1、XX市高架道路（一期）工程二工区XX大桥承台大体积混凝土温控方案编制：审核： 上 海 XX 集 团XX市高架道路（一期）工程二工区项目部20XX年6月目 录1.工程概况- 1 -2. 仿真分析- 1 -2.1气象资料- 1 -2.2设计资料- 2 -2.3仿真计算- 2 -模型参数- 2 -3温度控制标准- 5 -4混凝土温控措施- 6 -4.1合理选材、优化混凝土配合比，降低混凝土内部水化热温升- 6 -4.2混凝土施工的一般要求- 6 -4.3承台施工温控措施- 7 -混凝土浇筑温度控制- 7 -混凝土冷却水管布置及要求- 7 -内表温差控制- 8 -养护- 8 -5混凝土温控施工现场监测2、- 9 -5.1 混凝土温度监测- 9 -5.2 现场测试要求- 9 -5.3 测试所用仪器- 9 -附录1附图11.工程概况XX大桥位于我国江苏省XX市XX镇XX村附近，两侧连接XX市规划公路，属京杭运河XX市区段改线工程。XX大桥为塔梁墩固结体系的独塔双索面预应力斜拉桥，跨径组合为108m（主跨）+80m（锚跨），锚跨中设一个辅助墩。引桥为现浇连续梁，南侧引桥长120m，北侧引桥长180m。主桥承台基础为21根直径2m钻孔灌注桩；承台为实体钢筋混凝土长方体构造，结构尺寸为36.55m14.1m4.5m，承台采用C30砼，桩基础采用C25水下砼，承台封底采用C15水下砼。承台为大体积混凝土结3、构。由于水泥水化过程中产生大量的水化热，使浇筑后初期混凝土内部温度急剧上升，引起混凝土膨胀变形，而此时混凝土的弹性模量很小，因此，升温引起受基础约束的膨胀变形产生的压应力很小。随着温度逐渐降低混凝土产生收缩变形，但此时混凝土弹性模量较大，降温引起的变形受基础约束会产生相当大的拉应力。当拉应力超过此时混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝，对混凝土结构产生不同程度的危害。此外，在混凝土内部温度较高时，外部环境温度较低或气温骤降期间，内表温差过大在混凝土表面也会产生较大的拉应力而出现表面裂缝。为保证混凝土施工质量，避免产生温度裂缝，确保大桥的使用寿命和运行安全，采用大型有限元程序大体积混凝土施工期温4、度场与仿真应力场分析程序包对承台大体积混凝土进行了仿真计算，该计算能够模拟混凝土实际施工过程，不仅考虑了混凝土的浇筑分层、浇筑温度、养护、保温等边界条件，而且考虑了混凝土的弹性模量、徐变、自生体积变形、水化热的散发规律等物理热学性能，并根据计算结果制定避免承台产生有害温度裂缝的温控方案。2. 仿真分析2.1气象资料XX市多年平均气温15.5，一月份最冷，平均气温仅2.4；七月份最热，平均气温28.2。极端最低气温-15.5，极端最高气温39.4。多年平均降水量为1071.5mm，年平均降水日（降水量等于或大于0.1mm）127.5天。6、7月份为“梅雨”季节，降水量占全年的1/3。多年平均风速5、为3.0m/s；常风向为ESE，频率为13%，强风向ESE，多年瞬时最大风速24m/s，大风日数（风力大于等于7级）平均6天，年最多19天。2.2设计资料混凝土材料参数参考有关设计规范及工程试验结果。估算C30砼绝热温升35，混凝土配合比、弹性模量、热学参数取值见表1、表2、表3。承台混凝土理论配合比表1材料水泥粉煤灰矿粉砂碎石水外加剂参数级灰S95级中砂525mm自来水ZX300/ZX300RC30200858082310321703.36混凝土劈裂抗拉强度经验值（MPa） 表2龄期(d)372860C301.21.72.93.3混凝土物理、热性能参数参考值 表3 混凝土等级弹模增长指数最终6、弹模（MPa）热胀系数(1/)比 热(kJ/kg. )混凝土绝热温升()C300.163.51048.010-61.135.02.3仿真计算2.3.1模型参数、根据结构的对称性，分别取承台1/4体积的C30砼进行计算；、承台将于六月份一次性浇筑；、承台基础为21根钻孔灌注桩，基岩约束弹模取28GPa；、承台中布设3层冷却水管，水管水平间距1.0m，通水保证管内流速大于0.65m/s，起始通水温度不高于浇筑温度，通水温度与混凝土内部最高温度之差不大于20；、混凝土终凝后顶面覆盖麻袋洒水养护，侧面包裹土工布保温；、气温参照设计图纸提供的参数，按不利条件取值；、计算用数值模型计算中使用的绝热温升、弹7、性模量、徐变度的数值模型分别为：绝热温升绝热温升公式取双曲线函数： (3-1)式中：最终绝热温升，时间，放热指数。 弹性模量 弹性模量随时间的增长曲线采用指数形式，即（3-2） 式中：为初始弹模，为最终弹模与初始弹模之差，为与弹模增长速率系数。2.3.2主要计算成果承台大体积砼温度场及温度应力场的计算采用大体积混凝土施工期温度场与仿真应力场分析程序包进行，其有限元剖分示意图见图1。图1承台1/4有限元网格剖分图（1）、温度场的主要特征值混凝土峰值温度在61左右，在3天左右出现，温度场特征图见图2。承台到达温峰图2 温度场特征图（单位：）（2）、温度应力场的主要特征值承台混凝土最大温度主拉应力（8、MPa） 表4 龄期/d372860承台1.071.222.202.73安全系数1.121.391.321.21混凝土早期由于内表温差引起表面拉应力，后期由于基础温差引起内部拉应力。由表4、表2可知，承台一次性浇筑，早期3天安全系数和后期安全系数较小。因此，承台温度控制的关键点在于加强表面保温控制内表温差及加强通水控制砼内部最高温度。严格按照温控标准控制施工,可有效避免承台砼产生有害温度裂缝。温度应力场特征图见图3。承台3天应力分布承台7天应力分布承台28天应力分布承台60天应力分布图3 温度应力场特征图（单位：0.01MPa）3温度控制标准混凝土温度控制的原则是：1）、尽量降低混凝土的温升、9、延缓最高温度出现时间；2）、降低降温速率；3）、降低混凝土中心和表面之间以及控制混凝土表面和气温之间的差值。温度控制的方法和制度需根据气温（季节）、混凝土内部温度、结构尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件确定。在仿真计算的基础上，根据本工程的实际情况，制定如下温控标准： 、混凝土入模温度30； 、混凝土内表温差20； 、控制混凝土在浇筑温度的基础上，C30砼最大水化热温升32； 、混凝土最大降温速率2.0/d。4混凝土温控措施4.1合理选材、优化混凝土配合比，降低混凝土内部水化热温升合理选择混凝土原材料，选择级配良好的砂、石料、性能优良的缓凝高效减水剂，控制水灰比，降低水泥用量，是控制混凝土10、内部水化热温升的重要环节。混凝土原材料选择及质量控制遵循以下原则： 、 水泥：选用低水化热和含碱量低的水泥，避免使用早强水泥和高C3A含量的水泥。水泥应分批检验，质量应稳定，如果存放期超过3个月应重新检验。、 粉煤灰：应适当增加粉煤灰掺量，以推迟水化热温峰的出现，降低混凝土绝热温升。粉煤灰入场后应分批检验，质量应符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB1596-91）的规定。、 细骨料：采用中粗砂。细度模数大于2.5，砂含泥量必须小于2%，并无泥团，砂入场后分批检验，其质量应符合普通混凝土用砂质量标准。、 粗骨料：石子级配必须优良，来源稳定。入场后分批检验，严格控制其含泥量不超过1.0%，如果达不11、到要求，石子必须用水冲洗合格后才能使用，其它指标必须符合规范要求。、 外加剂：采用缓凝高效减水剂，以最大限度降低水泥用量，推迟水化热温峰的出现。外加剂入场后应分批堆放，分批检验，如发现异常情况应及时报告。外加剂在使用前尽量配成溶液，拌和均匀后方可使用，配制由专人负责，做好配制记录；外加剂的减水率应大于20，其缓凝成分禁止使用糖类化合物。4.2混凝土施工的一般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，必须加强混凝土施工每一个环节的控制，要求施工现场配合温控人员从混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣到养护、保温整个过程实行有效监控。砼施工必须严格按照公路桥涵施工技术规范（JTJ04112、-2000）进行，并应特别注意以下方面：、混凝土配料拌制前，各种衡器应进行专业计量标定，称料误差应符合规范要求；及时检测粗、细集料的含水率，随时调整材料用量及水用量，确保配合比严格，混凝土均匀；、要求混凝土卸料高度低，堆积高度低，有多个漏斗下料，杜绝混凝土离析；、混凝土按规定厚度、顺序和方向分层布料，振捣密实，不宜漏振或过振，分层布料厚度不宜超过0.3m，连贯浇筑到顶；、浇筑完毕后，在顶面混凝土终凝前，必须进行二次抹面以减少沉缩裂缝的发生；、根据仓面面积和浇筑能力以及温控要求控制混凝土缓凝时间，应不低于20h。4.3承台施工温控措施4.3.1混凝土浇筑温度控制严格控制浇筑温度不超过温控标准上限13、值。混凝土出搅拌机，经运输、平仓、振捣过程后，距离表面5-10cm处的温度为混凝土浇筑温度。、水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度50。、选用搭设遮阳棚，堆高骨料、底层取料、用水喷淋骨料等措施以降低骨料温度。、避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40。为此，应合理安排工期，尽量采用夜间浇筑。、当气温高于入仓温度时，应加快运输和入仓速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升，混凝土输送管外用草袋遮阳，并经常洒水。、夏季施工期间，宜考虑加冰降低拌和水温度，以期降低混凝土出机温度。4.3.2混凝土冷却水管布置及要求（一）冷却水管布置根据混凝土一次性浇14、筑和内部温度分布特征，在承台内拟布设3层冷却水管，其水平间距为1.0m，布置见附图1；每根冷却水管长度不超过180m，上下层水管交错布置。冷却水管进水口应集中布置，以利于统一管理。（二）冷却水管使用及其控制要求、冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；、混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，通水时间根据现场测温确定。采用直径为32mm的冷却水管，升温期通水流量应大于30L/min，确保管内水流速在0.65m/s以上，以形成紊流；降温时段，可通过水阀控制减缓通水，使流速减半，水流平缓，以层流状态冷却混凝土。、冷却水管停止使用后，应按照相关规范要求采用水泥浆灌浆封闭。4.3.3内表温15、差控制对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一段时间内应加强散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。为防止气温较低或突遇寒潮气温骤降，除侧面利用外模保温外，上表面可采用塑料薄膜加土工布保温保湿，条件允许可蓄水养护，蓄水深度大于30cm。混凝土保温充分、时间足够长，让混凝土慢慢冷却，拉应力会在砼徐变作用下部分松驰，直到温差达到允许范围，可有效控制裂缝的产生。4.3.4养护混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形16、成有利于混凝土强度和耐久性的微结构。目前工程界普遍存在的问题是湿养护不足，对混凝土质量影响很大。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。特别是低水胶比又掺有大量矿物掺和料的混凝土，为减少早期自收缩，保证表层混凝土有密实的微结构，充分的潮湿养护过程尤其重要。湿养护的同时，还要控制混凝土的温度变化。根据季节不同采取保温和散热的综合措施，保证混凝土内表温差及气温与混凝土表面的温差在控制范围内。暴露于大气中的新浇混凝土表面应及时进行水养护。承台混凝土上表面因没有模板保护，应覆盖塑料薄膜和土工布保湿，人工直接洒水易造成混凝土表面干湿循环，产生干缩裂缝。承台浇筑拆模后宜尽早回填覆盖，既有利于17、结构物表面形成稳定的温度场，减少受环境气候的影响，又有利于结构物表面的养护。5混凝土温控施工现场监测5.1 混凝土温度监测根据温度计算成果，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，拟在承台布设2层共20个温度测点，测点布置示意图见附图1。在监测混凝土温度变化的同时，监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度，为施工提供信息。5.2 现场测试要求各项测试项目在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度测试，峰值出现以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定。5.3 测试所用仪器温度检测仪器选择依据18、使用可靠和经济的原则，采用专门开发JGY100型智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为PN结温度传感器。JGY100型智能化温度巡检仪可自动、手动巡回检测多点温度，并具有数据记录和数据掉电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能。该仪器测量结果可直接用计算机采集，人机界面友好，并且测温反应灵敏、迅速，测量准确，主要性能指标： 、测温范围：-50+150； 、工作误差：1； 、分辨率：0.1； 、巡检点数：64点； 、显示方式：LCD（240128）； 、功耗：15W； 、外形尺寸：230130220； 、重量：1.5kg。温度传感器的主要技术性能： 、测温范围：-50150； 、工作19、误差：0.5； 、分辨率：0.1； 、平均灵敏度：-2.1mv/。附录1：混凝土的出机温度和浇筑温度1混凝土的出机温度T0式中：、分别为砂石的含水量，以计；、分别为每方砼中砂、石、水泥和水的重量（粉煤灰计入水泥中）；、分别分砂、石、水泥和水的温度。2混凝土的浇筑温度TpTpTo+(Ta-To)(n)式中：Ta混凝土运输和浇筑时的气温；、n系数，其数值如下：1） 混凝土装、卸和转运，每次0.032；2） 混凝土运输时A, 为运输时间以分钟计，A参照下表；3） 浇筑过程中0.003, 为浇捣时间以分钟计。混凝土运输时冷量（或热量）损失计算参数A值表运输工具混凝土容积(m3)A自卸汽车1.00.0040自卸汽车1.40.0037自卸汽车2.00.0030长方形吊斗0.30.0022长方形吊斗1.60.0013园柱形1.60.0009泵送0.0018附图1：冷却水管和测点布置示意图