大体积混凝土温度控制
来源:用户上传
作者:
摘要：在施工过程中，为保证锚体不出现温度裂缝，主要对混凝土拌和、运输、浇筑、振捣、通水、养护、保温等各个过程进行有效控制，特别对混凝土的分块、分层、浇筑温度、浇筑间歇时间、通冷却水等进行严格控制。本文重点谈论了大体积混凝土的温度控制措施。
关键词：大体积混凝土；温度；应力；控制
大体积混凝土由于水泥在水化过程中产生的水化热，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，此时混凝土的弹性模量很小，升温引起膨胀变形，受基础约束产生的应力很小。但随着混凝土温度逐渐降低，混凝土收缩变形逐渐加大，混凝土弹性模量也随着加大，降温受基础约束会产生相当大的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。此外，当混凝土内部温度与外部温度之间形成一个较大的温度梯度时，将产生较大的拉应力也会在混凝土表面形成裂缝。因此，混凝土的施工质量关系着整个锚碇的耐久性。
1、温度控制标准
根据计算成果，在施工期内为保证锚体大体积混凝土不出现有害裂缝，宜采取如下温度控制标准：
1． 混凝土上下层温差不超过25℃；
2． 混凝土内表温差不超过25℃；
3． 锚碇混凝土浇筑大约在10月份，混凝土浇注温度最高不得超过25℃。
4． 混凝土降温速率不超过2.0℃/d。
2、温度控制措施
水化热引起混凝土内最高温度是混凝土绝热温升，混凝土的热扩散性能、结构尺寸、混凝土浇筑温度和各种温度影响的总和，因此降低混凝土发热量和降低浇筑温度是重要的措施，这些措施如下：
1． 混凝土原材料选择及质量控制
（1）采用低水化热的水泥：我部采用水城水泥厂生产的普通硅酸盐32.5 “乌蒙”牌低热、低碱水泥。水泥使用温度不得超过50℃，否则必须采取措施降低水泥温度。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。
（2）掺粉煤灰：我部采用安顺电厂生产的I级粉煤灰。粉煤灰入场后应分批检验，质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1595）的规定。掺加粉煤灰可降低水泥用量，降低大体积混凝土的水化热温升。为了保证强度和耐久性，要有一定的胶凝材料用量。通过掺加粉煤灰，既可保证胶凝材料同时也降低了水泥用量，减少了水泥的水化热；粉煤灰中的火山灰反应较迟缓，发热速率较低，使混凝土水化热在一定程度上延缓释放，对于大体积混凝土的温控极为有利；粉煤灰有利于混凝土和易性的改善，同时还可以增加混凝土的后期强度，使混凝土的强度保证率提高；从耐久性角度考虑，粉煤灰可消耗水泥水化产物Ca（OH）2，改善水泥基体与集料的界面粘结，提高混凝土的密实度，使硬化后的混凝土具有更高的抗渗性，抗腐蚀性。
（3）细骨料：采用机制山砂，并按贵州省地方标准《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-016-95）执行。砂含泥量必须不大于1.0%，砂中大于5mm的颗粒不得超过10%，小于0.08mm的颗粒不大于10%，小于0.16mm的颗粒不大于10%，其他指标应符合规范规定，砂入场后应分批检验。细骨料应尽量堆高，以降低混凝土出机温度。
（4）粗骨料：尽可能用最大粒径较大的粗集料，我部采用K20+700左1Km料场生产的5~16.00mm和16.0~31.5mm二级配碎石。碎石级配必须优良，针片状颗粒含量不大于10%，砂含泥量不应大于1.0%，且来源稳定。碎石必须分批检验，使用前应用水冲洗，其各项指标必须符合规范要求。粗骨料应尽量堆高，以降低混凝土出机温度。
（5）外加剂：选用对大体积砼温控最有利的缓凝型高效减水剂，能有效延缓水化热的释放时间，降低水化热释放峰值，使砼水化热释放比较平缓，避免中心部位砼温度急剧上升导致温差增大。从缓凝高效减水剂配制的C30砼的绝热温升试验结果，可以看出温升速度明显迟缓，5d左右才出现水化放热峰值，这对大体积砼温度释放的均匀性是非常有利的。
（6）混凝土拌和用水：采用经过化验过的清洁、干净引用水。
2． 优化混凝土配合比，降低水化热
为高质量地浇筑东锚碇大体积混凝土工程，需对配合比进行多次试验、研究及优化，对粉煤灰的掺量多次试验、对比，粉煤灰的掺量达到水泥用量的40%，同时混凝土性能、质量优良，具有良好的和易性，不离析、不泌水，不板结，含气量小，保证了混凝土质量。
3．混凝土浇筑温度的控制
每次混凝土浇筑前，试验室应量测水泥、骨料、水的温度，专人记录，计算出机温度，并估算浇筑温度，计算方法如下：
（1）混凝土的出机温度
式中、 ―分别是砂、石的含水量（%）
、 、 、 ―分别为每方混凝土中砂、碎石、水泥和水的重量（粉煤灰主入水泥中）（Kg）；
、 、 、 ―分别为砂、碎石、水泥和水的温度（℃）；
（2）混凝土的浇筑温度
式中 Ta―混凝土运输和浇筑时的气温（℃）；
―系数，其数值如下：
①混凝土装、卸和转运，每次 =0.032；
②混凝土浇筑过程中 =0.003t，t为浇筑时间（min）；
③混凝土运输时 =At；t为运输时间（min），A参照表11；
混凝土运输时冷、热量损失计算参数A值表11
当浇筑温度超过控制标准时，必须采取以下措施：
（1）混凝土浇筑在夜间进行；
（2）砂、碎石材料采取搭设遮阳棚，避免阳光直接照射骨料，采用碎冰、液化氮冷却骨料、冷水拌和来控制混凝土的入仓温度。
（3）水泥入场温度不应超过50℃，否则应采取措施，如水泥进场后放置一段时间，利用制冷设备采取降低水泥温度；
（4）当气温高于入仓温度时，提高浇筑强度，尽量缩短混凝土运输时间和暴晒时间；
（5）在混凝土输送泵管道上用湿麻袋覆盖遮阳，并经常洒水降温；
（6）夏季混凝土的浇筑温度控制在30 ℃以下，秋季混凝土的浇筑温度控制在25 ℃以下，冬季混凝土的浇筑温度控制在15 ℃以下且表面与内部温差不能太大。
4．控制混凝土浇筑间歇期、混凝土块分层厚度
每层混凝土浇筑间歇时间应控制在6天左右，最长不能超过9天。为降低老混凝土的约束，要做到薄层、短间歇、连续施工。
5． 埋设冷却水管
（1）冷却水管位置
根据混凝土内部温度分布特征，宜在每层混凝土中埋设一层冷却水管，冷却水管为φ48×3.5的电焊钢管,其水平间距为0.90m。为保证降温效果，按照每200m长以内冷却水管设置进出口一个，进（出）水口分别与带有水阀的进（出）水支管和杆管相连，冷却水经过水泵压入冷却水管，而后自流进入冷却水箱，形成循环系统。锚碇按照分区原则组成独立的冷却循环系统，每个循环系统配备1台多级离心泵和1个水箱。
（2）冷却水管的使用及控制
①冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、堵塞。
②冷却水的进出水温度：严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30℃ ，尽量使进水温度最低。冷却水的进出水温度在夏季控制在20°C左右，冬季控制在15°C左右，且应在温控结果指导下进行。混凝土在浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后即停止通水，为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测量结果确定，并结合现场的温控结果随时调整。
③冷却水的进出流量：保证有足够的通水流量，冷却水的流量按设计要求控制在15L/min。为了保证砼内部均匀降温，水流方向应每天改变一次。
④封堵：待通水冷却全部结束后，应采用同强度的水泥砂浆封堵冷却管。
6．内部与外表温差控制
混凝土在降温阶段如气温较低或突遇寒潮，内表温差大于25℃，必须对锚体大积混凝土进行保温养护。混凝土初凝后，混凝土顶面覆盖1~2层麻袋或土工布进行保温养护；模板和保温层，在混凝土表面采用土工布、薄膜覆盖，使其慢慢冷却。
3、大体积砼温度与应力监控方案
水工混凝土规定，大体积砼内外温差不能超过25℃，否则就有可能产生温度裂缝，因此必须对锚碇大体积砼进行温度监控。温度监控就是通过在混凝土内埋设足够的温度计，跟踪掌握混凝土内部温度发展变化的规律，出现异常情况及时调整温控措施及施工方案，并为调整温控措施及施工方案提供依据，做到信息化施工。
根据温控计算成果，为做到信息化施工，以便出现异常情况及时采取有效措施，在锚体中布置温度测点，测点布置在锚体1/4范围并沿水平方向布置。为保证大体积混凝土施工质量，施工期除监测混凝土温度外，还按要求对气温、冷却水管进出水口水温、混凝土入仓温度等进行监测。各层混凝土温控监测在混凝土开始浇筑后即开始进行，连续不间断，在混凝土内部温度达到峰值以前，每2小时监测一次，峰值每4小时监测一次，持续5天，直至混凝土温度变化趋于稳定。温控监测测温元件采用PN结温度传感器，稳温度检测仪采用PN-4C数字多路巡回检测控制仪。
4、混凝土配合比优化设计
锚碇为大体积混凝土结构，需承受主缆的拉力以及需承受自身的压力，因此混凝土配合比设计既要满足混凝土的力学指标和耐久性，又要考虑锚碇大体积砼的抗裂问题，符合温控要求，同时结合部分锚碇砼处于地面以下，要求砼具有一定的抗渗性能和防腐蚀要求的实际情况，从原材料优选和配合比优化入手，通过一定的技术途径，提出解决大体积砼温控和满足砼高耐久性为目标的混凝土配合比设计方案。在施工中，我们将对混凝土配合比进行了优化设计，该设计正在进行当中。
5 结束语
该大体积混凝土的温控设计指导北盘江特大桥东锚碇大体积混凝土施工，在施工过程中，根据当时的具体实际情况，以及现场监测资料来不断的调节、完善，使混凝土质量更良好，此温控设计还同样实用于北盘江大桥东塔承台大体积施工。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-589765.htm
