承臺大體積砼施工解析

1、禹齊特大橋承臺大體積砼施工裂縫控制計算一、工程概況 禹齊特大橋跨晏黃路連續(xù)梁主墩533#、534#、535#承臺尺寸均為：12.5*9.1*2.5m，加臺尺寸為9.6*5.4*1.5m；532#、536#邊墩承臺尺寸均為：10.4*6.8*2m，加臺尺寸均為7.4*4*1m。承臺混凝土設(shè)計強度等級為C45，配合比：水泥：砂：碎石：外加劑：粉煤灰：水=315：672：1008：4.50：135：158，水膠比0.35。承臺澆注分兩次澆注，主墩澆注混凝土分別為：284.375 m3、77.76 m3；邊墩澆注混凝土分別為：141.44 m3、29.6 m3。2、 大體積混凝土施工裂縫計算 1)承臺

2、澆筑厚度2m1、混凝土水泥最大水化熱絕熱升溫值計算假定結(jié)構(gòu)物四周沒有任何散熱和熱損失條件，水泥水化熱全部轉(zhuǎn)化成溫升后的溫度值，則計算公式參考建筑施工計算手冊（第二版）612頁Tmax=mcQC其中mc每立方混凝土水泥用量（Kgm3）Q每千克水泥水化熱（JKg）可參考建筑施工計算手冊（第二版）613頁，查表11-9知Q=377JKgC混凝土的比熱容在0.841.05kJ（kg.K）之間，一般取0.96kJ（kg.K）混凝土質(zhì)量密度，取2400Kgm3則Tmax=315×3770.96×2400=51.542、混凝土內(nèi)部中心溫度計算參考建筑施工計算手冊（第二版）614頁計算公式

3、Tmax=T0+T（t）.Tmax混凝土內(nèi)部中心最高溫度T0混凝土澆注入模溫度,取25T（t）在t齡期時混凝土的絕熱溫升不同澆筑塊厚度的溫降系數(shù)，=TmTn，按照614頁表11-12，11-13查用。Tm混凝土由水化熱引起的實際溫升Tn混凝土最終絕熱溫升值e常數(shù)2.718m與水泥品種比表面、澆搗時溫度有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，由表11-10查得，一般取0.20.4。溫度為30時取0.406。根據(jù)經(jīng)驗知大體積混凝土最大水化熱絕熱升溫值一般在齡期4d時最高，澆筑塊混凝土厚度為2m,查表11-12知=0.57T（t）= mcQC(1-e-mt) =51.54（1-0.197） =41.387Tmax=T0+T

4、（t）. =30+41.387×0.57=53.593、溫差計算（構(gòu)件中心與混凝土表面的溫差）t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw)Tmax構(gòu)件內(nèi)部溫度Tw環(huán)境溫度，取30Bi畢渥準則數(shù)Bi=kbk構(gòu)件圍護層的傳熱系數(shù)，因混凝土表面覆蓋一層朔料薄膜，查有關(guān)資料得知k=12W（m2.k）混凝土導熱系數(shù),取2.91 W（m.k）b構(gòu)件中心至表面距離,22=1mBi=kb =12×12.91=4.12t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw) =4.12(4.12+2)×(53.59-30) =15.88<202)承臺澆筑厚度2.2m1、混凝土

5、水泥最大水化熱絕熱升溫值計算假定結(jié)構(gòu)物四周沒有任何散熱和熱損失條件，水泥水化熱全部轉(zhuǎn)化成溫升后的溫度值，則計算公式參考建筑施工計算手冊（第二版）612頁Tmax=mcQC其中mc每立方混凝土水泥用量（Kgm3）Q每千克水泥水化熱（JKg）可參考建筑施工計算手冊（第二版）613頁，查表11-9知Q=377JKgC混凝土的比熱容在0.841.05kJ（kg.K）之間，一般取0.96kJ（kg.K）混凝土質(zhì)量密度，取2400Kgm3則Tmax=315×3770.96×2400=51.542、混凝土內(nèi)部中心溫度計算參考建筑施工計算手冊（第二版）614頁計算公式Tmax=T0+T（t

6、）.Tmax混凝土內(nèi)部中心最高溫度T0混凝土澆注入模溫度,取25T（t）在t齡期時混凝土的絕熱溫升不同澆筑塊厚度的溫降系數(shù)，=TmTn，按照614頁表11-12，11-13查用。Tm混凝土由水化熱引起的實際溫升Tn混凝土最終絕熱溫升值e常數(shù)2.718m與水泥品種比表面、澆搗時溫度有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，由表11-10查得，一般取0.20.4。溫度為30時取0.406。根據(jù)經(jīng)驗知大體積混凝土最大水化熱絕熱升溫值一般在齡期4d時最高，澆筑塊混凝土厚度為2m,查表11-12知=0.61T（t）= mcQC(1-e-mt) =51.54（1-0.197） =41.387Tmax=T0+T（t）. =30+41

7、.387×0.61=55.243、溫差計算（構(gòu)件中心與混凝土表面的溫差）t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw)Tmax構(gòu)件內(nèi)部溫度Tw環(huán)境溫度，取30Bi畢渥準則數(shù)Bi=kbk構(gòu)件圍護層的傳熱系數(shù)，因混凝土表面覆蓋一層朔料薄膜，查有關(guān)資料得知k=12W（m2.k）混凝土導熱系數(shù),取2.69 W（m.k）b構(gòu)件中心至表面距離,2.22=1.1mBi=kb =12×1.12.69=4.91t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw) =4.91(4.91+2)×(55.24-30) =17.935<20 3)承臺澆筑厚度2.5m1、混凝土水泥最

8、大水化熱絕熱升溫值計算假定結(jié)構(gòu)物四周沒有任何散熱和熱損失條件，水泥水化熱全部轉(zhuǎn)化成溫升后的溫度值，則計算公式參考建筑施工計算手冊（第二版）612頁Tmax=mcQC其中mc每立方混凝土水泥用量（Kgm3）Q每千克水泥水化熱（JKg）可參考建筑施工計算手冊（第二版）613頁，查表11-9知Q=377JKgC混凝土的比熱容在0.841.05kJ（kg.K）之間，一般取0.96kJ（kg.K）混凝土質(zhì)量密度，取2400Kgm3則Tmax=315×3770.96×2400=51.542、混凝土內(nèi)部中心溫度計算參考建筑施工計算手冊（第二版）614頁計算公式Tmax=T0+T（t）.T

9、max混凝土內(nèi)部中心最高溫度T0混凝土澆注入模溫度,取30T（t）在t齡期時混凝土的絕熱溫升不同澆筑塊厚度的溫降系數(shù)，=TmTn，按照614頁表11-12，11-13查用。Tm混凝土由水化熱引起的實際溫升Tn混凝土最終絕熱溫升值e常數(shù)2.718m與水泥品種比表面、澆搗時溫度有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，由表11-10查得，一般取0.20.4。溫度為25時取0.406。根據(jù)經(jīng)驗知大體積混凝土最大水化熱絕熱升溫值一般在齡期4d時最高，澆筑塊混凝土厚度為2.5m,查表11-12知=0.65T（t）= mcQC(1-e-mt) =51.54（1-0.197） =41.387Tmax=T0+T（t）. =30+41.

10、387×0.65=56.93、溫差計算（構(gòu)件中心與混凝土表面的溫差）t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw)Tmax構(gòu)件內(nèi)部溫度Tw環(huán)境溫度，取30Bi畢渥準則數(shù)Bi=kbk構(gòu)件圍護層的傳熱系數(shù)，因混凝土表面覆蓋一層朔料薄膜，查有關(guān)資料得知k=12W（m2.k）混凝土導熱系數(shù),取2.33 W（m.k）b構(gòu)件中心至表面距離,2.52=1.25mBi=kb =12×1.252.33=6.44t=Bi(Bi+2)×(Tmax-Tw) =6.44(6.44+2)×(56.9-30) =20.52>20構(gòu)件中心溫度與構(gòu)件表面溫度之差大于20，則在混

11、凝土內(nèi)部采用預埋鋼管循環(huán)冷卻水降溫的方式減小溫差，防止構(gòu)件表面出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)設(shè)定冷卻水管采用內(nèi)徑40mm，壁厚2.5mm鋼管加工，現(xiàn)場焊接頭采用套管焊接成型沿高度范圍內(nèi)布置2層，每層間距1m，水平間距1m，水管距承臺底部、頂部均為75cm，水管在同一平面、不同位置轉(zhuǎn)彎時采用彎頭進行連接。管長L=198m,水流量qw=5000Kgd(每天控制)導溫系數(shù)=C其中C材料表面的輻射系數(shù)取5.0密度,取2400Kgm3取2.33=C=2.335×2400=0.0002=LCWw qw=2.33×1984.18×1000×5000=0.0005+0.322=2.089

12、b=KD2=2.089×0.000212=0.00042混凝土齡期4天時w=m(m-b)( e-bt - e-mt) =1.003×(0.995-0.197)=0.800Tw=0.800×56.9=45.52混凝土內(nèi)部溫度Tmax=T0+T（t）. =30+45.52×0.65=59.588實際承臺表面是散熱的，混凝土內(nèi)部溫度小于Tmax=59.588，由經(jīng)驗知混凝土表面的溫度一般比大氣溫度高1215，取中間值12.5，則混凝土表面溫度為30+12.5=42.5，所以混凝土內(nèi)外表面溫差為：59.588-42.5=17.088<20通過以上計算可知，

13、承臺澆筑厚度在2.5m及以上的需要預埋冷卻水管，澆筑厚度在2.5m以下的不需要預埋冷卻管。三、混凝土保溫養(yǎng)護裂縫控制措施（隔熱材料厚度計算）i=0.5Hi（Tb-Ta）×K（Tmax-Tb）i保溫材料所需厚度（m）H結(jié)構(gòu)厚度i保溫材料（草袋）的導熱系數(shù)w（m.K）參考建筑施工計算手冊（第二版）按表11-20取用混凝土的導熱系數(shù),取2.33W(m.K)Tmax混凝土中心最高溫度(澆筑后4天取用)Tb混凝土表面溫度(澆筑后4天取用)Ta混凝土澆注4天空氣平均溫度0.5中心溫度向邊界散熱的距離,為結(jié)構(gòu)物厚度的一半K傳熱系數(shù)的修正值,即透風系數(shù)。易透風的保溫材料取2.6或3.0，對不易透風材

14、料取1.3或1.5i=0.5Hi（Tb-Ta）×K（Tmax-Tb） =0.5×3.5×0.14×（32.5-20）×2.62.33×（48.27-20）=0.12m=12cm則保溫措施：承臺頂面覆蓋一層朔料薄膜，其上覆蓋12cm厚草袋，草袋上下錯開，搭接壓緊。四、混凝土蓄水養(yǎng)護裂縫控制計算R=XM(Tmax-Tb)K(700T0+0.28mcQ(t)R混凝土表面的熱阻系數(shù)（kW）X混凝土維持到預定溫度的延續(xù)時間（h）M混凝土結(jié)構(gòu)物的表面系數(shù)（1m）Tmax混凝土中心最高溫度(澆筑后4天取用)Tb混凝土表面溫度(澆筑后4天取用)K傳熱

15、系數(shù)修正值，可取1.3700混凝土熱容量，即比熱與密度之乘積（KJm3.k)T0混凝土澆注、振搗完畢開始養(yǎng)護時的溫度（）2、裂縫防治的途徑此次承臺施工，澆筑厚度較大，內(nèi)部水化熱溫升值也大。由于約束作用，冷卻收縮的拉應(yīng)力也大，當其超過混凝土的抗拉強度時，將產(chǎn)生內(nèi)部裂縫，部分地切斷結(jié)構(gòu)斷面，具有一定的危害性；表面溫度驟降和干縮也將產(chǎn)生拉應(yīng)力。二者疊加，可能導致表面裂縫發(fā)展為貫穿裂縫，對結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。據(jù)此分析，大體積混凝土施工的裂縫防治有兩個途徑：提高混凝土本身的抗裂性能；采取有效措施，以降低大體積混凝土在施工、養(yǎng)護過程中內(nèi)部及其表面的拉應(yīng)力。3、原材料的選用水泥采用信陽金龍32

16、5號普通硅酸鹽水泥，其特點是水化熱低，初凝時間長，適用于大體積混凝土；砂采用烏龍口中砂；石子采用烏龍口石灰?guī)r碎石，粒徑16-31.5mm，壓碎值9.7；摻合料采用粉煤灰，粉煤灰只要細度與水泥顆粒相當，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中。混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應(yīng)，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均有利于提高混凝土的抗裂性能。4、混凝土的施工承臺混凝土采用混凝土攪拌站集中拌制，混凝土輸送泵泵送入模?；炷翝仓捎谩胺侄味c、一個坡度、薄層澆筑、逐漸覆蓋、一次到頂、局部補充

17、”的連續(xù)薄層推移式澆筑方法，要求在初凝時間內(nèi)上層混凝土必須覆蓋下層混凝土，每層澆筑混凝土厚度為30cm。泵送混凝土坍落度大，在澆筑中自然流淌形成一個坡度，保持這一坡度層層澆筑，保證上、下層在初凝時間內(nèi)連續(xù)澆筑，逐漸覆蓋，一次到頂，加強全面振搗?；炷琳駬v采用50插入式振動器振搗，振搗器操作應(yīng)“快插慢拔”，嚴格控制振搗順序，振搗應(yīng)從澆筑層的下端開始，逐漸上移?；炷恋谋砻嫣幚硎菧p少表面收縮裂縫、控制承臺標高及平整度的重要措施?；炷翝仓猎O(shè)計標高后，采用鋁合金刮尺刮除多余的浮漿，在混凝土初凝前，用滾筒滾壓混凝土表面數(shù)遍。5、溫度的控制工程實踐表明，大體積混凝土所產(chǎn)生的裂縫大多數(shù)是表面裂縫，但其中

18、有一部分后來會向深層發(fā)展或貫穿裂縫，進而影響結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。為避免表面裂縫的產(chǎn)生，在大體積混凝土施工溫度控制中，必須充分考慮氣溫變化的影響，計算其溫度應(yīng)力，并結(jié)合內(nèi)外溫差控制要求，采取相應(yīng)的保溫措施。雖然施工中采用了分層澆筑工藝，但其天然冷卻過程是十分緩慢的。因此，為了加快工程施工進度，同時通過人工冷卻降低水化熱溫升、降低基礎(chǔ)溫差，從而有效控制溫度應(yīng)力，防止開裂。根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度分布特征，采用了埋設(shè)冷卻水管的措施。冷卻水管采用40mm的薄壁鋼管，沿高度范圍內(nèi)布置2層，每層間距1m，水平間距1m，水管在同一平面、不同位置轉(zhuǎn)彎時采用彎頭進行連接。在混凝土澆筑前應(yīng)對冷卻水管進行閉水試驗，防止混凝土澆筑過程中漏水、阻水現(xiàn)象的發(fā)生。混凝土澆筑到各層冷卻水管標高后即開始通水，通水時間持續(xù)到混