边墩承台大体积混凝土控温监测数据分析承台混凝土最大拉应力表（MPa） 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边墩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。浇筑完成时间第3天第7天第28天混凝土劈裂抗拉强度2.72.93.3混凝土内最大拉应力0.420.751.04冬季大体积混凝土施工养护建议冬季大体积混凝土施工养护建议1 边墩承台大体积混凝土现场养护状况边墩承台大体积混凝土现场养护状况 （1）介于大榭二桥边墩承台大体积混凝土施工于冬季进行，为预防寒冷天气对承台混凝土养护

12、造成不良影响，施工方于浇筑前即提前预备土工布、地毯等混凝土养护用材料。 （2）由于受场地条件的影响，本次边墩承台无法采取顶面蓄水养护措施。待浇筑完成，混凝土表面收光完成后，立即使用地毯覆盖，利用地毯吸水性能较好的特点，采取于地毯表面洒水保湿的方式，进行大体积混凝土养护。 （3）本次边墩承台大体积混凝土养护期间遇大幅降温天气，为避免环境气温骤降对模板外侧混凝土造成的不利影响，施工方使用土工布对侧边模板进行了保温包裹，同时采取在土工布与模板间架设太阳灯的方式，对边部混凝土进行保温养护。由大体积混凝土控温监测数据可知，此种养护方式效果明显，对边部混凝土的保温养护起到了良好作用。冬季大体积混凝土施工养

13、护建议冬季大体积混凝土施工养护建议2 冬季大体积混凝土施工养护建议冬季大体积混凝土施工养护建议（1）由于大榭二桥边墩、锚墩、承台等大体积混凝土结构施工于冬季进行，为避免冬季寒冷天气对表面混凝土产生较大影响，致使大体积混凝土内外温差过大，浇筑前应准备好后期混凝土养护用麻袋、土工布或棉被等材料。（2）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养护，一方面避免塑性收缩导致裂缝的出现，另一方面起到保温的作用，待上层混凝土顶面待混凝土终凝后应进行蓄水养护，蓄水深度10-20cm。（3）当遇到寒潮时，混凝土各面应进行表面保温覆盖，建议作法如下：在混凝土表面覆盖两层麻袋，上面再包一层塑料薄膜，并适当推迟混凝土的拆模时间（浇筑完成后45天后拆模），拆模后涂刷养护液并及时保温覆盖。结论结论(1)武汉理工大学采用密实骨架堆积设计方法对大榭边墩承台大体积混凝土的配合比进行了优化设计，利用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。(2)施工前期采用有限元分析软件对边墩承台大体积混凝土内温度场和温度应力场进行计算，验证了取消冷却水管进行施工的可行性。对比浇筑