三塔斜拉桥预制承台、帽梁大体积混凝土配合比设计与温控总结

1、PAGE 港珠澳大桥预制承台、帽梁大体积混凝土配合比设计与温控总结报告广东省长大公路工程有限公司武 汉 理 工 大 学2013年11月PAGE III目 录 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc373741444 1 混凝土配合比设计 PAGEREF _Toc373741444 h 1 HYPERLINK l _Toc373741445 1.1原材料的选择 PAGEREF _Toc373741445 h 1 HYPERLINK l _Toc373741446 1.2 密实骨架堆积法混凝土配合比设计 PAGEREF _Toc373741446 h 1 HYPERLIN

2、K l _Toc373741447 1.3配合比优化调整 PAGEREF _Toc373741447 h 2 HYPERLINK l _Toc373741448 1.4混凝土长期性能和耐久性能 PAGEREF _Toc373741448 h 3 HYPERLINK l _Toc373741449 1.4.1 抗裂性能研究 PAGEREF _Toc373741449 h 3 HYPERLINK l _Toc373741450 1.4.2抗渗性能 PAGEREF _Toc373741450 h 4 HYPERLINK l _Toc373741451 1.4.3抗冻性能 PAGEREF _Toc37

3、3741451 h 5 HYPERLINK l _Toc373741452 1.4.4抗硫酸盐侵蚀 PAGEREF _Toc373741452 h 6 HYPERLINK l _Toc373741453 1.5 施工配合比修正 PAGEREF _Toc373741453 h 7 HYPERLINK l _Toc373741454 2 大体积混凝土温度模拟计算 PAGEREF _Toc373741454 h 8 HYPERLINK l _Toc373741455 2.1 计算条件 PAGEREF _Toc373741455 h 8 HYPERLINK l _Toc373741456 2.2大体积

4、混凝土温度计算结果 PAGEREF _Toc373741456 h 9 HYPERLINK l _Toc373741457 2.2.1 取消冷却水管施工方案 PAGEREF _Toc373741457 h 9 HYPERLINK l _Toc373741458 2.2.2 预埋冷却水管施工方案 PAGEREF _Toc373741458 h 13 HYPERLINK l _Toc373741459 2.2.3 港珠澳大桥大体积混凝土温度分析结果 PAGEREF _Toc373741459 h 15 HYPERLINK l _Toc373741460 2.3 大体积混凝土应力计算结果 PAGER

5、EF _Toc373741460 h 16 HYPERLINK l _Toc373741461 2.3.1 取消冷却水管施工方案 PAGEREF _Toc373741461 h 16 HYPERLINK l _Toc373741462 2.3.2 预埋冷却水管施工方案 PAGEREF _Toc373741462 h 19 HYPERLINK l _Toc373741463 2.3.3 港珠澳大桥大体积混凝土应力分析结果 PAGEREF _Toc373741463 h 22 HYPERLINK l _Toc373741464 2.4 温度场应力场计算结果分析 PAGEREF _Toc373741

6、464 h 23 HYPERLINK l _Toc373741465 3 实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741465 h 23 HYPERLINK l _Toc373741466 3.1 147#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741466 h 23 HYPERLINK l _Toc373741467 3.1.1 混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741467 h 23 HYPERLINK l _Toc373741468 3.1.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741468 h 24 HYPERLIN

7、K l _Toc373741469 3.1.3 温度监控结果 PAGEREF _Toc373741469 h 25 HYPERLINK l _Toc373741470 3.1.4温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741470 h 30 HYPERLINK l _Toc373741471 3.2 148#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741471 h 30 HYPERLINK l _Toc373741472 3.2.1 混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741472 h 30 HYPERLINK l _Toc373741473

8、 3.2.2测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741473 h 31 HYPERLINK l _Toc373741474 3.2.3 温度监控结果 PAGEREF _Toc373741474 h 31 HYPERLINK l _Toc373741475 3.2.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741475 h 36 HYPERLINK l _Toc373741476 3.3 149#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741476 h 36 HYPERLINK l _Toc373741477 3.3.1混凝土施工温度参数监控记录 PAG

9、EREF _Toc373741477 h 36 HYPERLINK l _Toc373741478 3.3.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741478 h 37 HYPERLINK l _Toc373741479 3.3.3 温度监控结果 PAGEREF _Toc373741479 h 37 HYPERLINK l _Toc373741480 3.3.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741480 h 42 HYPERLINK l _Toc373741481 3.4 150#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741481 h 4

10、2 HYPERLINK l _Toc373741482 3.4.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741482 h 42 HYPERLINK l _Toc373741483 3.4.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741483 h 43 HYPERLINK l _Toc373741484 3.4.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741484 h 44 HYPERLINK l _Toc373741485 3.4.4温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741485 h 48 HYPERLINK l _Toc373741486 3

11、.5 151#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741486 h 48 HYPERLINK l _Toc373741487 3.5.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741487 h 48 HYPERLINK l _Toc373741488 3.5.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741488 h 49 HYPERLINK l _Toc373741489 3.5.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741489 h 49 HYPERLINK l _Toc373741490 3.5.4温度监控结果总结 PAGERE

12、F _Toc373741490 h 54 HYPERLINK l _Toc373741491 3.6 143#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741491 h 54 HYPERLINK l _Toc373741492 3.6.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741492 h 54 HYPERLINK l _Toc373741493 3.6.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741493 h 55 HYPERLINK l _Toc373741494 3.6.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741494 h 5

13、6 HYPERLINK l _Toc373741495 3.6.4温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741495 h 60 HYPERLINK l _Toc373741496 3.7 144#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741496 h 60 HYPERLINK l _Toc373741497 3.7.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741497 h 60 HYPERLINK l _Toc373741498 3.7.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741498 h 61 HYPERLINK l _To

14、c373741499 3.7.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741499 h 62 HYPERLINK l _Toc373741500 3.7.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741500 h 66 HYPERLINK l _Toc373741501 3.8 145#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741501 h 66 HYPERLINK l _Toc373741502 3.8.1混凝土施工温度参数监控记 PAGEREF _Toc373741502 h 66 HYPERLINK l _Toc373741503 3.8.2 测温

15、点布置情况 PAGEREF _Toc373741503 h 67 HYPERLINK l _Toc373741504 3.8.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741504 h 67 HYPERLINK l _Toc373741505 3.8.4温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741505 h 72 HYPERLINK l _Toc373741506 3.9 146#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741506 h 72 HYPERLINK l _Toc373741507 3.9.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc3

16、73741507 h 72 HYPERLINK l _Toc373741508 3.9.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741508 h 73 HYPERLINK l _Toc373741509 3.9.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741509 h 73 HYPERLINK l _Toc373741510 3.9.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741510 h 78 HYPERLINK l _Toc373741511 3.10 113#预制墩承台实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741511 h 78 HYPERLIN

17、K l _Toc373741512 3.10.1混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741512 h 78 HYPERLINK l _Toc373741513 3.10.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741513 h 79 HYPERLINK l _Toc373741514 3.10.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741514 h 79 HYPERLINK l _Toc373741515 3.10.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741515 h 84 HYPERLINK l _Toc373741516 3.11 1

18、48#预制墩帽梁实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741516 h 84 HYPERLINK l _Toc373741517 3.11.1 混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741517 h 84 HYPERLINK l _Toc373741518 3.11.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741518 h 85 HYPERLINK l _Toc373741519 3.11.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741519 h 85 HYPERLINK l _Toc373741520 3.11.4 温度监控结果总结 PAGE

19、REF _Toc373741520 h 86 HYPERLINK l _Toc373741521 3.12 149#预制墩帽梁实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741521 h 86 HYPERLINK l _Toc373741522 3.12.1 混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741522 h 87 HYPERLINK l _Toc373741523 3.12.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741523 h 87 HYPERLINK l _Toc373741524 3.12.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741

20、524 h 87 HYPERLINK l _Toc373741525 3.12.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741525 h 88 HYPERLINK l _Toc373741526 3.13 150#预制墩帽梁实际施工温度监控结果 PAGEREF _Toc373741526 h 88 HYPERLINK l _Toc373741527 3.13.1 混凝土施工温度参数监控记录 PAGEREF _Toc373741527 h 89 HYPERLINK l _Toc373741528 3.13.2 测温点布置情况 PAGEREF _Toc373741528 h 89 HY

21、PERLINK l _Toc373741529 3.13.3温度监控结果 PAGEREF _Toc373741529 h 90 HYPERLINK l _Toc373741530 3.13.4 温度监控结果总结 PAGEREF _Toc373741530 h 91 HYPERLINK l _Toc373741531 3.14 实际监控温度下温度应力计算分析 PAGEREF _Toc373741531 h 91 HYPERLINK l _Toc373741532 3.15实际监控温度下承台的强度分析 PAGEREF _Toc373741532 h 91 HYPERLINK l _Toc37374

22、1533 4、温控总结分析 PAGEREF _Toc373741533 h 93 HYPERLINK l _Toc373741534 5.温控效果 PAGEREF _Toc373741534 h 94 HYPERLINK l _Toc373741535 6.施工图片 PAGEREF _Toc373741535 h 95PAGE 961 混凝土配合比设计1.1原材料的选择在进行原材料的选择时应该遵循以下原则：(1)选用发热量低的水泥，在大体积混凝土中，水泥水化热是决定混凝土绝热温升值的最重要和最直接的因素，选用发热量低的水泥可以降低水泥水化热，减小混凝土内外温差。(2)选用级配好、空隙率小的集料

23、，一方面骨料本身的强度就远大于水泥胶体，另一方面，采用连续级配的骨料，可以提高骨料在混凝土中所占的体积，提高混凝土的密实性，并可以节约水泥降低了水泥水化热和减少用水量。(3)掺合料，大体积混凝土最好选用优质粉煤灰和矿粉作为掺合料。粉煤灰可提高混凝土的和易性，大大改善混凝土的工作性能和耐久性，取代水泥可以降低水化热，但粉煤灰的掺量较大时对早期强度影响较大。矿粉取代水泥，也可降低水化热，与粉煤灰比较还能提高早期强度。为此本方案选用以下原材料：水泥：东莞华润P.O. 42.5水泥，比表面积为377 m2/kg；粉煤灰：广东沙角级粉煤灰，需水量比为96%，细度为8%（筛余）；矿粉：柳州台泥S95级矿粉

24、，比表面积450m2/kg，流动度比为100%，7天活性指数为89.1%，28天活性指数为100%；砂：巴河中砂，细度模数2.6；石：阳新520mm连续级配碎石，压碎值8.9%；减水剂：江苏博特聚羧酸系高效减水剂，固含量为30，减水率25%。1.2 密实骨架堆积法混凝土配合比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，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

25、料的用量进而提高混凝土的力学性能、耐久性和经济性。用密实骨架设计配合比，是通过寻求混凝土中的粗细骨料的最大密度来寻找最小空隙率，因为粉煤灰的密度及细度都比砂要小，因此可以在找出粗细骨料的最佳比例后，再通过寻求掺合料和粗细骨料的最大密度，计算出最紧密堆积时粗细骨料、掺合料的最佳比例。从而确定混凝土的初步基准配合比（表1-1）。表1-1 基准配合比及力学性能强度等级配合比（kg/m3） 性能 水水泥粉煤灰砂碎石 外加剂 塌落度（mm） 7d 28dC451503201407801060 5.0 210 41 58C501453601207701050 5.3 220 47 61由表1-1的试验结果

26、表明，采用密实骨架法设计的单掺粉煤灰混凝土的工作性能和力学性能均满足设计要求，但为了降低大体积混凝土的水化温升，减小内外温差，需要通过掺加矿粉替代水泥进行配合比优化。1.3配合比优化调整采用矿粉取代部分水泥，对密实骨架堆积法设计的混凝土配合比进行了优化调整，得到承台大体积C45混凝土配合比见表1-2所示：表1-2 承台C45混凝土配合比编号原材料用量（kg/m3）塌落度(mm)强度(MPa)水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水0h1h7d28d 60dA119013014078010605.0614522020039.956.1 60.8A221013013078010605.251342101954

27、0.256.8 61.6注：根据施工时气温和原材料实际情况建议，减水剂掺量在原剂量的0.2%范围内调节由表1-2可以看出以上两组混凝土的工作性能和力学性能均满足C45混凝土的设计和施工要求，但A1水泥用量相对较低，温升相对也低，因此采用A1的配合比进行耐久性研究。表1-3 墩身和帽梁C50混凝土配合比编号原材料用量（kg/m3）塌落度(mm)强度(MPa)水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水0h1h7d28dB23013012077010505.2815021019547.659.3由表1-3可以看出优化后的C50配合比大大减少了水泥用量，工作性能和力学性能都满足设计和施工要求。1.4混凝土长期性能和

28、耐久性能混凝土的耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下保持其工作能力的性能。高性能混凝土与普通混凝土相比，其水灰比低、 密实度高、强度较高、体积稳定性好，所以具有很好的耐久性，这是高性能混凝土得以在工程中应用的最重要原因。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。下面就C45、C50大体积混凝土的抗裂性、抗渗性、抗氯离子渗透性等进行了研究。1.4.1 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，本课题采用了此方法。其试件尺寸为600mm600mm63mm

29、，试验步骤如下：（1）将混凝土浇筑到平面钢制模具内，然后振捣，直到混凝土被捣实且大约与模具顶部齐平。振捣后用抹刀把表面收平，使骨料不外露且表面平实，然后立即用塑料薄膜覆盖，2h后取下薄膜。（2）用电风扇直吹试件表面，风速为8m/s，风向平行于试件表面，同时把试件置于(202)，相对湿度(605)%的环境中。隔段时间进行观察一次，直至出现裂缝，然后记录初始裂缝出出现的时间，初始裂缝的长度和宽度。6h时(从浇筑混凝土开始计时)观察一下试件裂缝数量、宽度和长度。24h后(从浇筑混凝土开始计时)开始观察试件裂缝数量、宽度和长度，裂缝以肉眼可见为准，用钢尺测量其长度，近似取裂缝两端直线距离为裂缝长度。当

30、裂缝出现明显弯折时，以折线长度之和代表裂缝长度。裂缝宽度用便携型裂缝宽度测量仪-CRACK VIEWER进行测量。CRACKVIEWER型号为FCV-21，由照相机、PDA（东芝GENIOe830）、及其它附属品组成。裂缝检出精确度为0.05mm以下，裂缝检出范围为0.052.0mm。抗裂性指标计算：裂缝的平均裂开面积： (mm2/根) 单位面积的开裂裂缝数目： (根/m2) 单位面积上的总裂开面积： (mm2/m2) 式中 Wi第i根裂缝的最大宽度mm； Li第i根裂缝的长度，mm；N总裂缝数目，根；A平板的面积0.36m2。试件早期的开裂敏感性评价准则如下：仅有非常细的裂纹；裂缝平均开裂面

31、积10mm2；单位面积开裂裂缝数目10根/m2；单位面积上的总裂开面积100mm2/m2。按照上述四个准则，将开裂敏感性划分为五个等级：级 全部满足上述四个条件；级 满足上述四个条件中的3个；级 满足上述四个条件中的2个；级 满足上述四个条件中的1个；级 一个也不满足。表1-4 混凝土早期平板开裂观测结果编号初裂时间/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单位面积的总开裂面积/mm2评定等级A16.00.151.55114137.6B6.70.141.57102121.8由表1-4中可以看出所设计的配合比的抗裂等级均达到级。1.4.2抗渗性能中华人民共和国交通行

32、业标准公路工程水泥与水泥混凝土试验规程(JTGE30-2005)通过给受检混凝土试件施加水压的方法，使水在混凝土中迁移，根据水在不同混凝土中的迁移差别来描述混凝土的抗渗性能；快速Cl渗透试验方法，即ASTMC1202-97广泛用于美国及西方国家，在受检混凝土试件两端施加电压，通过计算6h电通量来定量判定混凝土的抗渗透性能。从相关文献中查阅，两中方法都可用于评价混凝土的抗渗透性，但对高性能混凝土抗渗透性的测试方法存在不同的认识。本文分别用两种方法进行测试来分析对比。(1)水压力试验按国标对不同强度等级的三组配比进行抗渗透性能试验，采用上底为175mm，下底为185mm，高为150mm的标准试件，

33、标准养护28d后进行抗渗试验，试验水压从0.1MPa开始，每间隔8h增加水压0.1MPa，当六个试件中有3个试件表面出现渗水时，即可停止试验，记录此时的水压力。混凝土的抗渗等级由未渗水的4个试件的最大水压力表示。P=10H1 式中P为抗渗等级，H为六个试件中3个试件表面渗水时的水压力。通过试验所设计的C30混凝土抗渗等级达到P18，C45混凝土抗渗等级达到P20，C50混凝土抗渗等级达到P25以上。(2)快速氯离子渗透试验本实验采用RCM法测定混凝土中Cl非稳态快速迁移的扩散系数，定量评价混凝土抗Cl的扩散能力。室内试验用150mm150mm150mm试模制作试件，制作完毕后用塑料薄膜覆盖并移

34、至标准养护室，24h后拆模并浸入标养室的水池中，试验龄期前7d加工成标准试件(1001mm，h=502mm，加工成的试件至少切去混凝土表皮20mm)然后浸没于养护室水池中至试验龄期。试验对所设计的混凝土进行了快速氯离子渗透实试验。试验结果见表2-6，Cl扩散系数随混凝土龄期的变化规律，试验龄期为28d、56d，从表中看出，28d Cl扩散系数为(2.0-3.5)10-12m2/s，56d Cl扩散系数为(1.0-2.0)10-12 m2/s，大大提高了混凝土的使用寿命。另外，Cl的扩散系数随混凝土龄期的延长而降低。表1-5 Cl扩散系数试验结果配合比编号Cl扩散系数（1012m2/s）28d5

35、6dA1（C45）2.81.5B（C50）2.31.01.4.3抗冻性能本试验参照普通混凝土抗冻性能试验，采用慢冻法，以混凝土试件所经受的冻融循环次数指标的抗冻标号。试件尺寸100mm100mm100mm，试件标准养护28d龄期时进行冻融循环，试验前4d将试件从养护室取出，进行外观观察，随后放入1520水中浸泡，水面至少高出20mm，试件浸泡4d后进行冻融循环试验，冻融温度为1520，试验4h后取出，并立即将抗冻试件放入水温为1520的水槽中，再融化4h为一个冻融循环。对比试件在养护室中养护，待完成冻融循环后，与抗冻试件同时试压。混凝土抗冻标号以同时满足强度损失率25，重量损失率5的最大循环数

36、表示。对所设计的C45和C50混凝土配合比进行抗冻试验，该试验留置7组试件，28d龄期抗压强度1组，其余6组中，有4组作冻融试验，分别经受200、300次循环后，各试压2组冻融试件，另外2组试件作对比试验用，试验结果见表1-6、1-7。表1-6 承台C45混凝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)55.856.455.655.155.856.7冻融循环后强度(MPa)48.950.549.145.545.447.4强度损失()12.410.411.717.418.616.4质量损失()1.41.51.83.53.13.4抗冻标号F300试件外观完整、无

37、脱落碎块完整、无脱落碎块表1-7 墩身C50混凝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)59.860.160.361.260.561.3冻融循环后强度(MPa)55.256.153.951.651.852.1强度损失()7.76.710.615.714.415.0质量损失()1.11.00.82.23.02.7抗冻标号F300试件外观完整、无脱落碎块完整、无脱落碎块由表1-6、1-7可以看出，试件经受200、300次循环后，其强度损失率均小于25(标准规定)，质量损失较小，混凝土具有较高的抗冻融性能，所设计的C45和C50混凝土抗冻标号均大于F300。1

38、.4.4抗硫酸盐侵蚀本试验采用混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ82-85)，将l00mm100mml00mm尺寸的试件标准养护至26d，取出放入（805）的烘箱中烘48h，烘干结束后冷却至室温，并放入含有5硫酸钠溶液的试件盒中，侵泡（150.5）h，结束后将试件风干30min后立即升温80，再冷却至（2530）。循环以上步骤，同时将对比试件仍置于标准养护室中，150次时将侵蚀试件和标准试件同时进行试压，检测其抗压强度，结果见表1-8。表1-8 混凝土抗硫酸盐侵蚀试验编号抗压强度/MPa抗蚀等级对比件150干湿循环硫酸盐侵蚀件C4555.444.6KS150C5060.151.8KS15

39、01.5 施工配合比修正试验结果表明，掺入矿物掺合料减少了混凝土表面的裂缝，改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的抗侵蚀性能。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。用密实骨架设计配合比，是通过寻求混凝土中的粗细骨料的最大密度来寻找最小空隙率，因为粉煤灰的密度及细度都比砂

40、要小，因此可以在找出粗细骨料的最佳比例后，再通过寻求掺合料和粗细骨料的最大密度，计算出最紧密堆积时粗细骨料、掺合料的最佳比例。按此设计方法，在课题组提供的建议配合比基础上，根据港珠澳大桥的具体施工要求，承台大体积C45混凝土和墩身C50混凝土的配比如表1-9。表1-9 承台C45混凝土配合比编号原材料用量（kg/m3）塌落度(mm)强度(MPa)凝结时间（h）水泥粉煤灰矿粉砂碎石外加剂水0h1h7d28d初凝终凝C4519013014078010605.0614522020039.956.11821C5023013012077010505.2815021019547.659.316192 大体

41、积混凝土温度模拟计算承台混凝土强度等级为C45，墩身部位混凝土强度等级为C50。浇筑工作量大，按照承台、墩身的结构尺寸，考虑温控及施工需要，参考设计图纸，承台连同2m高的墩身一同浇筑。采用ANASYS对承台进行建模及大体积混凝土温度计算，模型见图2-1，计算条件见表2.1.2.1 计算条件（1）施工时间及进度等施工进度：按施工图所述施工进度进行浇筑温度：大体积混凝土浇筑温度按28计算放热系数：=14W/m2导温系数：0.08 m2/d绝热升温：33.8线膨胀系数：8.910-6/比热：1.0（kJ/kg）图2-1 港珠澳承台及墩身有限元分析模型图（2）混凝土性能相关参数混凝土容重：2450kg

42、/m3混凝土绝热温升：Tr（t）=WQ0（1-e-mt）/C 混凝土弹性模量：混凝土徐变度：（3）气温 ，为浇注期间的当地平均温度，t及取值随施工时间变化，另外加3辐射热（侧面不加）。2.2大体积混凝土温度计算结果2.2.1 取消冷却水管施工方案A.承台部分温度计算结果图2-2 承台部分-浇筑第3天水化热温度云图（单位：）图2-3 承台部分-浇筑第7天水化热温度云图（单位：）图2-4 承台部分-浇筑第28天水化热温度云图（单位：）B.承台+墩身(2m)整体温度计算结果图2-5 结构整体-第3天水化热温度云图（单位：）图2-6 结构整体-第7天水化热温度云图（单位：）图2-7 结构整体-第28天

43、水化热温度云图（单位：）2.2.2 预埋冷却水管施工方案A.承台部分温度计算结果图2-8 承台部分-浇筑第3天水化热温度云图（单位：）图2-9 承台部分-浇筑第7天水化热温度云图（单位：）图2-10 承台部分-浇筑第28天水化热温度云图（单位：）B.承台+墩身(2m)整体温度计算结果图2-11 结构整体-第3天水化热温度云图（单位：）图2-12 结构整体-第7天水化热温度云图（单位：）图2-13 结构整体-第28天水化热温度云图（单位：）2.2.3 港珠澳大桥大体积混凝土温度分析结果通过温度分析，大体积混凝土结构最高温度、最大温差见表2-1。表2-1 大体积混凝土温度分析结果（）施工方案结构部

44、位最高温度最大温差取消冷却水管承台混凝土72.231.1墩身混凝土73.533.8预埋冷却水管承台混凝土65.922.3墩身混凝土68.923.92.3 大体积混凝土应力计算结果2.3.1 取消冷却水管施工方案A.承台部分应力计算结果图2-14 承台部分-第3天温度应力云图（单位：MPa）图2-15 承台部分-第7天温度应力云图（单位：MPa）图2-16 承台部分-第28天温度应力云图（单位：MPa）B.承台+墩身(2m)整体温度计算结果图2-17 结构整体-浇筑第3天温度应力云图（单位：MPa）图2-18 结构整体-浇筑第7天温度应力云图（单位：MPa）图2-19 结构整体-浇筑第28天温度

45、应力云图（单位：MPa）2.3.2 预埋冷却水管施工方案A.承台部分应力计算结果图2-20 承台部分-第3天温度应力云图（单位：MPa）图2-21 承台部分-第7天温度应力云图（单位：MPa）图2-22 承台部分-第28天温度应力云图（单位：MPa）B.承台+墩身(2m)整体温度计算结果图2-23 结构整体-浇筑第3天温度应力云图（单位：MPa）图2-24 结构整体-浇筑第7天温度应力云图（单位：MPa）图2-25 结构整体-浇筑第28天温度应力云图（单位：MPa）2.3.3 港珠澳大桥大体积混凝土应力分析结果 通过温度应力分析，大体积混凝土最大主应力见表2-2。表2-2 大体积混凝土最大主应

46、力表（MPa）施工方案结构部位第3天第7天第28天通冷却水承台混凝土0.691.041.79帽梁混凝土0.831.262.04表2-3 大体积混凝土劈裂抗拉强度（MPa）混凝土强度等级龄期(d)3728C451.93.14.6C502.53.95.1表2-3为混凝土标准养护条件下各龄期的劈裂抗拉强度，对比分析表2-2、2-3可知，承台、帽梁混凝土的各龄期的抗拉强度均大于相同龄期下的最大主拉应力，具有较高的安全系数。进行温控，可避免温度裂缝的产生。2.4 温度场应力场计算结果分析根据温度应力场计算所得云图，分析得到如下结论：港珠澳大桥预制构件承台+墩身(2m)整体一次浇筑，在取消冷却水管降温的情

47、况下，由于一次性浇筑方量较大，结构沿高度方向较厚，承台部分最高温度达到72.2，内外温差为31.1，墩身部分最高温度达到73.5，内外温差为33.8。根据分析结果可知，混凝土各结构部位内最高温度均超过70，而内表温差亦超过规范规定的25。由应力分析结果可知，在取消冷却水管情况下，混凝土内部的3d温度应力较大，混凝土防温度裂缝的安全系数低，存在开裂的危险性，因此不应采用取消冷却水管进行混凝土的施工。在采用预埋冷却水管降温的施工措施情况下，承台部分最高温度为65.9，内外温差为22.3，墩身部分最高温度为68.9，内外温差为23.9，大体积混凝土结构内部最高温度小于70，内外温差小于25，同时根据

48、温度应力分析结果，混凝土内部温度应力均小于同龄期下的混凝土劈裂抗拉强度，具有较高的抗裂安全系数。故在实际施工过程中，推荐采用分层浇筑或通过设置冷却水管的方式进行降温，为保证承台在施工期内不出现有害温度裂缝，应采取如下温控标准：混凝土浇筑温度不超过28；混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升不超过50；混凝土内表温差不超过25；混凝土降温速率不超过2.0/d。混凝土内部通水降温时，进出水口的温差小于10。水温与混凝土内部温差不大于20。3 实际施工温度监控结果3.1 147#预制墩承台实际施工温度监控结果本次147#预制承台浇注于2013年5月5日10:00开始，5月6日01:00左右结束，历时

49、15小时，共浇注混凝土约450m。3.1.1 混凝土施工温度参数监控记录表3-1-1 混凝土原材料及入模温度参数时间温度（）工作性能（mm）气温水温中砂碎石（5-16）碎石（16-25）出机入模坍落度扩展度10:0025.521.421.623.323.624.725.121041012:0028.121.322.724.424.724.626.421048014:0029.222.723.023.023.128.829.521041016:0026.317.623.122.42524.526.821547018:0025.015.023.022.323.124.1-2626.62104702

50、0:0024.221.022.023.022.724.326.021046022:0024.021.022.122.822.524.525.121047000:0021.021.022.122.522.324.626.0210470由表3-1可以看出，由于气温较低，以及生产条件好（原材料均有遮盖措施），并且在14:00左右加入了冰水，本次预制承台浇注过程中混凝土的入模温度均控制在30以下，且仅有5日中午14:00超过28，并且材料的工作性能也表现的较为稳定。3.1.2 测温点布置情况本次温度监控共布置33个测点，分三层布设，每层11个。其中第一层测点距离底部1.1m，第二层测点距离底部1.7m

51、，第三层测点距离底部2.9m。每层测点分布如下图4-1所示。位于0.5m、1.8m、3m、4.5m的位置。并同时检测大气温度，混凝土浇筑温度，以及冷却水温度。各层混凝土温度测点平面布置图见图3-1-1所示：2751101802504552752001751004551120图3-1-1 承台温度测点平面布置图（单位cm）温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制仪。温度传感器主要技术性能：测温范围-50+150；工作误差+0.5；分辨率0.1；平均灵敏度-2.1（mv/）。3.1.3 温度监控结果（1）第一层监控结果图3-1-2 第一层测点表面温度变化曲线

52、图3-1-3 第一层测点中心温度变化曲线图3-1-4 第一层测点断面温度变化曲线图3-1-5 第一层测点内外温差变化曲线（2）第二层监控结果图3-1-6 第二层测点表面温度变化曲线图3-1-7 第二层测点中心温度变化曲线图3-1-8 第二层测点断面温度变化曲线图3-1-9 第二层测点内外温差变化曲线（3）第三层监控结果图3-1-10 第三层测点表面温度变化曲线图3-1-11 第三层测点中心温度变化曲线图3-1-12 第三层测点断面温度变化曲线图3-1-13 第三层测点内外温差变化曲线（4）冷却水温度监测记录按设计要求，承台布置冷却水管四层，在混凝土浇注完成两个小时候开始通水，在达到最大温升并开

53、始降温后停止通水。水箱的进出水温度变化如图3-1-14。图3-1-14水箱的进出水温度跟踪监测曲线图3.1.4温度监控结果总结表3-1-2 温度监测结果总结最高温度/最高温出现时间最大温差/最大温差出现时间最大温升/第一层64.87日10:0022.1 8日22:0038.4第二层65.87日10:0024.5 8日22:0039.4第三层64.37日14:0024.2 9日4:0037.93.2 148#预制墩承台实际施工温度监控结果本次148#预制承台浇注于2013年6月6日10：00开始，6月7日00:00左右结束，历时14小时，共浇注混凝土约450m。3.2.1 混凝土施工温度参数监控

54、记录表3-2-1混凝土原材料及入模温度参数时间气温水温中砂碎石（5-16）碎石（16-25）出机入模10:0027.326.326.525.826.430.030.212:0035.127.531.831.230.628-30.631.214:0034.626.730.628.9-3231.530.031.016:0034.018.530.829.230.927.828.618:0030.919.628.028.227.928.629.520:0027.917.627.927.228.128.529.622:0026.217.527.527.028.027.928.5由表3-2-1可以看出，由

55、于气温较高，生产条件不好，在14:00左右加入了冰水，本次预制承台浇注过程中混凝土的入模温度基本均控制在30以下，只有6日中午12:00-14:00超过30，材料的工作性能也表现的较为稳定。3.2.2测温点布置情况本次温度监控共布置27个测点，分三层布设，每层9个。其中第一层测点距离底部1.1m，第二层测点距离底部1.7m，第三层测点距离底部2.9m。并同时检测大气温度，混凝土浇筑温度，以及冷却水温度。各层混凝土温度测点平面布置图见图3-2所示：4511018025045520017510051030图3-2-1 148#墩预制承台温度测点平面布置图（单位cm）温度传感器为PN结温度传感器，温

56、度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制仪。温度传感器主要技术性能：测温范围-50+150；工作误差+0.5；分辨率0.1；平均灵敏度-2.1（mv/）。3.2.3 温度监控结果第一层监控结果图3-2-2第一层测点表面温度变化曲线图3-2- 3第一层测点中心温度变化曲线图3-2-4第一层测点断面温度变化曲线图3-2-5 第一层测点内外温差变化曲线第二层监测结果图3-2-6第二层测点表面温度变化曲线图3-2-7第二层测点中心温度变化曲线图3-2-8第二层测点断面温度变化曲线图3-2-9第二层测点内外温差变化曲线第三层监测结果图3-2-10第三层测点表面温度变化曲线图3-2-11第三层测点

57、中心温度变化曲线图3-2-12第三层测点断面温度变化曲线图3-2-13第三层测点内外温差变化曲线冷却水温度监测记录按设计要求，承台布置冷却水管四层，在混凝土浇注完成两个小时候开始通水，在达到最大温升并开始降温后停止通水。水箱的进出水温度变化如图3-2-14。图3-2-14水箱的进出水温度跟踪监测曲线图3.2.4 温度监控结果总结表3-2-2 温度监测结果总结最高温度/最高温出现时间最大温差/最大温差出现时间最大温升/第一层59.18日2:0014.88日6:0029.3第二层64.78日8:0017.89日6:0034.9第三层65.88日14:0022.49日2:00363.3 149#预制

58、墩承台实际施工温度监控结果本次149#预制承台浇注于2013年6月28日8：00开始，6月28日19:00左右结束，历时11小时，共浇注混凝土约450m。3.3.1混凝土施工温度参数监控记录表3-3-1混凝土原材料及入模温度参数时间气温水温中砂碎石（5-16）碎石（16-25）出机入模8:0033.015-28.628.627.228.930.230.510:0034.515.030.528.828.828.82912:0036.017.030.329.53229.130.114:0036.515.030.228.130.229.530.616:0034.216.029.928.230.529

59、.630.518:0033.016.028.227.627.929.029.23.3.2 测温点布置情况本次温度监控共布置27个测点，分三层布设，每层9个。其中第一层测点距离底部1.1m，第二层测点距离底部1.7m，第三层测点距离底部2.9m。并同时检测大气温度，混凝土浇筑温度，以及冷却水温度。各层混凝土温度测点平面布置图见图3-3-1所示：1101802504552001751004551030图3-3-1 承台温度测点平面布置图（单位cm）温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制仪。温度传感器主要技术性能：测温范围-50+150；工作误差+0.5；分

60、辨率0.1；平均灵敏度-2.1（mv/）。3.3.3 温度监控结果（1）第一层监控结果图3-3-2第一层测点表面温度变化曲线图3-3-3第一层测点中心温度变化曲线图3-3-4第一层测点断面温度变化曲线图3-3-5第一层测点内外温差变化曲线第二层监控结果图3-3-6第二层测点表面温度变化曲线图3-3-7第二层测点中心温度变化曲线图3-3-8第二层测点断面温度变化曲线图3-3-9第二层测点内外温差变化曲线第三层监控结果图3-3-10第三层测点表面温度变化曲线图3-3-11第三层测点中心温度变化曲线图3-3-12第三层测点断面温度变化曲线图3-3-13第三层测点内表温差变化曲线（4）冷却水温度监测记