大体积混凝土温控技术监理要点secret.doc

大体积混凝土温控技术 摘 要：大体积混凝土（以下称砼）施工时，由于水泥水化过程中产生大量的水化热，由内向外传递，使砼内部温度逐步升高，而边缘受气温影响而降低，造成砼内表温差而产生温度应力。本文通过国内第一大承台，即五河口特大桥主墩承台近万方砼浇筑，在温控方面取得的成功经验，介绍大体积砼温控设计、监控、实施步骤，探索防止温差裂缝的方法。 关键词：大体积砼 温控 监测 防裂 技术 温控项目概述 五河口斜拉桥位于江苏淮安京杭运河、废黄河等五条河交汇处，故名五河口特大桥，其主塔承台平面尺寸为49.5m×33.1m的矩形截面，高6m。该承台号称国内第一大承台，砼方量9830m3，分两次浇筑成形，第一次浇筑厚度3.2m，砼5240m3，第二次浇筑厚度2.8m，砼4590m3，砼设计强度C30。 砼浇筑过程中，由于水泥水化热作用，承台内部温度经历升温期、降温期、稳定期三阶段，与此同时砼的弹性模量不断增长，由于早期弹模较低，产生的压应力很小，而后期弹模增大，产生的拉应力较大使砼内部形成拉应力。如果该应力超过其抗裂能力，砼就会开裂。而施工时间11、12月，正值当地年最低温季节，砼表面受气温影响而降温，更加剧了内外温差幅度，因此必须对承台大体积砼采取温控防裂措施。经对承台砼内部温度场及仿真应力场计算，制定不出现有害温度裂缝的温控标准，并据此制定温控措施。 承台大体积砼温控计算 温控计算采用《大体积砼施工期温度场及仿真应力场分析程序包》进行。该程序模拟砼施工情况，不仅考虑砼的浇筑分层、浇筑温度、养护、保温和砼的边界条件，而且考虑砼的弹性模量、徐变、自生体积变形、水化热散发规律等物理热学性能。计算参数根据招标文件、图纸和施工经验取值，施工时根据现场情况重新验算。 2.1计算条件 2.1. 1 根据承台结构特点，取1/4计算；砼分二次浇筑，浇筑厚度为3.2m和2.8m； 2.1. 2 气象资料：气温、水温根据资料取值，浇筑时间11、12月，上年同期温度最高16.5℃，最低-8.7℃；平均风力按6m/s考虑。 2.1.3 承台内部用冷却水管控温（图1,2）；砼终凝后顶面洒水保温养护，侧面用5cm厚泡沫板保温。 2.1. 4 C30砼弹性模量、热学参数、干缩变形和自生体积变形等按规范和经验取值。并考虑砼的徐变引起的应力松弛作用；砼泊松比为0.167，比热为1.0kJ/kg。取值见表1,2,3,4。[2] 2.1. 5 根据砼配合比，计算砼绝热温升为40℃。 2.2砼材料参数及数值模型 砼材料参数参考设计规范及试验结果。计算中使用的绝热温升、弹性模量、徐变度拟合公式分别为： 2.2. 1 水泥水化热：水泥水化热公式取双曲线函数 θ=θ0(1-е-m1 tm2) （2-1） 式中： θ0－最终绝热温升，τ－时间，m1, m2 －参数。 作者简介：叶松（1976），男，湖北人，工程师，大本，主要从事道路与桥梁监理，（E-mai: songye163@163.com，goodyez@） 2.2. 2 弹性模量：弹性模量随时间的增长曲线采用四参数双指数形式，即 E(τ)=E0 + E1(1－e－ατβ) （2-2） 式中：E0初始弹模；E1最终弹模与初始弹模之差；α,β与弹模增长速率有关的两个参数，其值分别取0.14和0.17。 2.2. 3 徐变度：根据工程经验，C30砼徐变度如下（单位：10-6／MPa）： （2-3） 计算结果及分析 3.1温度场主要特征 砼浇筑后2～3天即达到温度峰值，温峰持续1天左右开始下降，初期降温速率较快，以后逐渐减慢，15～20天后降温平缓，温度趋于稳定状态。砼内部最高温度约51℃，温度分布为中部高，四周较低。 3.2应力场主要特征 根据计算结果，承台各层砼主要龄期的最大主拉应力见表5，砼早期（14天左右）最大温度应力为1.60MPa，而此时C30砼劈裂抗拉强度一般应大于2.0Mpa（见表6），抗裂安全系数k＞1.5，后期也有1.5倍以上的抗裂安全系数。如果砼施工质量良好，不会产生有害温度裂缝。根据计算结果，承台内部温度应力呈现出四周边缘应力较大，而中间应力较小的