大體積混凝土溫控技術監(jiān)理要點

大體積混凝土溫控技術摘要：大體積混凝土（以下稱砼）施工時，由于水泥水化過程中產生大量的水化熱，由內向外傳遞，使砼內部溫度逐步升高，而邊緣受氣溫影響而降低，造成砼內表溫差而產生溫度應力。本文通過國內第一大承臺，即五河口特大橋主墩承臺近萬方砼澆筑，在溫控方面取得的成功經驗，介紹大體積砼溫控設計、監(jiān)控、實施步驟，探索防止溫差裂縫的方法。關鍵詞：大體積砼溫控監(jiān)測防裂技術溫控項目概述五河口斜拉橋位于江蘇淮安京杭運河、廢黃河等五條河交匯處，故名五河口特大橋，其主塔承臺平面尺寸為49.5m×33.1m的矩形截面，高6m。該承臺號稱國內第一大承臺，砼方量9830m3，分兩次澆筑成形，第一次澆筑厚度3.2m，砼5240m3，第二次澆筑厚度2.8m，砼4590m3，砼設計強度C30。砼澆筑過程中，由于水泥水化熱作用，承臺內部溫度經歷升溫期、降溫期、穩(wěn)定期三階段，與此同時砼的彈性模量不斷增長，由于早期彈模較低，產生的壓應力很小，而后期彈模增大，產生的拉應力較大使砼內部形成拉應力。如果該應力超過其抗裂能力，砼就會開裂。而施工時間11、12月，正值當?shù)啬曜畹蜏丶竟?jié)，砼表面受氣溫影響而降溫，更加劇了內外溫差幅度，因此必須對承臺大體積砼采取溫控防裂措施。經對承臺砼內部溫度場及仿真應力場計算，制定不出現(xiàn)有害溫度裂縫的溫控標準，并據此制定溫控措施。承臺大體積砼溫控計算表1表1膠凝材料水化熱試驗結果水泥%粉煤灰(%)外加劑%水化熱（J／g）1d3d7dP.C32.580Ⅱ級灰200.6147192214P.S32.575Ⅱ級灰250.6102157188礦渣42.5Ⅱ級灰250.6132.8189.6239.8表2C30砼彈性模量取值(×104Mpa)齡期3d7d28d60d90d180d數(shù)值1.282.033.243.323.663.96表3C30砼熱學參數(shù)取值線脹系數(shù)α(10－6/℃)導溫系數(shù)m2/h導熱系數(shù)kcal/m.h.℃最大絕熱溫升℃7.90.00512.740表4C30砼自身體積變形取值(×10-6)齡期3d7d14d21d28d60d90d180d數(shù)值1.0210.5415.035.06-4.88-7.25-20-50.3注：表中“－”表示收縮2.1計算條件2.1.1根據承臺結構特點，取1/4計算；砼分二次澆筑，澆筑厚度為3.2m和2.8m；2.1.2氣象資料：氣溫、水溫根據資料取值，澆筑時間11、12月，上年同期溫度最高16.5℃，最低-8.7℃；平均風力按6m/s考慮。2.1.3承臺內部用冷卻水管控溫（圖1,2）；砼終凝后頂面灑水保溫養(yǎng)護，側面用5cm厚泡沫板保溫。2.1.4C30砼彈性模量、熱學參數(shù)、干縮變形和自生體積變形等按規(guī)范和經驗取值。并考慮砼的徐變引起的應力松弛作用；砼泊松比為0.167，比熱為1.0kJ/kg。取值見表1,2,3,4。[2]2.1.5根據砼配合比，計算砼絕熱溫升為40℃。2.2砼材料參數(shù)及數(shù)值模型砼材料參數(shù)參考設計規(guī)范及試驗結果。計算中使用的絕熱溫升、彈性模量、徐變度擬合公式分別為：2.2.1水泥水化熱：水泥水化熱公式取雙曲線函數(shù)θ=θ0(1-е-m1tm2)（2-1）式中：θ0－最終絕熱溫升，τ－時間，m1,m2－參數(shù)。作者簡介：葉松（1976），男，湖北人，工程師，大本，主要從事道路與橋梁監(jiān)理，（E-mai:，）樹2仿.倉2輛.棋2桐蔽彈性模量：盼彈性模量隨時磚間的增長曲線席采用四參數(shù)雙胖指數(shù)形式，即悉E(哄τ緣)=E姻0窗+E鎖1熄(柱1瘦－由e消－危ατ詳β艱)溫丹飯隨（叨2-始2啟）險式中攤：玻E占0律初始彈模剩；布E允1梯最終彈模與初圖始彈模之差擦；握α純,底β謎與彈模增長速愉率有關的兩個網參數(shù)，其值分威別若取渾0.1丸4牌和或0.1俗7伯。滿2林.妥2慰.盾3餃伴徐變度：譜根據工程經驗梁，膀C3少0盜砼徐變度如下蘿（單位陰：同10察-6葡／磨MP門a炮）：吐挎（震2-培3般）探表5第一層砼最大溫度主拉應力（MPa）齡期(d)71428表5第一層砼最大溫度主拉應力（MPa）齡期(d)714286090120140第一層砼應力1.251.602.402.953.203.103.05第二層砼應力1.251.622.432.983.273.163.10表6C30砼劈裂抗拉強度取值齡期(d)7142860Rpl（MPa）1.792.573.34.03玉3.羊1抗溫度場主要特朗征居砼澆筑涂后喇2杰～五3擇天即達到溫度群峰值，溫峰持碎續(xù)靠1閃天左右開始下鵝降，初期降溫染速率較快，以忍后逐漸減慢驕，跌1逮5倘～斗2粘0捐天后降溫平緩晚，溫度趨于穩(wěn)盈定狀態(tài)。砼內萄部最高溫度擾約掀5腎1閣℃咬，溫度分布為身中部高，四周咳較低。碑3.魂2彎應力場主要特不征蝴根據計算結果河，承臺各層砼亭主要齡期的最朽大主拉應力見采表搏5毀，砼早期倚（樹1密4員天左右）最大偉溫度應力振為也1.60MP帥a果，而此守時遙C3丑0捧砼劈裂抗拉強而度一般應大毛于房2.0Mp態(tài)a坡（見迅表耽6凈），抗裂安全姜系箭數(shù)憑k接＞暢1.攻5梯，后期也昏有番1.滿5撐倍以上的抗裂鳳安全系數(shù)。如燃果砼施工質量棗良好，不會產旁生有害溫度裂計縫。根據計算沙結果，承臺內豈部溫度應力呈鞭現(xiàn)出四周邊緣葵應力較大，而繡中間應力較小皂的特征。溫度控制標準應根據計算結果粘，在施工期內群為保證承臺不胃出現(xiàn)有害溫度糞裂縫，宜采取懇如下溫控標準巡：縫4.侵1健砼澆筑溫度：玻指砼平倉振搗她后，上層砼覆烤蓋前，距砼表球面紋1鴉0唱～認15c攀m改處溫度，澆筑麥溫峰度離≤蜜2魯5遇℃羽；筍4.燦2性砼內表溫差：嚴指砼內部平均川最高溫度與表膜面最低溫度之申差，砼內表溫久差普≤奸2筑5領℃怨；詢4.拌3蓬砼內部最高溫橋度：泥指砼內部平均搖溫度最高值，皮砼內部最高溫紗度范≤摟6傅5遺℃趨4.渣4炊砼降溫速率：搖≤飽2.豎0絨℃庫/用d欠。溫控措施出5.般1鞠優(yōu)化砼配合比胃，降低水化熱膽合理選擇砼原芝材料，選擇級霧配良好的砂、跨石料，選擇優(yōu)樓良的砼外加劑急，增強砼強度摸，提高抗裂能弦力，降低水泥閱用量，是降低堪砼內部水化熱窮溫升的重要環(huán)應節(jié)，因此必須差進行砼配合比胸優(yōu)化設計。膀控制原材料質修量，減少水泥兼用量躍1裂）水泥：喪采屯用棵PC32鋸.5壘水泥，使用溫憤度恨≤稈5賭5榜℃落，否則降低水朝泥溫度。水泥鈔分批檢驗，質碗量穩(wěn)定。粥2保）粉煤灰：特根據粉煤灰砼慨技術規(guī)范，大杯體積砼可彈按斬60近d哨作為砼強度等教級考核指標，定在規(guī)范允許范框圍內盡量增加陰粉煤灰摻量，爆以推遲水化熱掉溫峰的出現(xiàn)，叢降低絕熱溫升牢，粉煤灰采再用英Ⅱ賤級灰。陽[3]解3饑）集料：過細集料采用江榮蘇宿遷中粗砂致，細度模向數(shù)恢2.墳4敵～擱2.感6想，含泥宏量貓<訪2挪％；粗骨料采場用江蘇盱眙二運級配碎石捏，滴5掠～脹16m林m惡占棚3鏈0攪％癥，知1青6夫～敲31.5m傷m另占養(yǎng)7咱0去％，級配優(yōu)良突，含泥叨量膀<謀2摧％，其他指標假符合規(guī)范要求甜。范[1]量4沒）外加劑：倍采用緩凝高效宜減水劑，最大跟限度降低水泥昂用量，推遲水牌化熱溫峰的出卻現(xiàn)。摻林量爬0.6%寇(予占膠凝材營料慌)媽。使用前配成懂溶液，拌和均赴勻，做好配制拌記錄；固體外林加劑提前分袋撓稱好。黨[3]表7承臺C30砼施工配合比水膠比配合比水泥表7承臺C30砼施工配合比水膠比配合比水泥kg/m3粉煤灰kg/m3外加劑%砂率坍落度cm抗壓強度MPa5d7d28d0.400.40:1:1.91:2.6372971050.80.4216.521.628.645.8啟由于優(yōu)化砼配矩合比，選喂用質P.C32.肉5妹復合水泥，摻勤入霉20促%陽Ⅱ濱級粉煤灰和超識緩凝劑。粗集至料采用二級配毫，選出最低空翻隙率和最佳級吉配曲線，在保坦證強度的前提軌下，盡量降低富膠凝材料用量嚇，從而大大降尾低了水化熱，猛起到了早期抑炭制溫升的效果嚴。經檢測比同閃等級砼最高溫釋度推遲三天左率右，最高溫度東降妥低此30黑%犯左右。砼強度筑按狹60午d偷齡期考核，銳但盤1瓣4狀天應達飼到召22.MP喘a黨，廉2鐮8品天應達教到籌30MP辰a順。砼粘聚性良嘆好，不離析、復不泌水，坍落楊度繭16-18c蘋m違，初凝時鈴間鳥≥同35睜h吹。慰5國.悶2郊隸控制砼澆筑溫翠度均砼開盤前，測現(xiàn)水泥、砂石、旅水的溫度，計錢算砼出機溫度孫，并估算澆筑亭溫度如超刮過妙2臉5探℃炕，應在夜攤間型2吵0篩時以后澆筑，術并控制原材料皮的溫度，如骨讀料遮陽灑水降腥溫，水泥溫度悔過高應要求廠播家在出廠前放智一段時間。搞5挺.盒2典.珍1蹲姓砼的出機溫度彩：剝T紙0損T0燥=琴（皮0.20+Q器s社）燥WsTs+(缺0.20+Q劃g)WgTg姐+0.20W由cTc+(醫(yī)W河w-QsWs咬-QgWg)逼Tw0.20關(Ws+Wg則+Wc)+W僻w表8砼運輸時冷(熱)量損失A值運輸工具砼容積m3A自卸汽車1.00.0040自卸汽車1.40.0037自卸汽車2.00.0030長方形吊斗0.30.0022長方形吊斗1.60.0013園柱形吊斗1.60.0009拆式中造：壯Q壩s差、黎Qg司分別為砂、石鼠的含水量，瘋以穿%染計城；干W瓣s,Wg,W叛c,Ww標分別為每方砼高表8砼運輸時冷(熱)量損失A值運輸工具砼容積m3A自卸汽車1.00.0040自卸汽車1.40.0037自卸汽車2.00.0030長方形吊斗0.30.0022長方形吊斗1.60.0013園柱形吊斗1.60.0009呈5儲.惠2挖.桿2環(huán)慣砼澆筑溫度：側Tp盯T晶p掘=T省o抗+(T蓮n派-T補o蹲)(只θ掏1掌+僻θ于2旱+重θ豈3頓+...+促θ吩n亦)忘式中管：初T閃n條砼運輸和澆筑竊時氣溫廁；盼θ盯1的,之θ峰2龍,歸θ痛3錫,愉θ筍n王有關系數(shù)，數(shù)宿值如下：云（于1無）砼裝、卸和犯轉運，每衡次勺θ鹿=0.03抓；（旦2撥）前運輸適時屆θ繪=A靠τ督,備τ乖運輸時間增，水A安表脾8密；躍（剝3興）澆筑遙時蠅θ憐=0透.00奉3辯τ虹,保τ先澆筑時間。第一三五層冷卻水管平面圖cm圖1：第二四層冷卻水管平面圖cm圖2：冷卻水管立面圖cm霞5.蕩3第一三五層冷卻水管平面圖cm圖1：第二四層冷卻水管平面圖cm圖2：冷卻水管立面圖cm湯5.3.陣1染冷卻水管位置陷冷卻水管采卸用萍φ擋50m飼m盡薄壁鋼管（壁腿厚腦2.態(tài)5搏mm仰）；冷卻水管貝沿垂直方向布繡置組5償層，層間匆距賭1照m族，水平間農距暗1鈴m嘆，每根管長歲度虹≤儲180鈔m鑼。進出水口集幣中布置，以便狠統(tǒng)一管理，進潔水口利用閥門范控制冷卻水流己量。（如封圖蛙1窯、掏圖捉2壞），冷卻水用罪江水。埋5.3.譜2首冷卻水管使用辟及其控制私1讓）冷卻水管使單用前進行壓水愁試驗，防止漏棍水、阻水。燥2澤）砼澆筑到各舟層冷卻管標高繼后即通水，通眾水時燃間騎1物0日～速1插5槍天，具體時間師根據檢測結果瓣確定，通水流擁量大魄于濾25L/mi陸n胖；詳3抱）設置水箱以規(guī)循環(huán)水冷卻控批制進出水溫，習在保證冷卻管陸進水溫度與砼喇內部最高溫袖差額≤精2黨5柏℃岡條件下，盡量孤降低冷卻水溫宏度。計4方）第一層砼澆塑筑時第一、第純二層冷卻水管視通水；第二層暴砼澆筑時，第蒙三四五層冷卻首水管通水。誘5早）通水冷卻全妙部結束后，用南同標號水泥漿漢或砂漿壓注管陵道。盼5.倚4新內降溫、外保裁溫、加強養(yǎng)護圖3溫控測點平面布置圖cm圖4溫控測點立面布置圖cm猴由于承臺冬季臟施工，要特別當重視砼的保溫尚工作，控制砼幟內外溫和差否≤乎2匯5慚℃鴿。措施：鋼模綱板外榮嵌事5斤㎝厚泡沫板，悠吊掛麻袋，再側用土工布圍裹慣，碘鎢燈照射日增加砼表面溫壟度，頂面覆蓋苦土工布。砼終旺凝后在表面灑翻水養(yǎng)護，頂面遲盡量采取蓄水粥養(yǎng)護。養(yǎng)護對顯砼強度增長及湖減少溫差、收傅圖3溫控測點平面布置圖cm圖4溫控測點立面布置圖cm清5.卷5瀉控制澆筑質量云，提高抵抗溫絲差拉應力強度乒為提高砼均勻秒性和抗裂能力司，必須加強各磚環(huán)節(jié)控制：挨（押1乖）砼拌合運輸雹、澆筑振搗、爺保溫養(yǎng)護全過磚程監(jiān)控，嚴格乎按規(guī)范施工。鑄（傭2商）為增強砼的館抗裂能力，在嗽承臺外表面布開設一層防裂鋼躍筋網。頑（瞎3陜）短間歇連續(xù)涂施工，兩次澆之筑間歇期控制火在配1脈0福天內。爛砼現(xiàn)場溫度監(jiān)羅控逆為了隨時跟蹤嶼砼內部溫度變抵化情況，澆筑術前按照全面控初制承臺內部溫刻度變化的要求寄布置測溫傳感濟器。真實反映答各層砼的溫控皺效果，使之控非制在溫控范圍般內，利于異常拆情況及時采取壞措施。督6冤.邊1分測點布敞設均祝根據溫度計算冬成果，在承臺全內部布置梢6勾層測溫點，每脖層蠅沿外X埋、劑Y肺方向布果置孟1玉4貸個測點，測點閥總慧數(shù)芒8豪4格個。測點沿承侄臺測的連1絕／扎4豐部位水平布置乖，見圖油3躬、趙圖斬4洪。托6.營2割監(jiān)測儀逮器夕航采殺用榜P世N梁結溫度傳感器海，系PN么—簽4掌C丟型數(shù)字多路巡穗回檢測控制儀至。溫度傳感器夜的主要技術性若能：測溫范懂圍部-5罰0姜℃鑒～飄15蟲0旬℃欲；工作誤伸差逝±0.摟5枯℃航；分辨罷率勞0.伸1集℃肺；平均靈敏緒度池-2.1mv勉/蹲℃惕。表9：砼溫度記錄表工程部位:層號:開盤時間:結束時間:日期時間測點溫度（℃）斷面平均溫度內表溫差備注12345678觀測者:記錄者:計算童6.扛3次測試要秧求售玻砼澆筑后立即穴測試，連續(xù)進尊行。溫度測試表9：砼溫度記錄表工程部位:層號:開盤時間:結束時間:日期時間測點溫度（℃）斷面平均溫度內表溫差備注12345678觀測者:記錄者:計算響6.雞4虹測試內騙容戴負澆筑開始，連寬續(xù)監(jiān)測各點溫輔度變化情況，債同時監(jiān)測砼入于倉溫度、氣溫儀、冷卻管進出宮口水溫、澆筑親溫度，計算內輝表溫差，進行接現(xiàn)場控制，做圣好記錄寨(姿表丈9毯)講。僑溫度監(jiān)測結果袋及分析伯7.1紙整體分析煩如噴圖途4哭，升溫初期呈絨緩慢上升，之器后急劇升溫，峰升溫階段磁在腳3-比6臉天，達到峰值絲后，溫度穩(wěn)濟定震2安天左右，隨后危緩慢下降。第作一層最高溫度械為經30.2顯℃歐，斷面平均最筑高常溫琴3商0伴℃擠；第二層最高過溫度脂為敗35搭.霸6港℃顯,寬推斷面平均最高塊溫金3筆4.6接℃樂。與升溫相比副，降溫階段長迎得多。降溫速隊率較緩慢，最箏大降溫速率炒1.8私℃痕/算d超。圖4：承臺斷面1-84#點平均溫度過程線圖5：砼中心至邊緣溫度分布曲線縫分層施工時，死第一層在施工頁間歇期內，溫懸度先急劇上升眨，然后緩慢降叛溫，當被第二唯層砼覆蓋后，疼因第二層砼急痕劇升溫，使第刪一層砼溫度不梨同程度的回升滴。表面測點溫躍度與斷面平均香溫度相比，總烏體趨勢不變，扣但溫度變化起嗽伏較多，由于別表面測點距表息面虎5厘cm明，向外界散熱烏快，受氣溫的袍影響大，故隨警氣溫的變化而泛變化。第二層喇砼在溫峰過后軌，頂層測點溫塑度緩慢上升，祝是因頂面良好佩保溫和側面回鼠填土的保溫所億圖4：承臺斷面1-84#點平均溫度過程線圖5：砼中心至邊緣溫度分布曲線哥7.2板承臺中心到邊自緣的溫度變化譜圖際5哲繪出了承臺中罵心到邊緣的溫病度曲線，可以銜看出：從中心懶到距邊緣盞3.5m身范圍溫度分布能較均勻，承臺能邊茫緣突3.5袖m店外溫度變化劇止烈，降溫速率凱快，越靠近中吃心溫度變化越巴平緩。枝承臺中心與邊踩緣溫度，下降怪速率早期控制徹在志0.圓5耕℃浴~0.扒8驚℃客/尖d僑，后期也未超丑過黨1.伶5府℃化/犯d女，由于承臺頂隆、側面的良好揉保溫，故邊緣訪溫度雖變化劇貝烈，但下降幅弓度不甚大，隨君著中心溫度向巷外傳遞逐步在暮邊緣形成緩變澆區(qū)，起到了保沉溫作用，