高标号大体积混凝土温度监测与控温.pdf

1 6 2 管理施工 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 5 年 6 月第 6 期 高标号大体积混凝土温度监测与控温 张 熙 平 ( 贵州桥梁建设集团有限责任公司， 贵州贵阳 5 5 0 0 0 1 ) 摘要 ： 结合工程实例， 介绍了高标号大体积混凝土的温度监测与控温的技术措施， 有关经验可供相关专业人员参考。 关键 词 ： 大体积 ； 混凝土 ； 温控 中图分类 号 ： u 4 4 4 文献 标志 码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) o 6 — 0 1 6 2 — 0 2 1 工程概 述 贵州省赤水 至望谟 高速公 路黔西至织金段六 冲河 特大桥桥宽度为 2 4 ． 1 m，其 承台平面尺寸均 为 3 5 ． 2 0 m 2 3 ． 2 0 m， 高 6 ．0 0 m； 混凝土设计强度 等级 C 4 0 ，单个 承台混凝土总方量约为 4 9 8 9 m ， 主塔 承台采用一次性方式进行浇筑 ，为大体积混 凝土结构 ，因此在施工 中应采 取相应的大体积混 凝土温度监控与控制技术 ，进 行大体积混凝 土施 工 ， 以确保工程质量达到设计要求 。 此大体积混凝 土工程施工计划 日期 2 0 1 0年 9 月 2 3日至 2 0 1 0年 1 0月 2 1日， 整个施工工期历时 1 个月 ， 时值秋季 ， 环境温度变化 比较稳定 。 本工程 为确保施工控温方案的安全可靠 ，在施工前采用 理论分析结果计算混凝土内部可能产生的最高温 度 与最大拉应力 以验证结 构裂缝控 制的安全度 。 施工现场布设混凝土温度变化监控 点 ，对混凝 土 施工 中与养护阶段的 内部温度变化发展情况 进行 时时监控，根据监控信息随时调整混凝土的养护 方案，保证混凝土内外温差与降温速率在规范控 制范围之 内， 从而做到信息化施工 。 2 混凝土裂缝控制的理论计算方法及施工 措 施的基本 要求 2 ． 1 理论计算与控制过程 对于大体积及超大体积混凝土施工来说 ， 进 行事前分 析 、 事 中控制 与测试 、 事后验算 与控 制 ， 是实现高质量混凝 土工程控制 的基本步骤 。事先 的理论分析与计 算仿 真模拟十分重要 ，一般 分为 浇筑前 的混凝土结构温度场分析 、浇筑 中温度监 测与控制 、 浇筑后 的裂缝控制与结果验算 。 收稿 日期 ： 2 0 1 5 — 0 2 — 1 3 作者简介 ： 张熙平( 1 9 8 1 一) ， 男 ， 贵州 贵阳人 ， 工程师 ， 从事公路 桥 梁施工管理工 作。 2 ． 1 ． 1 浇筑前的裂缝控制计算 内容为 ： ( 1 ) 水泥水化热值测试( 采用熔解热法测试) ； ( 2 ) 混凝土温度场数值分析结合经验公式进行 演算 ； ( 3 ) 各龄期收缩变形值 ； ( 4 ) 收缩当量温差及弹性模量； ( 5 ) 估算可能产生的最大温度收缩应力 ， 如不 超过混凝土 的抗拉强度 ，则 表示所采取 的防裂措 施能有效控制 、 预防裂缝 的出现 ； 如最大温度收缩 应力超过混凝土 的抗拉强度 、则需采取措施调整 混凝土 的人模温度 、 降低水化热 的温升值 、 降低混 凝土 的内外温差 、改善施工操 作工艺和混凝土拌 合物的性能、提高抗拉强度或改善约束条件等技 术措施 ， 重新验 算 ， 直至计算 的应力在允许的范 围 内为止。 2 ． 1 ． 2 浇筑中的温度测试与控制 浇筑中对大体积混凝土进行温度监测 的 目 的： ( 1 ) 掌握混凝土 内部温升时间及其 内部温度变 化情况，以便预测大体积混凝土内部最高温升值 及最大温升到来的时间 ，与理论最 大温升值进行 比较 ， 及 时采取 预报 和预 防技术措施 、 防止温升过 高、 温差过大等不利情况发生； ( 2 ) 掌握大体积混凝土内部的降温情况及其降 温期间( 也即混凝土抗拉强度形成期间) 的降温速 度 。 一 般情况下 ，降温速度控制值 以 2 4 h内不超 过 1 ． 0 ℃ ～2 ． 0 c I = ( 前 1 4 d ) 为宜 ， 否则 ， 混 凝土将 会 因降温速度过快，受N~ t- 约束的作用可能造成贯 穿性裂缝发生。本工程 中具体 的控制值应 以计算 出的控制值为准。 2 ． 2 控制温度与收缩裂缝的技术措施 为 了有 效地 控制有 害裂缝 的 出现 和发展 ， 必 须从控制混凝土的水化升温 、 延缓降温速率 、 减小 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 6 月第 6期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 3 混凝土收缩、 提高混凝土的极限拉伸强度、 改善约 束条件和设计构造等方 面全面考虑 ，结合实 际工 程采取措施。 2 _ 2 _ 1 降低水泥水化热 ( 1 ) 选用低水化热或中水化热水泥配制混凝土 。 考 虑混 凝 土耐久 性 ， C 4 0混凝 土选 用 P 0 4 2 ． 5水 泥 。 ( 2 ) 充分利用混凝 土后期强度或 6 0 d强度 ， 减 少 每立 方米混凝土 中的水泥用量 ，建议考 虑进一 步降低水泥用量至 3 0 0 k 咖 。 ( 3 ) 使用 粗骨料 ， 尽量选 用粒 径较 大 、 级 配 良 好 的粗骨料 ；掺加粉煤灰掺合料掺加相应 的减水 剂 、 缓凝剂 ， 改善混凝 土和易性 以达到减少 水泥用 量 、 降低水化热的 目的。 ( 4 ) 预埋冷却水管强制 降温 。 2 ． 2 ． 2 降低混凝土的入模温度 ( 1 ) 选择较适宜 的气温浇筑 大体积混凝土 ， 尽 量避开炎热时间浇筑大体积混凝土，骨料应采取 防晒与降温措施 。 ( 2 ) 掺加相应 的缓凝剂。 ( 3 ) 混凝 土人模 时 ， 采 取通 风散热 措施 ， 加快 热量的散失 。 2 ． 2 ． 3 加强施工 中的温度控制 ( 1 ) 在混凝土浇筑之后 ， 做好 混凝土 的保温保 湿养护， 缓缓降温 ， 充分发挥徐变特性 ， 降低温度 应力 ； 夏 季应避免 暴 晒 ， 注意保湿 ， 冬季应 采取措 施保温覆盖 ， 以免产生急剧的温度梯度。 ( 2 ) 采取 长 时 间 的养 护 ， 延 缓 降温 时 间和 速 度 ， 充分发挥混凝土的“ 应力松弛效应” 。 ( 3 ) 加强测温 和温度监 测与管理 ， 实行信息化 控制 ， 随时控制混凝土 内的温度变化 ， 内外温差控 制在 2 5 ℃以内； 及时调整保温及养护措施， 并应在 施工前作好保温材料的准备 ，在施工中随时按照 预定的方案监测温度 ， 作好控温措施准备工作 ， 使 混凝土的温度梯度及湿度梯度不至于过大。 ( 4) 合理安排施工程序 ， 控制混凝土在浇筑 过 程 中温度均匀 上升 ， 避免混凝 土拌 和物堆积 过大 ， 出现太大高差 。 2 ． 2 ． 4 改善 约束条件 。 减少温度应 力 采取分层或分块浇筑大体积混凝土、合理设 置水平或垂直施 工缝 ，或在适 当的位置设置施 工 后浇带 ， 以改善约束程度 ， 减少每次浇筑长度的蓄 热量 ， 以防止水化热的积 聚 ， 减少温度应力。 2 ． 2 ． 5 提 高混凝土的极 限拉伸强度 ( 1 ) 选择 良好级配 的粗 骨料 ， 严格控制其含 泥 量 ， 加强混凝土的振捣 ， 提高混凝土的密实性和抗 拉强度 ， 减少收缩变形 ， 保证混凝土质量 。 ( 2 ) 采用二次或多次投料法拌制混凝土， 并尽 可能采用引气剂 ， 再采用切实可行 的振捣方法 ， 既 不过振 ， 也不漏振 ， 上下层 混凝土的振捣搭 接长度 控制在振捣器 的振 幅作用半径距离 内 ，消除大体 积混凝土的泌水现象 ， 加强养护。 ( 3 ) 在大体积混凝土的基础内设置必要的温度 配筋 ， 在截面 突变和转折 处 、 底 面与墙转 角处 、 孔 洞转角及周边增加斜向构造配筋，以改善集中应 力 ， 防止裂缝 的出现。 3 混凝土表面覆盖措施控温技术 针对本工程，可采用一层塑料布 +一层棉毡 覆盖 ， 主要是 防止混凝 土表 面失水干缩产生裂缝 ， 同时覆盖棉 毡也可达到保 温的 目的。如遇突然 降 温天气 ， 应该搭设混凝 土保温养 护层 ， 根据施工情 况选择保 温材料 ，温度缓冲层 的设置应在混凝 土 浇注完毕后的 3 d内设置完毕 ，一般高度为 1 ． 5～ 2 ． 0 m左右 ， 见 图 1 。 此措施 主要是为了防止混凝土 降温过快及出现内外温差过大。设置与否视温控 情况确定 ， 这里提 出作为温控预案准备 。 图 中： ① 混凝土 浇注完周 边用珍珠 岩填充 或 回填土 加锯沫保 温 ② 表面保温层； ③ 温度缓冲层， 距混凝土表面约 1 ． 5 ～2 m 。 图 1 混凝 土浇注 完毕后缓 冲层的设 置( 单位 ： m) 4 温 控 在大体积混凝 土养护过程 中 ，应对混凝 土浇 筑块体 的里外温差和降温速度进行监测 ，现场实 测在大体积混凝土施工 中是重要环节 ，根据 实测 结果可随时掌握与温控施工控制数据有关 的数据 ( 内外温差 、 最高温升及降温速度等) ， 可根据这些 实测结果调整保温养护措施 以满足温控 指标 的要 求 。 混凝土浇筑前 ， 要先运行循 环水 系统 ， 以检查 冷却水系统严密不漏水性， 如发现漏 水 ， 应标识 、 停 运 、 补焊 ， 以确保各处严 密不漏 水 。 冷却水 系统 中双 向设 置 4个水泵( 分大小功率两种 ( 下转 第 1 8 8页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 8 管理施工 城市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 6 月第 6 期 片之间， 造成钻杆弯曲变形。为确保顺利钻进 ， 根 据地质勘察资料 ， 在可能存在障碍物的部位 ， 先使 用导钻进行钻挖 ， 除去障碍物 。 5 ． 2 电机停转 当出现电机不运转时 ，应检查漏 电保护器是 否跳 闸， 排 除有漏 电部位 ； 检查电机是否过 载发热 导致热保护继电器动作 。检查电压是否符合 ， 电线 电缆是否有过热或接触不良现象， 排除故障。 5 ． 3 成孔不垂直 该工程场地条件较差 ， 松软 ， 桩机 就位 的场地 欠缺平整 、 密实。为此 ， 加固地基处理 ， 根据现场实 际情况适当铺设钢板，采用搅拌机的液压平衡装 置使起吊设备保持水平。另外， 检查钻杆 ， 对弯曲 变形 的钻杆要及时更换处理。 6 安全管理与保养注意事项 6 ． 1 机械 安全管理 ( 1 ) 操作人员应进行作业前的岗位培训 。 ( 2 ) 开机前 ， 应确认使 用电源 的容量是否达 到 6 3 0 k V A； 控制箱接地线是否安装妥当； 在电源电 缆的最前端安装并检查漏电保护开关是否正常； 确认电源 3 8 0 V后， 在电源侧接入总开关 ； 当发生 漏 电时 ， 切断控制 电源 。 ( 3 ) 机械运转期间， 不允许触碰电气控制柜内 的元件 ， 应关上柜 门。不要在钻杆旋转 时靠 近 ， 并 与支承架保持安全距离。 ( 4 ) 钻进 中需要人工排土 时 ， 应注意避免被螺 旋叶卷入 。 ( 5 ) 钻机运转过程由专人负责， 全过程旁站。 发现故障及时停机处理 ， 如发现异常声响， 应进行 检修。 6 ． 2 机械维护保养 主要检修 的装置有 ： 动力头 、 钻具 ( 螺旋钻杆 、 钻头) 、 电机、 电气控制柜和操作盘、 其他( 支承架 等 ) 。 动力头和电气控制柜检修时，必须停止发电 机的运转 ， 挂上“ 不准运转 ” 的安全警示牌 。动力头 的检修应在地面上进行 。 注意检查 回转接头 、 导 向板 、 滑轮 、 叶片等装 置的磨损 ，如磨损超过正常使用 限度 ，应予 以更 换。 钻机连接处加润滑油 ；减速机加注齿 轮油至 油标中心以上 ； 回转接头、 电机、 导向板、 轴承盖等 加防水润滑脂， 保持钻机整套部件的清洁干净。 电 七 七 七 七 七 七 七七 七 七 七 七 | 七 七 电 七 七 七 七 七 七 七 七 七 | 七 七 七 七 七七 七 七 七 ’ 七 七 七 七 七 _ 七 々 _ 々 七 七 七 电 七 七 七 电 七 七 七 七 七 七 々 七 々 ■ 七 々 々 七 _ 七 t 电 七 ’ 电 七 七 七 七 七 七 ’ 七 七 ’ 七 七 七 七 _ 七 ( 上接 第 1 6 3页) 根据温度 降低速率调整 的需要视情况采用不 同功 率 的水泵) ， 混凝土浇筑开始后 ， 依次开启系统的各 个循环 ， 使循环水与混凝土同步升温 ， 启动初期 1 d 内可趁混凝 土正处 于塑性状 态采用最 大通水 量 ， 以最大限度地带走 混凝土 的热量 。 启 动 1 d后 ， 因部分混凝 土开始凝 固 ， 且测温 已经开始 ， 可根据 测温情况决定水流量。如混凝土内部温度与入水 温度之差小于 2 0 ％， 可加大入水量 ， 如入水温度与 混凝 土内部温差在 2 0 ℃ 一2 5 ℃ ， 则需减小人水量 。 最终使混凝 土内部最高温度 与循环水进水 温差控 制在 2 0 ℃左右 。如发现温差小 于 l 5 c I 二 ， 则 采取在 水箱 中加入冷水 并将部分水箱 内热水抽走 的方法 以加大温差， 以增强冷却效果 ， 降低混凝土内部温 度峰值 。 ( 1 ) 入水 温度与 内部混凝 土温度之差 必须小 于 2 5 ℃ ； ( 2 ) 保证混凝土降温速率不超过规定的 1 ．5 ℃， 如有超出应及时调整入水温度 和水的流速 ； ( 3 ) 在浇筑后 2 4 h ， 进水 口与 出水 口温度差不 应超过 1 5 ℃； ( 4 ) 循环系统应 以 4 h为一个周期 ， 进 行进 出 水方 向的调整 。方法为冷却 管系统供水系统为双 向系统 ， 即可进水也可排水 ； ( 5 ) 各层之间混凝土的的冷却循环水上下之间 对应的冷却水进出方向应保持反向。 采用调整 水箱温度与循环水流速保证上述 温 差准确 ， 并保证冷却效率。 另外 ，必 须确保利用冷却水使混凝土温 降速 率保持在 1 ． 5 o C， 有效地 防止混凝 土温度裂缝 的出 现 。可通过控制冷却水 的流速与控制循环冷却水 的进 出 口温度差来达到控制混凝土 降温速率 的效 果 。 六冲河特大桥承台大体积混凝土的施工由于 采 用事前 预控 、 事 中适 控 、 事后补控 的方法 ， 很好 的保证的温控措施的有效性 ，使得承台未出现明 显的温度裂缝 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m