南溪大橋南錨碇溫控方案.doc

南溪長江公路大橋南溪長江公路大橋 南錨碇大體積混凝土溫控方案南錨碇大體積混凝土溫控方案 中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 2010 年 08 月 目 錄 1.概述概述1 2.溫度應(yīng)力仿真計(jì)算溫度應(yīng)力仿真計(jì)算1 2.1 氣象資料氣象資料 1 2.2 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料 2 2.2.1 導(dǎo)熱方程導(dǎo)熱方程 .2 2.2.2 導(dǎo)熱方程的初始條件和邊界條件導(dǎo)熱方程的初始條件和邊界條件 .3 2.2.3 基本假設(shè)基本假設(shè) .5 2.2.4 計(jì)算考慮的荷載和邊界條件計(jì)算考慮的荷載和邊界條件 .5 2.2.5 混凝土結(jié)構(gòu)的開裂風(fēng)險(xiǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的開裂風(fēng)險(xiǎn) .5 2.3 仿真計(jì)算仿真計(jì)算 7 2.3.1 模型參數(shù)模型參數(shù) .7 2.3. 2 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果 7 3.溫控標(biāo)準(zhǔn)溫控標(biāo)準(zhǔn)12 4.現(xiàn)場溫度控制措施現(xiàn)場溫度控制措施13 4.1 混凝土配制混凝土配制 13 4.2 混凝土澆筑溫度的控制混凝土澆筑溫度的控制 14 4.2.1 澆筑溫度計(jì)算澆筑溫度計(jì)算 14 4.2.2 夏季施工澆筑溫度控制夏季施工澆筑溫度控制 16 4.2.3 冬季施工澆筑溫度控制冬季施工澆筑溫度控制 16 4.3 冷卻水管的埋設(shè)及控制冷卻水管的埋設(shè)及控制 16 4.3.1 水管位置水管位置 .16 4.3.2 水管使用及其控制水管使用及其控制 .17 4.4 控制混凝土澆筑間歇期控制混凝土澆筑間歇期 17 4.5 內(nèi)外溫差控制內(nèi)外溫差控制 17 4.6 施工控制施工控制 18 4.6.1 澆筑和振搗澆筑和振搗 .18 4.6.2 養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù) .18 5.現(xiàn)場監(jiān)控現(xiàn)場監(jiān)控19 5.1 監(jiān)測儀器及元件監(jiān)測儀器及元件 19 5.1.1 監(jiān)測元件監(jiān)測元件 .19 5.1.2 監(jiān)測元件的埋設(shè)監(jiān)測元件的埋設(shè) .19 5.2 現(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測 20 5.2.1 現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求 .20 5.2.2 溫控監(jiān)測流程溫控監(jiān)測流程 .21 5.2.3 現(xiàn)場監(jiān)測異常的應(yīng)對(duì)措施現(xiàn)場監(jiān)測異常的應(yīng)對(duì)措施 .22 1.概述 宜瀘渝高速公路南溪長江大橋建設(shè)是宜瀘渝高速公路宜賓段的重要控制性工程之 一，投資為 6.5 億元，預(yù)計(jì) 2012 年年底建成通車。其北橋頭位于長江北岸南溪縣羅龍 鎮(zhèn)金雞村王家嘴，南橋頭位于長江南岸南溪縣江南鎮(zhèn)和馬家鄉(xiāng)交界處的灌口。橋梁總 長度 1295.89 米，主橋?yàn)?820 米，寬 24.5 米，橋梁形式為雙塔門式懸索橋，雙向四車 道，設(shè)計(jì)時(shí)速為 80 公里。 南岸（瀘州岸）隧道錨為隧道式預(yù)應(yīng)力復(fù)合錨錠，是中國唯一在五級(jí)圍巖中的大 跨徑懸索橋錨碇。其設(shè)計(jì)總長度為 69.7m，其中前錨室軸線長度 39.7m，錨塞體軸線長 度 27m，后錨室軸線長度 3m，預(yù)應(yīng)力巖錨長度總長 47.5m，錨入巖體深度 17.5 米，錨 入錨塞體 27 米；隧道洞口斷面為 7.38.0m，拱頂半徑 3.65m；洞底斷面尺寸為 1819.5m，頂拱半徑 9m，軸線成 38反坡往下延伸，最大坡度為 44.3。挖石方 20000 多立方，混凝土約 15000m3，為大體積混凝土。 為保證混凝土施工質(zhì)量，避免產(chǎn)生有害溫度裂縫，確保大橋的使用壽命和運(yùn)行安 全，中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司對(duì)該錨碇大體積混凝土進(jìn)行了溫控方案設(shè) 計(jì)，應(yīng)用大體積混凝土施工期溫度場及仿真應(yīng)力場分析程序包計(jì)算了錨碇混凝土 的內(nèi)部溫度場及仿真應(yīng)力場，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果制定了不出現(xiàn)有害溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn) 和相應(yīng)的溫控措施。 2.溫度應(yīng)力仿真計(jì)算 2.1 氣象資料氣象資料 橋址所在的宜賓市屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)的四川“盆南”氣候類型，具春旱夏 熱、秋冬綿雨、雨量充沛、無霜期長的特征。 該地區(qū)年平均氣溫 18.9，最低 1 月份平均 8.1，最高 7 月份平均 28.0；年平 均總降雨量為 11081184 毫米，降水集中在 59 月；平均相對(duì)濕度 8183%；主導(dǎo)風(fēng)向 為北西，最大風(fēng)速 20.0m/s。 1996.012010 氣候統(tǒng)計(jì)資料見圖 2-1。 a.氣候特征統(tǒng)計(jì)圖氣候特征統(tǒng)計(jì)圖 b.多年平均溫度表多年平均溫度表 圖圖 2-1 宜賓地區(qū)氣候統(tǒng)計(jì)資料宜賓地區(qū)氣候統(tǒng)計(jì)資料 2.2 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料 2.2.1 導(dǎo)熱方程導(dǎo)熱方程 設(shè)有一均勻各向同性的固體，從中取出一無限小的六面體，如下圖。在單dxdydz 位時(shí)間內(nèi)從左界面流入的熱量為，經(jīng)右界面流出的熱量為，流入dydz x q dydz x dx qdydz 的凈熱量為。() xx dx qqdydz 圖圖 2-2 溫度傳導(dǎo)小六面體示意圖溫度傳導(dǎo)小六面體示意圖 在固體的熱傳導(dǎo)中，熱流量（單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量）與溫度梯度成q 正比，但熱流方向與溫度梯度方向相反， (公式2-1) x T q x 式中 導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(mh)； 是的函數(shù)，將展成泰勒級(jí)數(shù)并取前兩項(xiàng)，得： x dx q x x dx q (公式2-2) 2 2 x x dxx qTT qqdxdx xxx 沿方向流入的凈熱量為 x 2 2 T dxdydz x 同理，沿方向和方向流入的凈熱量分別為yz 及 2 2 T dxdydz y 2 2 T dxdydz z 水泥水化熱作用在單位時(shí)間內(nèi)單位體積中發(fā)出的熱量為，則在體積內(nèi)發(fā)Qdxdydz 出的熱量為。Qdxdydz 在時(shí)間內(nèi)，此六面體溫度升高所吸收的熱量為 d T Cddxdydz A 其中，混凝土比熱，；時(shí)間，；密度，。C/(. )kJkg h 3 /kg m 由熱量的平衡，從外界流入的凈熱量與內(nèi)部水化熱之和必須等于溫度升高所吸收 的熱量，即 (公式2-3) 222 222 TTTT CddxdydzQ dxdydzd xyz A 簡化，得固體導(dǎo)熱方程如下： (公式2-4) 222 222 TTTTQ a xyzC 式中導(dǎo)溫系數(shù)，。a C 2 /ms 在絕熱條件下混凝土的溫度上升速度為 Q C 導(dǎo)熱方程可改寫為 (公式2-5) 222 222 TTTT a xyz 2.2.2 導(dǎo)熱方程的初始條件和邊界條件導(dǎo)熱方程的初始條件和邊界條件 導(dǎo)熱方程建立了物體的溫度與時(shí)間、空間的關(guān)系，但滿足導(dǎo)熱方程的解無限多， 為了確定我們所需要的溫度場，還必須知道初始條件和邊界條件。初始條件為在初始 瞬時(shí)物體內(nèi)部的溫度分布規(guī)律。邊界條件包括周圍介質(zhì)與混凝土表面相互作用的規(guī)律 及物體的幾何形狀。 混凝土初始瞬時(shí)的溫度分布認(rèn)為是均勻的，即 0 ( , , ,0)TT x y zT常數(shù) 邊界條件可以用以下四種方式給出： （1）第一類邊界條件：混凝土表面溫度是時(shí)間的已知函數(shù)，即T (公式2-6)( )( )Tf 混凝土與水接觸時(shí)，表面溫度等于已知的水溫，屬于這種邊界條件。 （2）第二類邊界條件：混凝土表面的熱流量是時(shí)間的已知函數(shù)，即 (公式2-7)( ) T f n 式中 表面法線方向。n 若表面是絕熱的，則。0 T n （3）第三類邊界條件：當(dāng)混凝土與空氣接觸時(shí)，表面熱流量與混凝土表面溫度 和氣溫之差成正比，即T a T (公式2-8) a T TT n 式中 放熱系數(shù)，。 2 /(. . )kJm h 當(dāng)放熱系數(shù)趨于無限時(shí)，即轉(zhuǎn)化為第一類邊界條件。當(dāng)放熱系數(shù) a TT 時(shí)，又轉(zhuǎn)化為絕熱條件。00 T n （4）第四類邊界條件：當(dāng)兩種不同的固體接觸時(shí)，如果接觸良好，則在接觸面上 溫度和熱流量都是連續(xù)的，邊界條件如下： (公式2-9) 12 12 12 TT TT nn 如果兩固體之間接觸不良，則溫度是不連續(xù)的，須引入接觸熱阻的概念，邊界條 件如下： (公式2-10) 1 121 12 12 1 c T TT nR TT nn 式中，因接觸不良產(chǎn)生的熱阻，由實(shí)驗(yàn)確定。 c R 2.2.3 基本假設(shè)基本假設(shè) 由于影響施工期混凝土開裂的因素很多，所以在實(shí)際計(jì)算中作以下假設(shè)： 1) 假定混凝土為均質(zhì)各向同性材料，結(jié)構(gòu)在溫度和靜力作用下，材料處于彈性范 圍，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度變形符合貝努力平面假定； 2) 本結(jié)構(gòu)在溫度場范圍內(nèi)，材料特性不隨溫度而改變； 3) 模板變形對(duì)混凝土體不產(chǎn)生影響，混凝土收縮變形均勻分布； 4) 熱源的放熱率是時(shí)間的函數(shù)，而與空間變量無關(guān)。 2.2.4 計(jì)算考慮的荷載和邊界條件計(jì)算考慮的荷載和邊界條件 大體積混凝土施工期所受的荷載主要為溫度荷載、混凝土自重以及混凝土收縮變 形所產(chǎn)生的荷載。收縮變形所產(chǎn)生的荷載轉(zhuǎn)化為溫度荷載。計(jì)算錨碇溫度場時(shí)，基礎(chǔ) 底部采用第二類邊界條件，取絕熱狀態(tài)；頂部采用第三類邊界條件（與空氣接觸） ；錨 碇內(nèi)對(duì)稱截?cái)嗝娌捎玫诙愡吔鐥l件的絕熱狀態(tài)；對(duì)于外表面，考慮拆模前后對(duì)混凝 土表面的散熱影響，拆模前是粗糙表面與空氣熱對(duì)流邊界條件，拆模后是光滑表面與 空氣熱對(duì)流邊界，拆模后用土工布養(yǎng)護(hù)時(shí)，為土工布表面與空氣熱對(duì)流邊界，這些邊 界屬于第三類熱學(xué)邊界條件。 計(jì)算應(yīng)力場時(shí)，基礎(chǔ)底部取固定約束，側(cè)面和對(duì)稱截面給與該表面的位移約束。 2.2.5 混凝土結(jié)構(gòu)的開裂風(fēng)險(xiǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的開裂風(fēng)險(xiǎn) 目前對(duì)于混凝土在溫度應(yīng)力場分析驗(yàn)算的抗裂安全系數(shù)，即混凝土的劈裂抗拉強(qiáng) 度與計(jì)算溫度應(yīng)力之比有不同的取值。在歐洲一般采用開裂風(fēng)險(xiǎn)的概念，即混凝土計(jì) 算拉應(yīng)力與對(duì)應(yīng)齡期劈裂抗拉強(qiáng)度的比值，并對(duì)開裂風(fēng)險(xiǎn)作了規(guī)定。丹麥在其 1991 年 出版的“早齡期開裂控制”系列報(bào)告中指出：混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過 80%的劈 裂抗拉強(qiáng)度時(shí)生成少數(shù)裂縫，應(yīng)力小于 80%的劈裂抗拉強(qiáng)度時(shí)，沒有觀察到裂縫。厄 勒海峽隧道和丹麥大海帶橋梁中要求計(jì)算溫度應(yīng)力與劈裂抗拉強(qiáng)度不得大于 0.7，即劈 裂抗拉強(qiáng)度與溫度應(yīng)力比不得小于 1.4，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明混凝土沒有出現(xiàn)溫度裂縫， 溫控效果良好。在日本規(guī)范中采用抗裂安全系數(shù)來評(píng)價(jià)混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)，并要求劈 裂抗拉強(qiáng)度與計(jì)算溫度應(yīng)力比不得小于 1.251.5。 即將頒布的交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程 （報(bào)批稿）規(guī)范編寫組統(tǒng)計(jì)了二十余個(gè)大體積混凝土溫控工程的開裂情況，發(fā)現(xiàn)劈裂 抗拉強(qiáng)度與相應(yīng)齡期計(jì)算的溫度應(yīng)力值之比不小于 1.4 時(shí)，開裂概率小于 5%；劈裂抗 拉強(qiáng)度與相應(yīng)齡期計(jì)算的溫度應(yīng)力值之比不小于 1.3 時(shí)，開裂概率小于 15%。 考慮到本工程抗裂的重要性和錨碇溫控的特點(diǎn)，擬控制溫控抗裂安全系數(shù)大于擬控制溫控抗裂安全系數(shù)大于 1.3。溫控抗裂安全系數(shù)的定義為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)值與對(duì)應(yīng) 齡期溫度應(yīng)力計(jì)算最大值之比。 2.2.6 混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)取值混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)取值 錨體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) C30，混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度參考值、物理熱學(xué)參數(shù)按經(jīng) 驗(yàn)取值，見表 2-1、表 2-2。 表表 2-1 C30 錨碇錨碇混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度參考值混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度參考值(MPa) 齡期3d7d28d半年 劈裂抗拉強(qiáng)度1.42.43.53.8 備注:若有試驗(yàn)值，該參考值根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)值確定。 表表 2-2 C30 錨碇混凝土物理熱學(xué)參數(shù)錨碇混凝土物理熱學(xué)參數(shù) 最終彈模 （MPa） 熱脹系數(shù) (1/) 比熱 (kJ/kg. ) 混凝土 絕熱溫升() 3.51048.010-60.9836.0 計(jì)算時(shí)考慮徐變對(duì)混凝土應(yīng)力的影響，混凝土的徐變?nèi)≈蛋唇?jīng)驗(yàn)數(shù)值模型，如下 式所示： )1)(70 . 1 1 ()1)(20 . 9 1 (),( )(005 . 0 45 . 0 2 )(30 . 0 45 . 0 1 tt eCeCtC 式中：C10.23/E2，C20.52/E2，E2為最終彈模。 2.3 仿真計(jì)算仿真計(jì)算 2.3.1 模型參數(shù)模型參數(shù) 錨體為隧道錨，預(yù)應(yīng)力巖錨長度總長 47.5m，錨入巖體深度 17.5 米，錨入錨塞 體 27 米；隧道洞口斷面為 7.38.0m，拱頂半徑 3.65m；洞底斷面尺寸為 1819.5m， 頂拱半徑 9m，分 9 層（6m+3m2+2m3+3m2+5.4m）澆筑。根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，取 錨碇混凝土 1/2 進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算模型網(wǎng)格剖分圖見圖 2-3。 錨碇C30混凝土受圍巖約束。 混凝土表面散熱系數(shù)取為 1200 kJ/(m2d)。 計(jì)算時(shí)考慮冷卻水管的降溫效果。 溫度及溫度應(yīng)力計(jì)算從混凝土澆筑開始，模擬之后半年的溫度應(yīng)力發(fā)展。 圖圖 2-3 錨碇錨碇 1/2 塊有限元剖分圖塊有限元剖分圖（附帶圍巖約束） 2.3. 2 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果 混凝土澆筑溫度按夏季控制不超過 28計(jì)算。在以上設(shè)定條件下，錨碇內(nèi)部最高 溫度計(jì)算值見表 2-3，最高溫度包絡(luò)圖見圖 2-4，溫峰出現(xiàn)時(shí)間約為澆筑后第 23 天。 圖圖 2-4 錨碇最高溫度包絡(luò)圖錨碇最高溫度包絡(luò)圖（單位：（單位：） 表表 2-3 錨碇混凝土內(nèi)部最高溫度計(jì)算結(jié)果（錨碇混凝土內(nèi)部最高溫度計(jì)算結(jié)果（） 澆筑層數(shù) 123 45 67 89 最高溫 63.964.564.2 59.257.3 59.361.5 61.163.0 錨碇混凝土溫度應(yīng)力場分布見圖 2-5，應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表 2-4。 A1：錨碇第一層 3 天應(yīng)力場 B1：錨碇第一層 7 天應(yīng)力場 C1：錨碇第一層 28 天應(yīng)力場 A2：錨碇第五層 3 天應(yīng)力場 B2：錨碇第五層 7 天應(yīng)力場 C2：錨碇第五層 28 天應(yīng)力場 A3：錨碇第九層 3 天應(yīng)力場 B3：錨碇第九層 7 天應(yīng)力場 C3：錨碇第九層 28 天應(yīng)力場 D：錨碇混凝土溫度穩(wěn)定后應(yīng)力場分布 圖圖 2-5 錨碇混凝土應(yīng)力場分布圖錨碇混凝土應(yīng)力場分布圖（單位：（單位：0.01MPa） 表表 2-4 錨碇混凝土溫度應(yīng)力場計(jì)算結(jié)果錨碇混凝土溫度應(yīng)力場計(jì)算結(jié)果 齡期3d7d28d半年 第一層溫度應(yīng)力(MPa) 1.280.852.062.51 第二層溫度應(yīng)力(MPa) 0.990.812.032.09 第三層溫度應(yīng)力(MPa) 1.020.852.111.93 第四層溫度應(yīng)力(MPa) 1.031.041.771.98 第五層溫度應(yīng)力(MPa) 0.781.181.672.07 第六層溫度應(yīng)力(MPa) 0.951.142.032.17 第七層溫度應(yīng)力(MPa) 1.301.822.112.22 第八層溫度應(yīng)力(MPa) 1.081.422.312.36 第九層溫度應(yīng)力(MPa) 1.271.391.701.53 最小安全系數(shù)1.091.321.521.52 從圖 2-4 可以看出錨碇各層混凝土內(nèi)部溫度較高、散熱較慢，應(yīng)密化錨碇各層混 凝土中間部位冷卻水管排布，加強(qiáng)內(nèi)部通冷卻水，注意表面保溫。 由表 2-4 和圖 2-5 可知，該錨碇混凝土溫度應(yīng)力發(fā)展的總體趨勢是早期上升較快， 后期發(fā)展較慢并漸趨平緩。受澆筑層厚及構(gòu)件形狀影響，其 3d 溫度應(yīng)力較大，主要集 中于混凝土上表面及側(cè)面，7d 后由表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移，發(fā)展到 28d 后漸趨穩(wěn)定。 根據(jù)溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，對(duì)混凝土不同齡期、不同抗開裂能力的混凝土采取不同 的溫控要求。錨碇 3d 最小抗裂安全系數(shù)僅為 1.09，安全系數(shù)較低(1.3)，抗開裂能 1 力不足，早齡期需采取較嚴(yán)格的溫控措施，加大冷卻水通水流量，增強(qiáng)混凝土升溫期 的降溫效果，加強(qiáng)上表面及側(cè)面變截面的保溫保濕養(yǎng)護(hù)；錨碇 7d 及其之后的最小抗 2 裂安全系數(shù)為 1.32，安全系數(shù)較高(1.3)，抗開裂能力較強(qiáng)，但錨碇與圍巖交界處易 出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)，此階段需著重加強(qiáng)此位置的保溫保濕養(yǎng)護(hù)。需采取科學(xué)而有效的溫 控措施，嚴(yán)格控制內(nèi)表溫差，特別是做好表面保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作，以避免錨碇混凝土 出現(xiàn)有害溫度裂縫。 3.溫控標(biāo)準(zhǔn) 混凝土溫度控制的原則是： 1) 控制混凝土澆筑溫度； 2) 盡量降低混凝土的溫升、延緩最高溫度出現(xiàn)時(shí)間； 3) 控制溫峰過后混凝土的降溫速率； 4) 降低混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間的溫差以及控制混凝土表面溫度 和氣溫之間的差值。 溫度控制的方法和制度需根據(jù)氣溫、混凝土配合比、結(jié)構(gòu)尺寸、約束情況等具體 條件確定。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，對(duì)錨碇制定如下溫控標(biāo)準(zhǔn)： 夏季澆筑溫度28； 冬季澆筑溫度5； 內(nèi)部最高溫度65； 混凝土最大內(nèi)表溫差25； 通水冷卻過程中，冷卻水管入水口水溫與出水口水溫之差15； 溫峰過后混凝土緩慢降溫，通過保溫控制混凝土最大降溫速率2.0/d。 4.現(xiàn)場溫度控制措施 在混凝土施工中，將從混凝土的原材料選擇、配比設(shè)計(jì)以及混凝土的拌和、運(yùn)輸、 澆筑、振搗到通水、養(yǎng)護(hù)等全過程進(jìn)行控制。 4.1 混凝土混凝土配制配制 為使大體積混凝土具有良好的抗侵蝕性、體積穩(wěn)定性和抗開裂性能，混凝土原材 料選用及配合比應(yīng)遵循一定的原則： 采用低水化熱的膠凝材料體系 在水運(yùn)工程中，為了降低混凝土的水化熱同時(shí)又能提高混凝土的密實(shí)性，大多采 用粉煤灰和粒化高爐礦渣粉復(fù)摻，可選用礦渣硅酸鹽水泥加粉煤灰的組合或普通硅酸 鹽水泥加礦渣、粉煤灰的組合，其中不同摻量粉煤灰、礦粉對(duì)膠凝材料水化熱調(diào)整系 數(shù)見表 4-1。 表表 4-1 不同摻量礦物摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)不同摻量礦物摻合料水化熱調(diào)整系數(shù) 摻量0%10%20%30%40%50%60%70% 粉煤灰水化熱調(diào)整系數(shù)10.920.900.850.820.76/ ?；郀t礦渣粉水化熱調(diào)整系數(shù)10.980.920.900.880.840.720.66 注：表中摻量為礦物摻合料占膠凝材料總用量的百分比。 水泥應(yīng)符合硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(GB175)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)等級(jí)要求，宜采 用 C2S 含量相對(duì)較高的水泥，且比表面積不得超過 400m2/kg。 粉煤灰必須來自燃煤工藝先進(jìn)的電廠，應(yīng)選用組分均勻、各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定的低 鈣灰（F 類） ，不得使用高鈣灰。應(yīng)首先注重?zé)Я亢托杷勘?，其指?biāo)應(yīng)符合國家標(biāo) 準(zhǔn)用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T1596)中級(jí)粉煤灰的規(guī)定。 應(yīng)綜合考慮混凝土絕熱溫升、收縮、強(qiáng)度、工作性等因素，優(yōu)選絕熱溫升低、收 縮小、抗拉強(qiáng)度高、施工性能好的配合比。 選用優(yōu)質(zhì)聚羧酸類高性能緩凝減水劑 高性能聚羧酸緩凝減水劑兼顧減水、引氣和緩凝效果，可以延緩水化熱的峰值期 并改善混凝土的和易性，降低混凝土水灰比以達(dá)到減少水化熱的目的。聚羧酸高性能 減水劑減水率應(yīng)不低于 28%，含固量應(yīng)大于 20%，混凝土 2h 坍損小于初始值的 10%， 泌水率比不大于 60%，28d 收縮率比不大于 110%。聚羧酸高性能減水劑應(yīng)摻加優(yōu)質(zhì)引 氣劑，控制混凝土含氣量在 34%左右，可改善混凝土和易性、均質(zhì)性，提高混凝土變 形性能和抗開裂性能力。 選用級(jí)配良好、低熱膨脹系數(shù)、低吸水率的粗骨料 優(yōu)質(zhì)骨料體積穩(wěn)定性好、用水量小，可減小混凝土的收縮變形。粗骨料宜采用兩 級(jí)配單粒級(jí)石子，最大粒徑不應(yīng)超過 25mm。粗骨料表觀密度不低于 2600kg/m3，吸水 率不宜大于 2%，含泥量不得超過 0.5%。 拌合用水用深層江水或井水 夏季澆筑大體積混凝土應(yīng)盡可能降低混凝土澆筑溫度，冬季澆筑混凝土為避免混 凝土受凍應(yīng)保證混凝土澆筑溫度不低于 5。深層江水或井水冬暖夏涼，常年保持在 415，對(duì)降低夏季混凝土澆筑溫度、提高冬季混凝土澆筑溫度比較有利。 使用低流動(dòng)性混凝土 在滿足施工的前提下，盡可能使用坍落度相對(duì)較低的混凝土，有利于減少混凝土 用水量，降低溫升、減少干縮，提高抗開裂性能。大體積混凝土坍落度宜控制在 1822cm 之間。 配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化的目標(biāo)是：采用優(yōu)質(zhì)原材料，在滿足強(qiáng)度要求和工作性能的前提 下，配制出抗?jié)B性能好、體積收縮小、絕熱溫升盡可能低的優(yōu)質(zhì)混凝土。 4.2 混凝土澆筑溫度的控制混凝土澆筑溫度的控制 控制混凝土的澆筑溫度對(duì)控制混凝土裂縫非常重要。相同混凝土，入模溫度高的 溫升值要比入模溫度低的大許多。本橋施工對(duì)大體積混凝土澆筑溫度的要求為：夏季 施工不超過 28，冬季施工不低于 5。選擇合適的時(shí)間進(jìn)行混凝土澆筑比較重要， 盡量避開氣候惡劣時(shí)段施工。 4.2.1 澆筑溫度計(jì)算澆筑溫度計(jì)算 澆筑溫度主要受原材料溫度、氣溫等影響。在混凝土澆筑之前，可通過測量水泥、 粉煤灰、礦粉、砂、石、水的溫度，考慮環(huán)境溫度來估算澆筑溫度?；炷翝仓囟?可按下式計(jì)算： TpT0+(TaT0)(+)+Tf (公式 4-1) 式中：Tp混凝土澆筑溫度()； T0混凝土出機(jī)口溫度()； Ta環(huán)境溫度()； Tf 泵送混凝土?xí)r的摩擦升溫()，按每百米泵送距離溫度升高 0.70.8 計(jì)算； 1 混凝土裝、卸和轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的溫度變化系數(shù)； 2 混凝土運(yùn)輸時(shí)的溫度變化系數(shù)； 3 混凝土澆筑時(shí)的溫度變化系數(shù)； 1、2、3的數(shù)值按如下方法確定： (1)混凝土裝、卸和轉(zhuǎn)運(yùn)，每次按 0.032 計(jì)算； (2)混凝土運(yùn)輸時(shí) 2A， 為運(yùn)輸時(shí)間，以分鐘計(jì)，A 取值參照表 4-2； (3)澆筑過程中 30.003， 為澆筑振搗時(shí)間，以分鐘計(jì)。 表表 4-2 混凝土運(yùn)輸時(shí)冷量混凝土運(yùn)輸時(shí)冷量(或熱量或熱量)損失計(jì)算參數(shù)損失計(jì)算參數(shù) A 值值 運(yùn)輸工具容積（m3）A(min-1) 混凝土攪拌車6120.00300.0040 吊斗1.660.00050.0013 注：對(duì)于混凝土攪拌車和吊斗，容量小時(shí)取上限值，反之取下限值。 其中，混凝土出機(jī)口溫度可按下式計(jì)算： T0=(公式 4-2) W+)W+W+0.2(W )TWQ -WQ-(W+T0.2W+TW)Q+0.2（TW)Q（0.2( wcgs wggsswccgggSSS 式中：T0混凝土出機(jī)口溫度()； Qs砂的含水量，以重量百分比計(jì)(%)； Qg石的含水量，以重量百分比計(jì)(%)； Ws每立方米混凝土中砂的重量(kg)； Wg每立方米混凝土中石的重量(kg)； Wc每立方米混凝土中膠凝材料的重量(kg)； Ww每立方米混凝土中水的重量(kg)； Ts砂的溫度()； Tg石的溫度()； Tc膠凝材料的溫度，為水泥和礦物摻合料溫度的重量加權(quán)平均()； Tw水的溫度()。 4.2.2 夏季施工澆筑溫度控制夏季施工澆筑溫度控制 夏季施工若澆筑溫度超出控制要求，則應(yīng)通過熱工計(jì)算采取相應(yīng)措施來降低各原 材料溫度，從而降低澆筑溫度，使其不超過 28。降低混凝土澆筑溫度的措施如下： 1) 水泥溫度控制低于 60。水泥應(yīng)放置至充分冷卻后使用，禁止使用剛出廠的新 水泥； 2) 控制骨料溫度低于 30。粗細(xì)骨料堆場應(yīng)搭設(shè)遮陽棚，堆高并從底層取料；粗 骨料可在保證工作性的前提下噴淋降溫，或采用風(fēng)冷等措施給骨料強(qiáng)制降溫； 3) 拌和水溫控制低于 5。采用加冰或制冷機(jī)冷卻拌和水； 4) 利用溫度較低時(shí)段施工。避免在溫度超過 30的條件下澆筑混凝土； 5) 減少混凝土在運(yùn)輸和澆筑過程中的溫度回升。應(yīng)加快運(yùn)輸和澆筑速度，在混凝 土輸送容器、管道外用帆布遮陽并經(jīng)常灑水降溫； 6) 避免模板和新澆筑混凝土受陽光直射，入模前的模板與鋼筋溫度以及附近的局 部氣溫不超過 40，倉面降溫可采取噴霧或?yàn)⑺胧?4.2.3 冬季施工澆筑溫度控制冬季施工澆筑溫度控制 冬季施工為防止混凝土遭遇凍害，要求將混凝土澆筑溫度控制到5。若澆筑溫 度不在控制要求內(nèi)，則應(yīng)通過熱工計(jì)算采取相應(yīng)措施來增加各原材料溫度，從而提高 澆筑溫度，使其不低于 5。可保證混凝土澆筑溫度的措施如下： 1) 采用熱水拌制混凝土； 2) 拌站原材料儲(chǔ)罐包裹保溫防寒被； 3) 防止混凝土在運(yùn)輸過程中受凍，運(yùn)輸罐車覆蓋保溫防寒被； 4) 送泵管用雙層土工材料包裹，防止輸送間歇受凍堵管。 4.3 冷卻水管的埋設(shè)及控制冷卻水管的埋設(shè)及控制 4.3.1 水管位置水管位置 冷卻水管采用 402.8mm、具有一定強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能好的鐵皮管制作，管與管之 間緊密連接。 根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度分布特征及控制最高溫度的要求，錨碇沿厚度方向共布設(shè)？ 層冷卻水管，上下層交錯(cuò)布置。水管水平/垂直管間距均為 0.8m，單層？套水管，每套 管長不超過 200m，出水口和進(jìn)水口集中布置、統(tǒng)一管理。 冷卻水管布置見附圖 1。 4.3.2 水管使用及其控制水管使用及其控制 采用深層江水做冷卻水。用分水器將各層各套水管從水箱集中分出，分水器 設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的獨(dú)立水閥以控制各套水管冷卻水流量。 冷卻水管使用前進(jìn)行壓水試驗(yàn)，防止管道漏水、 阻水。 對(duì)水管的焊接位置采取一定的保護(hù)措施，施工 過程中嚴(yán)禁施工人員踩踏水管。 每層循環(huán)冷卻水管被混凝土覆蓋并振搗完畢后 即可通水，通水時(shí)間根據(jù)測溫結(jié)果確定。一般最上層混凝土降溫過快（超過 4/d）且 溫峰不高（50）時(shí)可停止通最上層冷卻水，以防止混凝土垂直方向內(nèi)表溫差過大； 內(nèi)部最高溫度降到 45以下，連續(xù) 3 天降溫速率小于 1.5/d 時(shí)可全面停止通冷卻水。 上層混凝土澆筑后為避免前一層混凝土的溫度回升，對(duì)前一層混凝土進(jìn)行二次通水， 混凝土內(nèi)部最高溫度降到 40以下可停止二次通水。 冷卻水流量根據(jù)測溫結(jié)果確定。升溫時(shí)段通水流量應(yīng)使流速達(dá)到 0.65m/s 以上， 流量達(dá) 25L/min 以上，形成紊流；降溫時(shí)段，可通過水閥控制減緩?fù)ㄋ沽魉贉p半， 水流平緩，以層流狀態(tài)冷卻混凝土。 控制進(jìn)出水溫度，冷卻水的進(jìn)水溫度以 1525為宜；冷卻水管入水口水溫與 出水口水溫之差15。 待冷卻水管停止循環(huán)水冷卻并養(yǎng)生完成后，先用空壓機(jī)將水管內(nèi)殘余水壓出 并吹干冷卻水管，然后用壓漿機(jī)向水管壓注水泥漿，以封閉管路。 4.4 控制混凝土澆筑間歇期控制混凝土澆筑間歇期 混凝土澆筑間歇期一般控制在 7 天左右，最長不得超過 10 天。 4.5 內(nèi)外溫差控制內(nèi)外溫差控制 對(duì)于大體積混凝土，由于水化放熱會(huì)使溫度持續(xù)升高，在升溫的一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)加 圖圖 4-1 冷卻水管分水器冷卻水管分水器 強(qiáng)內(nèi)部散熱，如加大通水流量、降低通水溫度等。當(dāng)混凝土處于降溫階段則要表面保 溫覆蓋以減小降溫速率。除側(cè)壁采用鋼模板、透水模板布保溫保濕外，上表面待混凝 土初凝后可采用覆蓋塑料薄膜并加蓋帆布或草袋進(jìn)行保溫?；炷帘爻浞?、時(shí)間足 夠長，讓混凝土慢慢冷卻，直到溫差達(dá)到允許范圍，溫度應(yīng)力會(huì)在混凝土內(nèi)部分松馳 掉，可有效控制有害裂縫的產(chǎn)生。 4.6 施工控制施工控制 影響混凝土開裂的原因很復(fù)雜，往往不是單一因素造成的?；炷潦┕さ母鱾€(gè)環(huán) 節(jié)對(duì)于控制早期裂縫、減小后期開裂傾向、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是至關(guān)重要 的。 4.6.1 澆筑和振搗澆筑和振搗 混凝土按規(guī)定厚度、順序和方向澆筑，分層布料厚度不超過 30cm。正確進(jìn)行混凝 土拌和物的振搗，振動(dòng)棒垂直插入，快插慢拔，振搗深度超過每層的接觸面 1020cm，保證下層在初凝前再進(jìn)行一次振搗。振搗時(shí)插點(diǎn)均勻，成行或交錯(cuò)式前進(jìn)， 以免過振或漏振，避免用振搗棒橫拖趕動(dòng)混凝土拌和物，以免造成離下料口遠(yuǎn)處砂漿 過多而開裂。 4.6.2 養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù) 混凝土養(yǎng)護(hù)包括濕度和溫度兩個(gè)方面，結(jié)構(gòu)表層混凝土的抗裂性和耐久性在很大 程度上取決于施工養(yǎng)護(hù)過程中的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)，因?yàn)樗嘀挥兴揭欢ǔ潭炔拍?形成有利于混凝土強(qiáng)度和耐久性的微結(jié)構(gòu)。為保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，對(duì)混凝土表面進(jìn)行潮濕 養(yǎng)護(hù)。 為防止表面混凝土因失水造成的干縮裂縫，除側(cè)壁采用鋼模板、透水模板布保溫 保濕外，上表面待混凝土初凝后可采用灑水后覆蓋塑料薄膜或土工布進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。 濕養(yǎng)護(hù)的同時(shí)，還要控制混凝土的溫度變化。養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少 7 天，可根據(jù)溫度監(jiān)測結(jié) 果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證混凝土內(nèi)表溫差及氣溫與混凝土表面的溫差在控制范圍內(nèi)。 處于海面大風(fēng)速環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)物，澆筑后應(yīng)立即覆蓋，避免塑性開裂?；?凝土初凝后盡早開始濕養(yǎng)護(hù)，此外應(yīng)保持不間斷灑水避免表面干濕循環(huán)。 5.現(xiàn)場監(jiān)控 仿真計(jì)算 溫控措施 實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理最終成果 信息反饋 圖圖 5-1 溫控實(shí)施流程圖溫控實(shí)施流程圖 為檢驗(yàn)施工質(zhì)量和溫控效果，掌握溫控信息，以便及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)溫控措施，做 到信息化施工，需對(duì)混凝土進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測，檢驗(yàn)不同時(shí)期的溫度特性和溫控標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)溫控措施效果不佳、達(dá)不到溫控標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施；當(dāng)混凝土溫度遠(yuǎn)低 于溫控標(biāo)準(zhǔn)限值時(shí)，則可減少溫控措施，避免浪費(fèi)。溫控實(shí)施流程圖見圖 5-1。 5.1 監(jiān)測儀器及元件監(jiān)測儀器及元件 5.1.1 監(jiān)測元件監(jiān)測元件 儀器選擇依據(jù)使用可靠和經(jīng)濟(jì)的原則，在滿足監(jiān)測要求的前提下，選擇操作方便、 價(jià)格適宜的儀器。溫度檢測儀采用智能化數(shù)字多回路溫度巡檢儀，溫度傳感器為熱敏 電阻傳感器。 智能化溫度巡檢儀可自動(dòng)具有數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)斷電保護(hù)、歷史記錄查詢、實(shí)時(shí)顯 示和數(shù)據(jù)報(bào)表處理等功能。該儀器測量結(jié)果可直接用計(jì)算機(jī)采集，人機(jī)界面友好，并 且測溫反應(yīng)靈敏、迅速，測量準(zhǔn)確，主要性能指標(biāo)：測溫范圍：-50+150；工 1 2 作誤差：1 ；分辨率：0.1 ；巡檢點(diǎn)數(shù)：32 點(diǎn)；顯示方式：LCD(240128)； 3 4 5 功耗：15W；外形尺寸：230130220；重量：1.5kg。 6 7 8 溫度傳感器的主要技術(shù)性能：測溫范圍：-50150；工作誤差：0.5； 1 2 分辨率：0.1；平均靈敏度：-2.1mV/。 3 4 經(jīng)數(shù)十個(gè)大型工程應(yīng)用證明，以上檢測儀器及元器件性能穩(wěn)定、可靠，成活率高， 完全能夠滿足工程需要。 5.1.2 監(jiān)測元件的埋設(shè)監(jiān)測元件的埋設(shè) 參照混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(SDJ336-89)，并根據(jù)橋梁大體積混凝土的 特點(diǎn)加以改進(jìn)，由具有埋設(shè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員操作。為保護(hù)導(dǎo)線和測點(diǎn)不受混凝 土振搗的影響，用等邊角鋼 30mm3mm 進(jìn)行保護(hù)，監(jiān)測元件埋設(shè)示意圖見圖 5-2。 圖圖 5-2 監(jiān)測元件埋設(shè)示意圖監(jiān)測元件埋設(shè)示意圖 溫度測點(diǎn)布置原則： 1) 根據(jù)錨碇對(duì)稱性的特點(diǎn)，選取錨碇的 1/4 塊布置測點(diǎn)； 2) 根據(jù)溫度場的分布規(guī)律，對(duì)測點(diǎn)層間距作適當(dāng)調(diào)整； 3) 充分考慮溫控指標(biāo)的測評(píng)。溫度測點(diǎn)布設(shè)包括表面溫度測點(diǎn)（在錨碇中心部位 短邊長邊中心線表面以下 5cm 布置） ，內(nèi)部測溫點(diǎn)（布置在錨碇中心處） 。 溫度測點(diǎn)布置見附圖 1。 5.2 現(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測 5.2.1 現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容及要求 對(duì)大體積混凝土進(jìn)行溫度計(jì)算，是從理論上掌握大體積混凝土內(nèi)部溫度發(fā)展變化 情