C20~C50大体积混凝土温度控制方案报告16篇4

武汉理工大学二0一二年四月大体积混凝土裂缝控制技术1研究背景目前桥梁工程中广泛运用的大体积混凝土，常会因为施工期间(配合比设计、入模温度、养护措施等因素)控制不当而产生大量温度裂缝，致使影响工程质量。实际工程中通常采用预埋冷却水管通水来降低大体积混凝土的升温峰值，减小内表温差，进行温控。但是这种方式在实际施工中控制不当也会产生温度裂缝降低耐久性能。众多工程实践表明：冷却水管会存在压浆不实的问题，水、有害离子和空气容易渗入进去，导致金属冷却水管锈蚀，影响桥梁结构安全性冷却水管用量较大，增大工程成本，现代桥梁的建设条件及存在环境越来越恶劣。高盐分、高流速、高含沙量对桥梁承台混凝土的冲刷造成磨蚀，影响其使用寿命。1研究背景桥梁大体积混凝土裂缝控制技术通过探明不同入模温度下胶凝材料体系的水化放热特性曲线和结合不同结构部位大体积混凝土的特点，通过引入计算机有限元分析方法，将工程实际概况导入软件进行匹配计算，利用密实骨架堆积原理形成针对不同结构形式的最佳混凝土配合比设计方法，从而实现取消冷却水管施工，达到抑制桥梁大体积混凝土结构温度裂缝产生，满足低温升、高抗渗、耐冲磨、水下不分散的要求，并实现降低工程造价，提高结构使用寿命的目的。2开发的大体积裂缝控制技术

针对桥梁的承台、锚锭、索塔、沉井等各部位大体积混凝土服役环境，进行大体积混凝土低温升梯度设计与综合抗裂技术研究，取得如下的研究成果：（1）建立大体积混凝土开裂敏感性试验与评价方法，开发低温升高抗裂大体积混凝土的增韧、增稳技术，提出低温升抗裂大体积混凝土的配合比设计方法和控制指标；（2）针对沉井部位混凝土易遇水分散的特点，开发适用于水下大体积混凝土的抗水分散剂，并利用其制备出具有抗水分散、自密实、低温升抗裂性能的大体积混凝土；（3）针对承台部位混凝土易受水冲磨的特点，设计并制备出边部耐冲磨高抗裂混凝土，中部低温升混凝土的梯度结构，提出了抗渗耐冲磨抗裂梯度大体积混凝土结构设计与施工方法；（4）针对索塔部位实心段大体积混凝土超高、超远距离泵送且标号较高（C50）、水化温升比较高易造成内外温差较大、自收缩比较大、易开裂的特点，制备出抗裂耐久、工作性能优良的高性能混凝土；（5）提出桥梁各部位大体积混凝土施工质量评价体系，制定相应施工工艺及质量控制技术指南。（1）不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比优化设计及耐久性能密实骨架堆积法设计法原理：密实骨架堆积原理是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大容重来寻找最小空隙率，通过曲线拟合可以得出骨料间的最佳比例，使得制备出的混凝土有较好的工作性、较高的强度、优良的耐久性和经济性。方法：密实堆积设计是通过矿物掺和料填充细集料空隙、矿物掺和料和细集料的混合物填充粗集料之间的空隙来实现最小空隙率Vv，再利用Vv控制混凝土中的水泥浆体用量Vp，从而达到减少混凝土中水泥用量和单位用水量。浆量Vp与空隙Vv、集料表面积s（含粉煤灰）和浆量厚度t之间的关系为：Vp=Vv+s×t=N×Vv，依据强度和耐久性要求设定水胶比，借鉴普通混凝土的水胶比取值，C30混凝土的水胶比可在0.36～0.40之间选取，C40混凝土的水胶比在0.32~0.36之间选取，C50混凝土的水胶比在0.28~0.32之间选取；最后再求出拌和水量。（1）不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比优化设计及耐久性能技术措施：1）采用密实骨架堆积法来进行大体积混凝土配合比设计，通过掺矿物掺合料减少水泥用量，降低混凝土水化温升、内外温差及其带来的温度应力，避免产生温度裂缝，提高混凝土耐久性和体积稳定性。2）掺加具有减缩、增韧的聚合物外加剂，减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂性能。大板抗裂试验混凝土抗渗试验Cl−扩散系数试验混凝土抗冻实验大体积混凝土推荐配合比（kg/m3）嘉绍大桥大体积混凝土的性能标号坍落度（mm）抗压强度（MPa）抗渗等级抗冻等级氯离子渗透系数（×10-12m2/s）0h1h3d7d28dC3022020019.832.545.8P18F3002.0C4022020023.537.952.1P20F3001.5C5021019529.647.659.3P25F3001.0标号水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂减缩增韧剂C301429615916379510553.84.2C4014514014014078010604.734.3C5015023013012077010505.284.8低温升抗裂混凝土与普通混凝土收缩对比结果标号水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂减缩增韧剂C30（抗裂）1429615916379510553.84.2C50（抗裂）15023013012077010505.284.8C30（普通）158290100/79510553.8/C50（普通）15040080/75010705.8/标号3d7d28d60d180dC30（抗裂）59113174233286C30（普通）82168231304382C50（抗裂）88143.230293369C50（普通）128204299346458（2）抗冲磨大体积混凝土配合比设计极其性能

现状：构件所处环境含沙量大，流速急，混凝土表面冲刷磨损和融蚀破坏严重。措施一：通过基于密实骨架堆积方法并优化胶凝材料浆体的组成，提高浆体和骨料间的界面粘结特性，提高混凝土自身耐冲磨特性.

措施二：在混凝土中掺入经特殊处理的高强聚丙烯仿钢纤维，在其内部构成一乱向支撑体系，产生有效的多向二级加强效果，赋予了混凝土一定的韧性，改善混凝土的抗裂性能及抗冲磨性能。抗冲大体积磨混凝土性的配合比与能抗冲磨混凝土土配合比（Kg/m3）抗冲磨混凝土性能编号坍落度/mm抗压强度劈裂抗拉强度抗冲磨强度/kg/h.m20h2h7d28d7d28d122020037461.83.31.92221518535451.93.51.43322018531422.13.60.98421019036522.94.30.81521018029402.03.41.23编号CF矿粉硅灰砂石减水剂水高强聚丙烯仿钢纤维1160120140/77510704.5146/2160120140/77510704.514623160120140/77510704.5146441501101402077510704.914645160120140/77510704.51466通过优化设计计后的抗冲磨磨大体积混凝凝土抗裂性能能、抗渗性能能优异，并且且抗冲磨性能能显著提高。。各组混凝土其其他性能编号抗裂性能（平板法）初凝时间/h氯离子渗透系数/×10-12m2/s1Ⅲ201.42Ⅲ221.33Ⅳ241.14Ⅳ240.95Ⅲ241.2抗冲磨混凝土配合比比（Kg/m3）编号CF矿粉砂石减水剂水聚丙烯纤维316012014077510704.51464515013014077510704.51454617011014077510704.51484718010014077510704.51514抗冲磨混凝土性能编号坍落度/mm抗压强度劈裂抗拉强度抗冲磨强度/kg/h.m20h2h7d28d7d28d322520031422.13.60.98522021028382.03.31.21622219033452.23.70.91723018534482.23.80.85胶凝材料的用用量对抗冲磨混凝土性能的的影响（3）水下不分散散混凝土的配配合比设计及及其性能研究究A、由纤维素类类水溶性聚合合物羟乙基纤纤维素作为抗抗水分散主剂剂，复配无机机增粘保水组组分和缓凝组组分，研制出出适用于水下下抗分散大体体积混凝土的的专用外加剂剂WHT-1。B、通过对抗水水分散剂及胶胶凝材料用量量的影响分析析，设计出适适合施工要求求的水下不分分散、自密实实、低温升、、高抗裂性能能的混凝土配配合比。水下不分散混混凝土配合比比设计（1）抗水分散剂剂的掺量水下下不分散混凝凝土性能的影影响编号CFUEA砂大石小石水PCWHT%1210170407489691081554.20.22210170407489691081554.20.43210170407489691081554.20.6水下不分散混混凝土性能编号坍落度/mm扩展度/mm7d抗压强度水陆比28d抗压强度水陆比0h2h0h2h水中陆地水中陆地125020065060024.331.20.7829.736.70.81224018063057026.631.30.8532.637.10.88321015060053026.531.20.8532.336.80.88水下不分散混混凝土配合比比（Kg/m3）配合比用量不不变的情况下下，随着抗水水分散剂掺量量的增加，水水下不分散混混凝土的初始始坍落度逐渐渐变小，并且且坍落度损失失快；另外，，随着抗水分分散剂掺量的的增加，水下下不分散混凝凝土的水陆强强度先增大，，掺量增到0.6%时，水陆强度度比基本不变变；所以，综综合水下不分分散混凝土的的工作状态和和经济效益，，优选抗水分分散剂最佳掺掺量4%。（2）胶凝材料的的用量对水下下不分散混凝凝土性能的影影响水下不分散混混凝土性能水下不分散混混凝土配合比比（Kg/m3）胶凝材料总用用量不变时，，随着水泥用用量增加和粉粉煤灰用量降降低，需水量量不断增加才才能保证水下下不分散混凝凝土工作状态态和经时工作作状态保持一一致。由于抗抗水分散剂、、高效减水保保塑剂和基本本配合比没有有变化，7d、28d水水陆强度比基基本不变，均均满足设计要要求；在此，，考虑封底混混凝土为C30高性能混混凝土，优选选配合比4进进行研究。编号CFUEA砂大石小石水PCWHT%2210170407489691081554.20.44230150407489691081574.20.45250130407489691081594.20.4编号坍落度/mm扩展度/mm7d抗压强度水陆比28d抗压强度水陆比0h2h0h2h水中陆地水中陆地224018063057026.631.30.8532.637.10.88423518562056029.934.80.8636.341.20.88524018563056530.335.60.8537.042.10.88（4）承台低温升升抗裂大体积积混凝土梯度度结构设计根据材料复合合设计原理，，设计采用在在大体积混凝凝土的边部采采用通过增韧韧增稳技术制制备出高韧性性抗裂耐磨混混凝土，中部部采用低温升升高抗裂混凝凝土，形成连连续（无冷缝缝）的高抗裂裂大体积混凝凝土梯度结构构。在低温升高抗抗裂混凝土+高韧性抗裂耐耐磨混凝土结结构形式的组组合下，通过过优化设计两两种混凝土材材料的不同厚厚度及布置形形式，既降低低了内表温差差，减小了整整体的温度应应力水平，又又增强了温度度梯度最大处处—边部混凝土的的抗裂性能，，最终形成了了一种混凝土温温度及抗裂特特性梯度变化化的桥梁大体体积混凝土结结构。梯度结构侧剖剖图梯度结构俯视视图19三、研究成果果部分工程应用实例在工程应用当当中，本课题题取消了冷却却水管，加速速了施工进度度，减少工程程造价，而且且混凝土没有有产生裂缝，，具有优良的的抗碳化、抗抗氯离子渗透透、抗冻等耐耐久性能。在施工当中，，承台大部分分采用一次性性浇筑，在浇浇筑过程当中中采用分层浇浇筑。在混凝凝土初凝之前前喷雾养护，，初凝之后蓄蓄20cm水养护，4~5d后拆模。赣州赣江大桥桥承台水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂减缩增韧剂15415017012077010863.963.5赣州赣江公路路大桥为特大大桥，全长1073米，主跨为408米地锚式悬索索桥，引桥为为连续梁桥。。该桥东、西西两岸承台各各自分上下游游两部分，承承台单个尺寸寸直径为19.5m，高为5m，属大体积混混凝土结构。。采用C35大体积混凝土土.抗压强度(MPa)劈裂抗拉强度(MPa)坍落度/扩展度(cm)抗渗等级氯离子扩散系数7d28d90d7d28d0h1h31.649.359.12.53.519.518P181.0×10-12混凝土最高温温度53℃，最大内表温温差均小于20℃，在取消冷却却水管下,没有产生温度度裂缝。赣州赣江大桥桥锚锭锚块混凝土为为C30强度等级,总计46700m3。强度等级各组分用量（kg/m3）坍落度（mm）抗压强度(MPa)水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90dC3015012015015079010903.5718516527.743.063.2C30混凝土断面最最高温度51℃，最大内表温温差均小于18℃，在取消冷却却水管条件下下,没有产生温度度裂缝,仅冷却水管就就节约100多万元.氯离子扩散系系数为1.4×10-12m2/s天兴洲大桥水灰比各材料用量（kg/m3）坍落度抗压强度（MPa,d）水水泥砂碎石粉煤灰728900.45173231759114016520031.743.2C30承台混凝土配配合比在承台混凝土土浇筑和养护护过程中，采采用优化后的的混凝土以及及合理的温控控措施，所控控的承台施工工质量良好，，混凝土断面最最高温度55℃，最大内表温温差均小于25℃，温控效果良良好，没有产生温度度裂缝。中铁十二局天天兴洲大桥标标段桥墩承台台主要有三种种尺寸类型，，分别为：029-045、067-070墩承台平面尺尺寸为21m×10.8m，高3.5m，046-049承台平面尺寸寸为21m×11.6m，高4m，050×061墩承台平面尺尺寸为23.1m××15.3m，高5m，均属于大体积混凝土土。氯离子扩散系系数1.8×10-12m2/s东沙大桥东沙特大桥主主塔承台长28m、宽19m、厚6m，混凝土标号号为C30，共3092m3，属于典型的的大体积混凝凝土施工。。各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度（cm）抗压强度（MPa）水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d16013014014073811078.342522.01926.045.866.2混凝土断面最最高温度49℃，最大内表温温差均小于25℃，未产生温度度裂缝。氯离子扩散系系数为：1.3×10-12m2/s黄埔大桥南锚锚锭底板广州珠江黄埔埔大桥南锚锭锭底板属于大大体积混凝土土结构物，基基坑底板为直直径70.6m、高高5m的混混凝凝土土圆圆柱柱体体，，混混凝凝土土为为C30微膨膨胀胀混混凝凝土土，，混凝凝土土总总方方量量为为19899m3各组分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗压强度（MPa）氯离子扩散系数水水泥粉煤灰矿粉膨胀剂砂石减水剂0h1h7d28d90d1751401401203070810628.121.5182946681.0×10-12混凝凝土土断断面面最最高高温温度度55℃℃，温控控效效果果良良好好，，没没有有产产生生温温度度裂裂缝缝。。黄埔埔大大桥桥南南锚锚锭锭基基坑坑填填芯芯各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度（cm）抗压强度（MPa）抗渗等级水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d1751001501007501009530211818.836.557.8P18混凝凝土土断断面面最最高高温温度度52℃℃，最大大内内表表温温差差均均小小于于25℃℃，温控控效效果果良良好好，，没没有有产产生生温温度度裂裂缝缝广州州珠珠江江黄黄埔埔大大桥桥南南锚锚锭锭基基坑坑填填芯芯混混凝凝土土为为C20强度度等等级级，，浇筑筑总总方方量量为为44900m3氯离离子子渗渗透透系系数数为为2.0××10-12m2/s广州州珠珠江江黄黄埔埔大大桥桥南南锚锚锭锭顶顶板板编号各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度cm抗压强度（MPa）水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d116514014014073810628.12122.01928.54363.8广州州珠珠江江黄黄埔埔大大桥桥南南锚锚锭锭顶顶板板属属于于大大体体积积混混凝凝土土结结构构物物，，基基坑坑顶顶板板混混凝凝土土为为C30强度度等等级级，，混凝凝土土浇浇筑筑总总方方量量17418m3混凝凝土土断断面面最最高高温温度度49℃℃，最大大内内表表温温差差均均小小于于25℃℃，温温控控效效果果良良好好，，没没有有产产生生温温度度裂裂缝缝。。氯离离子子渗渗透透系系数数为为1.3××10-12m2/s阳逻逻大大桥桥阳逻逻长长江江大大桥桥北北锚锚块块，，长70.5m，宽宽54.0m，高高46.0m，混混凝凝土土强强度度等等级级分分别别为为C30，属属大大体体积积混混凝凝土土结结构构物物，，混凝凝土土方方量量为为80418.4m3。水(kg/m3)水泥(kg/m3)矿粉(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)石(kg/m3)减水剂(kg/m3)坍落度(cm)氯离子扩散系数0h2h17012014014072810959.021.5171.45×10-12混凝凝土土断断面面最最高高温温度度53℃℃，最最大大内内表表温温差差均均小小于于25℃℃，温温控控效效果果良良好好，，没没有有产产生生温温度度裂裂缝缝。。广州州珠珠江江黄黄埔埔大大桥桥后后锚锚块块广州州珠珠江江黄黄埔埔大大桥桥后后锚锚块块属属于于大大体体积积混混凝凝土土结结构构物物，，锚锚块块最长32.0m，宽26.25m，高31.17m，混凝土强度度等级为C30。锚块混凝土土总方量约为为：C30混凝土41720m3各组分用量（kg/m3）初凝时间（h）坍落度（cm）抗压强度（MPa）水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d16514014014073810628.12122.01928..54364.1混凝土断面最高温度度49℃，最大内表温温差均小于25℃，温控效果良好好，没有产生生温度裂缝。。氯离子渗透系系数为1.3×10-12m2/s广州珠江黄埔埔大桥塔座各组分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗压强度（MPa）水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d1752201101007651043720.515365575.3混凝土断面最高温度度59℃，最大内表温温差均小于25℃，温控效果良好好，没有产生生温度裂缝。。广州珠江黄埔埔大桥塔座属属于大体积混混凝土结构物物，棱台形底底长19m,宽19m,高5m。上、下游塔塔座混凝土方方量均为582m3，共计1164m3。氯离子渗透系系数为1.4×10-12m2/s雅西高速公路路全线承台大大体积混凝土土设计雅西高速公路路:例如黑石沟大大桥2号承台，腊八八斤10号、11号承台，承台台尺寸为：长24.5m，宽20.5m，高5m，采用该技术方方案，取消冷冷却水管，承台大体积混混凝土内部最最高温升48.9℃，入模温度25℃，节约了工期期和成本（每每方混凝土节节约30元，每个承台台混凝土节约约6万元左右，冷冷却水管节约约5万元左右，每每个承台共计计节约工程造造价11万元），工程程应用效果良良好，混凝土土未产生温度度裂缝和收缩缩裂缝。水水泥Ⅱ级粉煤灰砂石减水剂（kg/m3）坍落度cm抗压强度MPa凝结时间h氯离子扩散系数聚羧酸系0h1h7d28d90d初凝15022017079610993.52018234161211.3×10-12嘉绍跨江大桥桥承台各组分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗压强度（MPa）水水泥粉煤灰矿粉砂石减水剂0h1h7d28d90d1429615916379510554.220.515244363.2入模温度为35℃，混凝土断面最最高温度61℃，最大内内表温差均小小于20℃，，温控效果良好好，没有产生生温度裂缝。。嘉绍跨江大桥桥属于大体积积混凝土结构构物，圆形直直径40米，高6米。分两层浇浇注，混凝土方量为为7500方。赣江石虎塘航航电枢纽工程程石虎塘航电枢枢纽工程泄洪洪闸底板及闸闸墩，船闸底底板与上下闸闸首结构断面面尺寸与实体体尺寸均超过过1m，混凝土一次次浇注量大，，属于典型的的水工大体积积混凝土。C30混凝土入模温温度在30℃时最高温度47℃，最大内表温温差均小于20℃，温控效果良良好，没有产产生温度裂缝缝。编号标号各组分用量（kg/m3）水水泥粉煤灰矿粉砂小石（5-20mm）中石(20-40mm)大