1、PAGE 大榭二橋邊墩溫控方案武 漢 理 工 大 學2010年12月PAGE 11目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc279419301 1 概述 PAGEREF _Toc279419301 h 1 HYPERLINK l _Toc279419302 2 承臺混凝土配合比優(yōu)化設計 PAGEREF _Toc279419302 h 1 HYPERLINK l _Toc279419303 2.1 原材料的選擇 PAGEREF _Toc279419303 h 1 HYPERLINK l _Toc279419304 2.2 密實骨架堆積法混凝土配合比設計 PAGERE

2、F _Toc279419304 h 2 HYPERLINK l _Toc279419305 3 大體積混凝土溫控計算 PAGEREF _Toc279419305 h 3 HYPERLINK l _Toc279419306 3.1 施工環(huán)境估計 PAGEREF _Toc279419306 h 3 HYPERLINK l _Toc279419307 3.2 計算條件 PAGEREF _Toc279419307 h 4 HYPERLINK l _Toc279419308 3.3 大榭二橋邊墩承臺C40大體積混凝土溫度計算結(jié)果 PAGEREF _Toc279419308 h 5 HYPERLINK l

3、 _Toc279419309 3.3.1 邊墩承臺大體積混凝土溫度分析云圖 PAGEREF _Toc279419309 h 5 HYPERLINK l _Toc279419310 3.3.2 承臺大體積混凝土溫度分析結(jié)果 PAGEREF _Toc279419310 h 6 HYPERLINK l _Toc279419311 3.4 溫度場應力場計算結(jié)果分析 PAGEREF _Toc279419311 h 6 HYPERLINK l _Toc279419312 4 溫度控制標準 PAGEREF _Toc279419312 h 6 HYPERLINK l _Toc279419313 5 混凝土溫控

4、措施及實施細則 PAGEREF _Toc279419313 h 7 HYPERLINK l _Toc279419314 5.1 混凝土施工要求 PAGEREF _Toc279419314 h 7 HYPERLINK l _Toc279419315 5.2 邊墩承臺混凝土溫控要求 PAGEREF _Toc279419315 h 8 HYPERLINK l _Toc279419316 6 溫控施工的現(xiàn)場監(jiān)測 PAGEREF _Toc279419316 h 8 HYPERLINK l _Toc279419317 附件1 PAGEREF _Toc279419317 h 101 概述本工程邊墩基礎位于土

5、壤中，單墩基礎采用8根2.0m鉆孔灌注樁，樁基呈梅花形布置，承臺長25.6m、長8.7m、厚3.5m。圖1-1 邊墩承臺及樁基礎平面圖圖1-2 邊墩承臺布置立面圖2 承臺混凝土配合比優(yōu)化設計2.1 原材料的選擇在進行原材料的選擇時應該遵循以下原則：(1)選用發(fā)熱量低的水泥，在大體積混凝土中，水泥水化熱是決定混凝土絕熱溫升值的最重要和最直接的因素，選用發(fā)熱量低的水泥可以降低水泥水化熱，減小混凝土內(nèi)外溫差。(2)選用級配好、空隙率小的集料，一方面骨料本身的強度就遠大于水泥膠體，另一方面，采用連續(xù)級配的骨料，可以提高骨料在混凝土中所占的體積，提高混凝土的密實性，并可以節(jié)約水泥降低了水泥水化熱和減少用

6、水量。(3)摻合料，大體積混凝土最好選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦粉作為摻合料。粉煤灰可提高混凝土的和易性，大大改善混凝土的工作性能和耐久性，取代水泥可以降低水化熱，但粉煤灰的摻量較大時對早期強度影響較大。礦粉取代水泥，也可降低水化熱，與粉煤灰比較還能提高早期強度。為此大榭二橋邊墩承臺大體積混凝土選用以下原材料：水泥：寧波“海螺”P.42.5R水泥，比表面積為330 m2/kg；粉煤灰：南京化電I級灰，需水量比為92%，細度為7%（篩余）；礦粉：寧波港新建材S95級，比表面積400m2/kg，實測比表面積為428 m2/kg，流動度比為100%，7天活性指數(shù)為85%，28天活性指數(shù)為101%；砂：采用福建

7、廈門中砂，含泥量2%，細度模數(shù)2.52.9符合區(qū)顆粒級配；石：碎石，粒徑525mm且級配良好；減水劑：上海高鐵聚羧酸高性能緩凝型減水劑（GTS-102），減水率為28.6%。2.2 密實骨架堆積法混凝土配合比設計當混凝土中水泥用量大時，其水化溫升高，收縮大，易產(chǎn)生溫度裂縫。為此，采用密實骨架堆積法進行混凝土配合比設計，從而達到了減少膠凝材料用量、提高混凝土耐久性和體積穩(wěn)定性的目的。密實骨架堆積設計法不僅可以優(yōu)化集料的組成級配，而且顯著提高了混凝土材料的結(jié)構(gòu)致密性，在保證混凝土具有良好工作性的條件下，最大限度的降低膠凝材料的用量進而提高混凝土的力學性能、耐久性和經(jīng)濟性。用密實骨架設計配合比，是通

8、過尋求混凝土中的粗細骨料的最大密度來尋找最小空隙率，因為粉煤灰的密度及細度都比砂要小，因此可以在找出粗細骨料的最佳比例后，再通過尋求摻合料和粗細骨料的最大密度，計算出最緊密堆積時粗細骨料、摻合料的最佳比例。根據(jù)大量的混凝土配比實驗以及類似標號混凝土配比情況，提出如下配合比：表2-1 承臺大體積混凝土配合比標號水(kg/m3)水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)礦粉(kg/m3)砂(kg/m3)石(kg/m3)減水劑(kg/m3)坍落度(cm)抗壓強度（MPa）0h1h7d 28dC4013615517511080510004.822.019.538.450.1注：減水劑引入的水量已包含在用水

9、量中。采用密實骨架堆積法進行的優(yōu)化設計的配合比，采取礦粉超量取代部分水泥和粉煤灰，在保證有較高強度富余的同時大幅減少了水泥用量，降低了混凝土水化升溫。3 大體積混凝土溫控計算大體積砼與一般的鋼筋砼結(jié)構(gòu)相比具有形體龐大、混凝土數(shù)量多、工程條件復雜、施工技術(shù)和質(zhì)量要求較高等特點。大體積混凝土施工時遇到的普遍問題是溫度裂縫。由于混凝土的體積大，聚集的水化熱大，在混凝土內(nèi)外散熱不均勻以及受到內(nèi)外約束的情況時，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生較大的溫度應力，導致裂縫產(chǎn)生。因此，大體積混凝土施工中的溫度監(jiān)控是控制裂縫產(chǎn)生的關鍵。由于大體積混凝土工程所處的邊界條件和施工情況比較復雜，加上混凝土材料特性的差異較大，有些條件在

10、施工中難以充分掌握，在目前技術(shù)水平條件下，任何一種計算理論都無法精確計算混凝土內(nèi)溫度變化，本文運用大型有限元分析軟件ANSYS對大榭二橋邊墩承臺C40大體積混凝土澆注過程中的溫度場變化進行了相關分析。本次澆注混凝土分析以3.5m厚C40混凝土承臺為分析對象，邊墩承臺大體積混凝土采用一次成型澆注，預計混凝土方量約780m3。圖3-1 承臺有限元分析模型圖3.1 施工環(huán)境估計大榭二橋第二大橋地處寧波市北侖區(qū)和大榭二橋島之間的黃峙江上，東海之濱，屬亞熱帶南緣季風海洋氣候區(qū)，具有冬夏季風交替顯著、年溫適中、四季分明，光照充足，但四季都可能出現(xiàn)一些災害性天氣的總特征。本項目邊墩承臺施工預計為2010年1

11、2月上旬，施工期間預計外部溫度為：白天，1015左右、晚上610左右，風力為05級。承臺施工要求混凝土塌落度為16-20cm，初凝時間超過12小時。3.2 計算條件（1）施工時間及進度等施工時間：大榭二橋邊墩承臺部分澆注時間為2010年12月初澆筑層厚：邊墩3.5m厚承臺采用一次澆筑完成施工進度：按施工圖所述施工進度進行澆筑溫度：承臺部分混凝土澆筑溫度按20計算放熱系數(shù)：=14W/m2導溫系數(shù)：0.08 m2/d絕熱升溫：39.9線膨脹系數(shù)：8.910-6/比熱：1.0（kJ/kg）（2）混凝土性能相關參數(shù)混凝土容重：2450kg/m3混凝土絕熱溫升：Tr（t）=WQ0（1-e-mt）/C 混

12、凝土彈性模量：混凝土徐變度：（3）氣溫 ，為澆注期間的當?shù)仄骄鶞囟?，t及取值隨施工時間變化，另外加3輻射熱（側(cè)面不加）3.3 大榭二橋邊墩承臺C40大體積混凝土溫度計算結(jié)果3.3.1 邊墩承臺大體積混凝土溫度分析云圖圖3-1 承臺第一層第3天水化熱溫度云圖-配合比1（單位：）圖3-2 承臺第一層第7天水化熱溫度云圖-配合比1（單位：）圖3-3 承臺第一層第28天水化熱溫度云圖-配合比1（單位：）3.3.2 承臺大體積混凝土溫度分析結(jié)果通過溫度分析，承臺混凝土最高溫度、最大溫差見表3-3-1。表3-3-1 承臺混凝土溫度分析結(jié)果（）最高溫度最大溫差邊墩承臺51.923.73.4 溫度場應力場計算

13、結(jié)果分析根據(jù)溫度應力場計算所得云圖，分析得到如下結(jié)論：邊墩承臺混凝土內(nèi)最高溫度在澆注后3天出現(xiàn)，最高溫度為51.9，最大溫差為23.7。上述配合比下大體積混凝土澆筑塊體的里表溫差(不含混凝土收縮的當量溫度)滿足大體積混凝土施工規(guī)范中規(guī)定不宜大于25的要求，其混凝土澆筑體表面與大氣溫差滿足大體積混凝土施工規(guī)范中規(guī)定不宜大于20的要求。4 溫度控制標準在仿真計算的基礎上，結(jié)合海工混凝土施工規(guī)范和大體積混凝土施工規(guī)范相關要求制定了混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生有害溫度裂縫的溫控標準，具體內(nèi)容如下：（1）混凝土絕熱溫升：30min內(nèi)不超過20；（3）混凝土內(nèi)表溫差不超過25；（4）混凝土允許最大降溫速率不超過

14、2.0/d。5 混凝土溫控措施及實施細則5.1 混凝土施工要求為確保大體積混凝土施工質(zhì)量，提高混凝土的均勻性和抗裂能力，必須加強對混凝土每一施工環(huán)節(jié)的控制，要求現(xiàn)場人員必須從混凝土拌合、輸送、澆筑、振搗到養(yǎng)護、保溫整個過程實行有效監(jiān)控?；炷潦┕獓栏癜凑展窐蚝┕ぜ夹g(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）進行，并特別注意以下方面：（1）混凝土拌制配料前，各種衡器應請計量部門進行計量標定，稱料誤差應符合規(guī)范要求。應嚴格控制新拌混凝土質(zhì)量，使其和易性滿足施工要求。坍落度檢驗應在出機口進行，每班2-3次，拒絕使用坍落度過大和過小的混凝土料。應及時檢測粗、細骨料的含水率，遇陰雨天氣應增加檢測頻率，隨時調(diào)整

15、用水量。（2）澆筑混凝土前應對模板、鋼筋、預埋件、監(jiān)控元件及線路等進行檢查，同時應檢查倉面內(nèi)沖毛情況，及是否有碎碴異物等，檢驗合格后才能開盤。（3）自高處向模板內(nèi)傾卸混凝土時，為防止混凝土離析，應符合下列規(guī)定：a）當直接從高處傾卸時，高度不應超過1.5米；b）當高度超過1.5米時，應通過串筒，溜管等設施；c）在串筒出料口下面，混凝土堆積高度不宜超過1米，即時攤平，分層振搗。（4）混凝土應按規(guī)定厚度，順序和方向分層澆筑，必須在下層混凝土初凝前澆筑完畢上層混凝土。如因故停歇，時間超過初凝時間時，倉面混凝土應按工作縫處理?；炷练謱訚仓穸炔粦^振動棒（頭）長度的1.0倍，并保持從倉面一側(cè)向另一側(cè)

16、澆筑的順序和方向。（5）澆筑混凝土時，應采用振動器振實：a）使用插入式振動器時，移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍，與側(cè)模應保持5-10cm距離，應避開預埋件或監(jiān)控元件10-15cm，應插入下層混凝土5-10cm；b）對每一部位混凝土必須振動到密實為止，密實的標志是：混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿。（6）在澆筑混凝土過程中，必須及時清除倉面積水。（7）嚴格按公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-89）要求進行各層間和各塊間水平和垂直施工縫處理。5.2 邊墩承臺混凝土溫控要求（1）為了使各項溫控措施落實到實處，施工單位必須成立專門的溫控管理團隊，根據(jù)溫控單位的技術(shù)要求，落實各項

17、技術(shù)措施；在各部位大體積混凝土施工之前，施工單位必須做到逐步技術(shù)交底，使班組、工人能了解溫控的必要性及操作情況；（2）介于本工程邊墩承臺施工在冬季進行，混凝土澆筑完之后立即用濕麻袋覆蓋混凝土表面進行養(yǎng)護，一方面避免塑性收縮導致裂縫的出現(xiàn)，另一方面起到保溫的作用；上層混凝土頂面待混凝土終凝后應立即進行蓄水養(yǎng)護，蓄水深度10-20cm；四周模板外側(cè)應采取覆蓋棉被或土工布，同時適當推遲混凝土的拆模時間（澆筑完成后45天后拆模），拆模后涂刷養(yǎng)護液并及時保溫覆蓋，以滿足內(nèi)表溫差要求，且拆模時間應選擇一天中溫度較高的時刻。6 溫控施工的現(xiàn)場監(jiān)測為做到信息化施工，真實反映各層混凝土的溫控效果，以便出現(xiàn)異常情

18、況及時采取有效措施，施工過程中對混凝土進行了相關溫度監(jiān)測。根據(jù)大榭二橋邊墩結(jié)構(gòu)特點，蓋梁部分屬于大體積混凝土，擬在蓋梁埋設溫度傳感器，蓋梁混凝土共布置4測溫點，分別位于0.5m、1.75m、3.0m的位置，各層測點到承臺側(cè)邊距離均為4.35m。進行邊墩承臺施工期間需監(jiān)測混凝土澆筑溫度及大氣溫度。各層混凝土溫度測點平面布置圖分別見圖1圖2所示：各項監(jiān)測項目在混凝土澆筑后立即進行，連續(xù)不斷?；炷恋臏囟缺O(jiān)測，在升溫階段每隔2h巡回監(jiān)測各點溫度一次。到達峰值后每隔46h監(jiān)測一次，持續(xù)23天，隨著混凝土溫度變化減小，逐漸延長監(jiān)測間隔時間，直至溫度變化基本穩(wěn)定。圖1 溫控測點平面布置圖（單位：mm）圖2 溫控測點中心剖面圖（單位：mm）附件1混凝土的出機溫度和澆筑溫度一、混凝土的出機溫度T0T0=(0.2+Qs)WsTs+(0.2+Qg)WgTg+0.2WcTc+(Ww-QsWs-QgWg)Tw/0.2(Ws+Wg+Wc)+Ww式中：Qs、Qg分別為砂石的含水量，以%計；Ws、Wg、Wc、Ww分別為每方混凝土中砂、石、