大榭二桥边墩温控方案

1、PAGE 大榭二桥边墩温控方案武 汉 理 工 大 学2010年12月PAGE 11目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc279419301 1 概述 PAGEREF _Toc279419301 h 1 HYPERLINK l _Toc279419302 2 承台混凝土配合比优化设计 PAGEREF _Toc279419302 h 1 HYPERLINK l _Toc279419303 2.1 原材料的选择 PAGEREF _Toc279419303 h 1 HYPERLINK l _Toc279419304 2.2 密实骨架堆积法混凝土配合比设计 PAGERE

2、F _Toc279419304 h 2 HYPERLINK l _Toc279419305 3 大体积混凝土温控计算 PAGEREF _Toc279419305 h 3 HYPERLINK l _Toc279419306 3.1 施工环境估计 PAGEREF _Toc279419306 h 3 HYPERLINK l _Toc279419307 3.2 计算条件 PAGEREF _Toc279419307 h 4 HYPERLINK l _Toc279419308 3.3 大榭二桥边墩承台C40大体积混凝土温度计算结果 PAGEREF _Toc279419308 h 5 HYPERLINK l

3、 _Toc279419309 3.3.1 边墩承台大体积混凝土温度分析云图 PAGEREF _Toc279419309 h 5 HYPERLINK l _Toc279419310 3.3.2 承台大体积混凝土温度分析结果 PAGEREF _Toc279419310 h 6 HYPERLINK l _Toc279419311 3.4 温度场应力场计算结果分析 PAGEREF _Toc279419311 h 6 HYPERLINK l _Toc279419312 4 温度控制标准 PAGEREF _Toc279419312 h 6 HYPERLINK l _Toc279419313 5 混凝土温控

4、措施及实施细则 PAGEREF _Toc279419313 h 7 HYPERLINK l _Toc279419314 5.1 混凝土施工要求 PAGEREF _Toc279419314 h 7 HYPERLINK l _Toc279419315 5.2 边墩承台混凝土温控要求 PAGEREF _Toc279419315 h 8 HYPERLINK l _Toc279419316 6 温控施工的现场监测 PAGEREF _Toc279419316 h 8 HYPERLINK l _Toc279419317 附件1 PAGEREF _Toc279419317 h 101 概述本工程边墩基础位于土

5、壤中，单墩基础采用8根2.0m钻孔灌注桩，桩基呈梅花形布置，承台长25.6m、长8.7m、厚3.5m。图1-1 边墩承台及桩基础平面图图1-2 边墩承台布置立面图2 承台混凝土配合比优化设计2.1 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，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

6、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。为此大榭二桥边墩承台大体积混凝土选用以下原材料：水泥：宁波“海螺”P.42.5R水泥，比表面积为330 m2/kg；粉煤灰：南京化电I级灰，需水量比为92%，细度为7%（筛余）；矿粉：宁波港新建材S95级，比表面积400m2/kg，实测比表面积为428 m2/kg，流动度比为100%，7天活性指数为85%，28天活性指数为101%；砂：采用福建

7、厦门中砂，含泥量2%，细度模数2.52.9符合区颗粒级配；石：碎石，粒径525mm且级配良好；减水剂：上海高铁聚羧酸高性能缓凝型减水剂（GTS-102），减水率为28.6%。2.2 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，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

8、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。根据大量的混凝土配比实验以及类似标号混凝土配比情况，提出如下配合比：表2-1 承台大体积混凝土配合比标号水(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)坍落度(cm)抗压强度（MPa）0h1h7d 28dC4013615517511080510004.822.019.538.450.1注：减水剂引入的水量已包含在用水

9、量中。采用密实骨架堆积法进行的优化设计的配合比，采取矿粉超量取代部分水泥和粉煤灰，在保证有较高强度富余的同时大幅减少了水泥用量，降低了混凝土水化升温。3 大体积混凝土温控计算大体积砼与一般的钢筋砼结构相比具有形体庞大、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术和质量要求较高等特点。大体积混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。由于混凝土的体积大，聚集的水化热大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，导致裂缝产生。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键。由于大体积混凝土工程所处的边界条件和施工情况比较复杂，加上混凝土材料特性的差异较大，有些条件在

10、施工中难以充分掌握，在目前技术水平条件下，任何一种计算理论都无法精确计算混凝土内温度变化，本文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场变化进行了相关分析。本次浇注混凝土分析以3.5m厚C40混凝土承台为分析对象，边墩承台大体积混凝土采用一次成型浇注，预计混凝土方量约780m3。图3-1 承台有限元分析模型图3.1 施工环境估计大榭二桥第二大桥地处宁波市北仑区和大榭二桥岛之间的黄峙江上，东海之滨，属亚热带南缘季风海洋气候区，具有冬夏季风交替显著、年温适中、四季分明，光照充足，但四季都可能出现一些灾害性天气的总特征。本项目边墩承台施工预计为2010年1

11、2月上旬，施工期间预计外部温度为：白天，1015左右、晚上610左右，风力为05级。承台施工要求混凝土塌落度为16-20cm，初凝时间超过12小时。3.2 计算条件（1）施工时间及进度等施工时间：大榭二桥边墩承台部分浇注时间为2010年12月初浇筑层厚：边墩3.5m厚承台采用一次浇筑完成施工进度：按施工图所述施工进度进行浇筑温度：承台部分混凝土浇筑温度按20计算放热系数：=14W/m2导温系数：0.08 m2/d绝热升温：39.9线膨胀系数：8.910-6/比热：1.0（kJ/kg）（2）混凝土性能相关参数混凝土容重：2450kg/m3混凝土绝热温升：Tr（t）=WQ0（1-e-mt）/C 混

12、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）3.3 大榭二桥边墩承台C40大体积混凝土温度计算结果3.3.1 边墩承台大体积混凝土温度分析云图图3-1 承台第一层第3天水化热温度云图-配合比1（单位：）图3-2 承台第一层第7天水化热温度云图-配合比1（单位：）图3-3 承台第一层第28天水化热温度云图-配合比1（单位：）3.3.2 承台大体积混凝土温度分析结果通过温度分析，承台混凝土最高温度、最大温差见表3-3-1。表3-3-1 承台混凝土温度分析结果（）最高温度最大温差边墩承台51.923.73.4 温度场应力场计算

13、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：边墩承台混凝土内最高温度在浇注后3天出现，最高温度为51.9，最大温差为23.7。上述配合比下大体积混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)满足大体积混凝土施工规范中规定不宜大于25的要求，其混凝土浇筑体表面与大气温差满足大体积混凝土施工规范中规定不宜大于20的要求。4 温度控制标准在仿真计算的基础上，结合海工混凝土施工规范和大体积混凝土施工规范相关要求制定了混凝土在施工期内不产生有害温度裂缝的温控标准，具体内容如下：（1）混凝土绝热温升：30min内不超过20；（3）混凝土内表温差不超过25；（4）混凝土允许最大降温速率不超过

14、2.0/d。5 混凝土温控措施及实施细则5.1 混凝土施工要求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，必须加强对混凝土每一施工环节的控制，要求现场人员必须从混凝土拌合、输送、浇筑、振捣到养护、保温整个过程实行有效监控。混凝土施工应严格按照公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）进行，并特别注意以下方面：（1）混凝土拌制配料前，各种衡器应请计量部门进行计量标定，称料误差应符合规范要求。应严格控制新拌混凝土质量，使其和易性满足施工要求。坍落度检验应在出机口进行，每班2-3次，拒绝使用坍落度过大和过小的混凝土料。应及时检测粗、细骨料的含水率，遇阴雨天气应增加检测频率，随时调整

15、用水量。（2）浇筑混凝土前应对模板、钢筋、预埋件、监控元件及线路等进行检查，同时应检查仓面内冲毛情况，及是否有碎碴异物等，检验合格后才能开盘。（3）自高处向模板内倾卸混凝土时，为防止混凝土离析，应符合下列规定：a）当直接从高处倾卸时，高度不应超过1.5米；b）当高度超过1.5米时，应通过串筒，溜管等设施；c）在串筒出料口下面，混凝土堆积高度不宜超过1米，即时摊平，分层振捣。（4）混凝土应按规定厚度，顺序和方向分层浇筑，必须在下层混凝土初凝前浇筑完毕上层混凝土。如因故停歇，时间超过初凝时间时，仓面混凝土应按工作缝处理。混凝土分层浇筑厚度不应超过振动棒（头）长度的1.0倍，并保持从仓面一侧向另一侧

16、浇筑的顺序和方向。（5）浇筑混凝土时，应采用振动器振实：a）使用插入式振动器时，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模应保持5-10cm距离，应避开预埋件或监控元件10-15cm，应插入下层混凝土5-10cm；b）对每一部位混凝土必须振动到密实为止，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。（6）在浇筑混凝土过程中，必须及时清除仓面积水。（7）严格按公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）要求进行各层间和各块间水平和垂直施工缝处理。5.2 边墩承台混凝土温控要求（1）为了使各项温控措施落实到实处，施工单位必须成立专门的温控管理团队，根据温控单位的技术要求，落实各项

17、技术措施；在各部位大体积混凝土施工之前，施工单位必须做到逐步技术交底，使班组、工人能了解温控的必要性及操作情况；（2）介于本工程边墩承台施工在冬季进行，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；上层混凝土顶面待混凝土终凝后应立即进行蓄水养护，蓄水深度10-20cm；四周模板外侧应采取覆盖棉被或土工布，同时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，以满足内表温差要求，且拆模时间应选择一天中温度较高的时刻。6 温控施工的现场监测为做到信息化施工，真实反映各层混凝土的温控效果，以便出现异常情

18、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。根据大榭二桥边墩结构特点，盖梁部分属于大体积混凝土，拟在盖梁埋设温度传感器，盖梁混凝土共布置4测温点，分别位于0.5m、1.75m、3.0m的位置，各层测点到承台侧边距离均为4.35m。进行边墩承台施工期间需监测混凝土浇筑温度及大气温度。各层混凝土温度测点平面布置图分别见图1图2所示：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46h监测一次，持续23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1 温控测点平面布置图（单位：mm）图2 温控测点中心剖面图（单位：mm）附件1混凝土的出机温度和浇筑温度一、混凝土的出机温度T0T0=(0.2+Qs)WsTs+(0.2+Qg)WgTg+0.2WcTc+(Ww-QsWs-QgWg)Tw/0.2(Ws+Wg+Wc)+Ww式中：Qs、Qg分别为砂石的含水量，以%计；Ws、Wg、Wc、Ww分别为每方混凝土中砂、石、