汉王白龙江特大桥连续梁承台墩身浇注温控方案.docx

汉王白龙江特大桥
30#、31#、32#、33#墩大体积砼
温 控 方 案

中交二公局兰渝铁路工程项目经理部三分部
二0一0年六月二十日

目 录
1. 工程概况 1
1.1承台设计 1
1.2桥墩设计 1
1.3浇注特点 1
2. 温控指标 2
3.现场温度控制措施 2
3.1混凝土配合比设计及原材料选择 2
3.2混凝土浇筑温度的控制 3
3.3冷却水管的埋设及控制 3
3.4 内表温差控制 4
3.5 养护 5
3.6 施工控制 5
4.现场温度监控 6
4.1温度监测 6
4.2监控设计 6
4.3现场监测 7

1. 工程概况
1.1承台设计
1.2桥墩设计
1.3浇注特点
2. 温控指标
混凝土温度控制的原则是：
① 控制混凝土浇筑温度；
② 尽量降低混凝土的温升、延缓最高温度出现时间；
③ 控制降温速率；
④ 降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值。温度控制的方法和制度需根据气温（季节）、混凝土内部温度、结构尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件确定。
据本工程的实际情况，制定如下温控标准：
◆ 混凝土浇筑温度◆ 混凝土最大内外温差◆ 养护过程中，混凝土表面养护水温度与混凝土表面温度之差≤15℃。
◆ 温峰过后混凝土缓慢降温，通过保温控制砼最大降温速率≤2.0℃／d。
3.现场温度控制措施
在大体积混凝土施工中，将从混凝土的原料材选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到通水、养护、保温等全过程实行有效监控，具体措施如下：
3.1混凝土配合比设计及原材料选择
为使大体积混凝土具有良好的抗侵蚀性、体积稳定性和抗裂性能，混凝土配制应遵循如下原则：
◆ 选用低水化热和含碱性量低的水泥，避免使用早强水泥和高C3A含量的水泥；
◆在满足混凝土强度要求的基础上降低单方混凝土中胶凝材料及硅酸盐水泥的用量；
◆ 使用性能优良的高效减水剂，尽量降低拌和水用量；
3.2混凝土浇筑温度的控制
降低混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝至关重要。相同混凝土，入模温度高的早期水化热温升值要比入模温度低的高许多。混凝土的入模温度应视气温而调整，控制在30℃以内。在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，可以估算浇筑温度。若浇筑温度高于控制温度，则采取相应措施。
降低混凝土浇筑温度的措施有：
①水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度≤50℃。
②避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附
近的局部气温不超过40℃。为此，应合理安排工期，炎热天气尽量采用夜间浇筑混凝土。
③采用冷却系统对拌和自来水进行冷却或在拌合水中加冰，降低浇筑温度；
④当气温高于入仓温度时，应加快运输和入仓速度，减少冷量损失；
⑤加大砂石料堆存高度（6～8m 以上），并采取遮阳措施，从靠近地表或地表以下取料；
⑥混凝土泵管外用草袋遮阳，并经常洒水降温；
⑦运输车采用遮阳隔热措施。
3.3冷却水管的埋设及控制
3.3.1水管位置
根据混凝土内部温度分布特征布设冷却水管，冷却水管均为φ50×3mm的黑铁管，其水平间距为1 m，冷却水管进出水口集中布置，以利于统一管理。
具体布置见附图:
附图1：汉王白龙江特大桥承台冷却管布置图及工程数量表；
附图2：汉王白龙江特大桥墩身散热管布置图及工程数量表；
3.3.2冷却水管使用及其控制
◆ 冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；冷却水管装好后不应在管上踩踏，防止接头部位损坏漏水；
◆ 混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，通水流量应达到40L/min，使流速达到0.65m/s以上，使管内产生紊流，温峰过后即停止通水；
◆ 为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，下层混凝土采用二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定；
◆冷却水进水温度越低，与混凝土温差越大，冷却效果越好，但过大的温差会在冷却水管周围的混凝土中引起相当大的拉应力，所以通常将冷却水与混凝土之间的温差控制在20℃以内；
◆如果始终保持同一流向，冷却结束后，出口端的混凝土温度将高于进口端的混凝土温度。为了使冷却结束时，混凝土温度尽量均匀，在冷却过程中，应不断改变水流方向。宜每半天改变一次水流方向，尽可能压低各个断面上的水化热温升；
◆冷却通水结束后，采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。为避免钢筋锈蚀，应保证冷却水管进出口割断处距混凝土表面大于7cm。
◆为保证冷却水的初期降温效果，项目部可根据现场实际情况，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，以保证冷却系统正常工作。
3.4 内表温差控制
对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一段时间内应加强散热，以冷却水出水养护，在混凝土表面形成流水。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。
混凝土在降温阶段如气温较低或突遇大风降温或内表温差大于20℃，必须对大体积混凝土加强保温养护。做法如下：拆模前混凝土侧面加盖或增厚保温材料，外包一层彩条布防风，并适当延长拆模时间，且拆模时间应选择一天中温度较高时段。混凝土的拆模时间不仅要考虑混凝土强度，还要保证混凝土的表面温度在拆模前后之差小于15℃，以免降温过快而开裂。拆模后具体做法为：表面喷撒水，在潮湿状态下包裹一层塑料薄膜，再外包1层土工布保温。注意，如果过早拆模，砼表面温度很高，这种情况下喷撒水会造成冷激，表面可能出现乱向微裂缝，所以要注意拆模时间。
3.5 养护
混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构。目前工程界普遍存在的问题
是湿养护不足，对混凝土质量影响很大。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。对于低水胶比又掺加粉煤灰的混凝土，潮湿养护尤其重要。湿养护的同时，还要控制混凝土的温度变化。根据季节不同采取保温和散热的综合措施，保证混凝土内表温差及气温与混凝土表面的温差在控制范围内。具体措施如下：
☆ 浇筑完毕后，靠近表面的水分由于蒸发急剧散失，不但影响混凝土表面强度的发展，还会引起干缩裂缝。因此，混凝土浇筑完毕12～18h即应开始养护。在炎热、干燥气候条件下还应提前养护，普通混凝土养护时间不少于14天，掺粉煤灰混凝土养护时间不少于21天；
☆ 平面表面养护采用覆盖湿麻袋或湿土工布养护并经常撒水使混凝土表面维持湿润状态，严格控制避免表面干湿交替。
3.6 施工控制
为确保大体积混凝土施工质量，提高混凝土的均匀性和抗裂能力，必须加强对每一环节的施工控制，并特别注意以下方面：
◇ 混凝土拌制前，各种衡器清计量部门进行计量标定，称料误差符合规范
要求，严格按确定的配合比拌制。
◇ 混凝土浇筑采用混凝土泵送法，直接由泵送入模。混凝土浇筑应水平分层浇筑，每层浇筑厚度不大于30cm，同时应在下层砼初凝或能重塑前浇筑完上层砼。砼浇筑应连续不间断进行，如因故必须间断，其间断时间应小于已浇砼的初凝时间，若大于时，则应按施工缝处理后才能继续进行浇筑。砼浇筑顺序由上游至下游再由下游至上游往复循环浇筑。
砼振捣采用插入式振动器振捣。其振捣应严格按规范要求操作，其移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，同时振动棒应垂直插入下层混凝土5～10cm，每一部位混凝土须振动到密实为止，即混凝土停止下沉、不冒气泡，砼表面实现平坦、泛浆为止，振动完毕后振动棒应边振边徐徐提出，同时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。
4.现场温度监控
仿真计算
温控措施
实时监控
数据处理
最终成果
信息反馈

图6-1 温控实施流程图
为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，做到信息化施工，需对混凝土进行温度监测。大体积混凝土的温度、应力发展是一个十分复杂的问题，外界温度、湿度、施工条件、原材料变化等都会引起温度、应力的变化，只有通过温控监测，才能更准确地了解结构的质量与抗裂安全状况。
4.1温度监测
在混凝土中埋入一定数量的温度传感，测量混凝土不同部位温度变化过程，检验不同时期的温度特性和温差标准。当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施；当混凝土温度远低于温控标准时，则可减少温控措施，避免浪费。
4.2监控设计
6.2.1监测仪器及元件
温度检测仪采用WJY—100型智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为PN结温度传感器。
15 WJY—100型智能化温度巡检仪可自动、手动巡回检测128点温度，并
具有数据记录和数据掉电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能。该仪器测量结果可直接用计算机采集，人机界面友好，并且测温反应灵敏、迅速，测量准确，主要性能指标：①测温范围：-50Ċ～+150 Ċ；②工作误差：±1 Ċ；③分辨率：0.1 Ċ；④巡检点数：64点；⑤显示方式：LCD（240*128）；⑥功耗：15W；⑦外形尺寸：230×130×220；⑧重量：≤1.5kg。
温度传感器的主要技术性能：①测温范围：-50℃～150℃；②工作误差：±0.5℃；③分辨率：0.1℃；④平均灵敏度：-2.1mv/℃。
经数十个大型工程应用证明，以上检测仪器及元器件性能稳定、可靠，成活
率高，完全能够满足工程需要。
6.2.2检测元件的布置
测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则，在满足监测要求的前提下，以尽量少的测点获得所需的监测资料。根据结构的对称性和温度变化的一般规律，
以一侧的监测数据来指导另一侧施工。温度传感器在每层混凝土接近中心线上布置，该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。在平面内，由于靠近表面区域温度梯度较大，因此测点布置较密，而中心区域混凝土温度梯度较小，因此测点布置减少。
具体布置见附图:
附图1：汉王白龙江特大桥承台冷却管布置图及工程数量表；
附图2：汉王白龙江特大桥墩身散热管布置图及工程数量表；
4.3现场监测
6.3.1监测元件的埋没
根据桥梁大体积混凝土的特点加以改进，由具有埋设技术和经验的专业人员操作。 为保护导线和测点不受混凝土振捣的影响，用∠36×36×3mm角钢及减震装置进行保护，监测元件埋设示意图见图4-1。

图4-1 监测元件埋设示意图
4.3.2现场监测要求
各项测试项目宜在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度监测，峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，持续5天，然后转入每天测１～2次，直到温度变化基本稳定，一般半月左右，每次观测完成后及时填写记录表。
在检测混凝土温度变化的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度等。
4.3.3现场监测的应对措施
如果现场监测温度超出温控标准，可采取下列应对措施：
★ 最高温度偏高，可以加大通水流量，降低冷却水温度的措施，但注意冷却水温度与混凝土中心温度之差在20℃以内，配合浇筑温度的控制，以降低混凝土的最高温度。
★ 内外温差偏高，加强内部降温，加大通水流量，加强外部保温，增加保温层厚度，做到外保内散。
★ 浇筑温度超过控制范围，可以将粗骨料洒水、遮阳通风降温，拌合水投冰冷却，水泥存放散热的措施降低出机温度。

附录1：混凝土的出机温度和浇筑温度
1．混凝土的出机温度T0

式中：
、　――　分别为砂．石的含水量，以％计；
、、、　－－　分别为每方砼中砂、石、水泥和水的重量（粉煤灰计入水泥中）；
、、、　――　分别分砂、石、水泥和水的温度。
2．混凝土的浇筑温度Tp
Tp＝To+(Ta-To)( θ１＋θ２＋θ３＋…＋θn)
式中：
Ta――混凝土运输和浇筑时的气温；
θ１、θ２、θ３、θn――系数，其数值如下：
1） 混凝土装、卸和转运，每次θ＝0.032；
2） 混凝土运输时θ＝Aτ, τ为运输时间以分钟计，A参照下表；
3） 浇筑过程中θ＝0.003τ, τ为浇捣时间以分钟计。
混凝土运输时冷量（或热量）损失计算参数A值表
运输工具
混凝土容积(m3)
A
自卸汽车
1.0
0.0040
自卸汽车
1.4
0.0037
自卸汽车
2.0
0.0030
长方形吊斗
0.3
0.0022
长方形吊斗
1.6
0.0013
园柱形
1.6
0.0009
泵送

0.0018

附录2：混凝土温度记录表
工程部位：　　　　层号：　　　　开盘时间：　　　结束时间：
日期
时间
测　点　温　度（℃）
断面平均温度（℃）
内表温差（℃）
备
注

观测者：　　　　　记录者：　　　　　　计算：　　　　　校核：