高性能混凝土夏季施工综合温度控制技术.pdf

第 7卷第 2期 2 0 1 0年 4月 铁道 科学与工程学报 J OURNAL OF RAI L 1 ^ ， AY S CI ENCE AND ENGI NEERI NG Vo 1． 7 Ap r ． NO． 2 2 01 0 高性 能混凝土夏季施工综 邵长青 △ 目 口I r m 度控 制技术 ( 中铁十六局集 团电务工程公司， 北京 1 0 0 0 1 8 ) 摘要： 在武广铁路工程的混凝土施工中， 采用骨料喷雾水预冷、 底层取料、 冰水拌混凝土、 夜间薄层浇筑等措施； 在混凝土保 养上采用自动喷水， 白天覆盖混凝土面； 用优质水泥加粉煤灰混合料、 添加缓凝减水剂等措施， 达到温控防裂的 目的。通过工 程的施工实践经验， 对混凝土施工的温度控制从理论上进行了分析， 提出了有效的控制措施， 保证了混凝土的施工质量。 关键词 ： 武 广铁路 ； 混凝土施 工 ； 温度裂缝 ； 温度控 制 中图分类号 ： T U 5 2 8 ． 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2— 7 0 2 9 ( 2 0 1 0 ) 0 2— 0 0 5 5～ O 3 T e mp e r a t u r e c o n t r o l t e c h n o l o g y f o r c o mp o s it e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n i n s u mme r S HAO Ch a n g — q i n g ( T h e 1 6 t h B u r e a u G r o u p o f C h i n e s e R a i l w a y E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g C o ．L t d ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 1 8 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n t h e Wu h a n—G u a n g z h o u r a i l w a y p r o j e c t s f o r c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n ， t h e a g g r e g a t e p r e —c o o l i n g s p r a y o f wa t e r ，b o t t o m r e c l a i me r s ， i c e mi x e d c o nc r e t e， p o u rin g c o n c r e t e me a s u r e s s u c h a S t h i n l a y e r a t ni g h t we r e u s e d ．I n c o n c r e t e ma i n t e n a n c e，a u t o ma t i c s p ri n k l e r w a s u s e d，c o n c r e t e s u r f a c e wa s c o v e r e d d u ri n g t h e d a y ． W i t h h i g h—q u a l i t y c e me nt a nd f l y a s h mi x t u r e，wa t e r—r e d u c i n g a g e n t a n d o t he r me a s u r e s we r e r e t a r d e d t o a — c h i e v e t e mp e r a t u r e c o n t r o l c r a c k ．Thr o u g h t h e wo r ks o f p r a c t i c a l e x p e rie n c e，t h e c o n s t r u c t i o n o f ma s s c o n c r e t e t e mp e r a t u r e c o n t r o l wa s c a r rie d o u t ，s c i e n t i f i c a n a l y s i s o f t h e t h e o r y wa s p u t f o r wa r d e f f e c t i v e t o g u a r a n t e e t h e c o n s t ruc t i o n q u a l i t y o f c o n c r e t e ． Ke y wo r d s： W u h a n—Gu a n g z h o u r a i l wa y；c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n；t e mpe r a t u r e c r a c k s；t e mp e r a t u r e c o n t r o l 工程概况与工程气候 1 ． 1 工程概 况 武广线属新建 3 5 0 k m ／ h的双线客专铁路 ， 我 公司第二项 目队承担 了三标段 3 7 ． 0 9 7 k m 的施工 生产任务 ， 全长 3 7 ． 0 9 7 k m， 管段 内有桥梁 3 7座 ， 隧道 1座。 1 ． 2 工程气候 工程处于亚热 带海洋性气候区， 雨量充沛 ， 年 平均气温为 2 0 ． 9～ 2 2 ． 2℃ ， 极端最高气温达 3 8 ． 5 ～ 4 0 ． 6℃， 七、 八 月平均气温都大于 2 8 c 【 = 。在太 阳照射下 ， 混凝 土表 面温度高达 5 0— 6 O 0 【 = 。气 温 特性见表 1 。 表 1 工地气温特性 Ta bl e 1 Te mp e r a t ur e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s i t e 2 夏季混凝土施工温控的重要性 2 ． 1 大体积混凝土的特点 ( 1 ) 混凝土是脆性材料 ， 抗拉强度小 ， 拉 伸变 形能力也小。 ( 2 ) 大体积混凝土在浇筑后 ， 由于水泥水化热 收稿 日期 ： 2 0 1 0—0 l一1 8 作者简介 ： 邵长青 ( 1 9 8 2一) ， 男 ， 山东滕州人 ， 助理工程师 ， 从 事道路 和铁路建设技术工作 5 6 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 1 0年4月 作用 ， 内部温度急剧上升， 但 随着龄期增长温度下 降， 混凝土表面下降更为明显。在一定 的约束条件 下会产生较大的拉应力。 ( 3 ) 由于混凝土长期裸露 ， 表面与空气或水接 触 ， 易产生拉应力 。 ( 4 ) 大体积混凝土一般都不配筋 ， 靠 自身承受 拉应力。 2 ． 2 夏季气温对混凝土施工的影响 在夏季， 日夜 温差很大， 中午在太 阳照射下室 外地 面 温度 可 达 5 0～6 0℃， 夜 间温 度 为 2 5～ 3 0 ~ C。混凝土浇筑后水泥水化热促使混凝土内部 温度急剧上升 ， 大体积混凝土内部温度可达 6 0℃ ， 甚至更高。因此， 在夏季浇筑混凝土， 由于温度过 高易产生表面干缩裂缝 。随气候转变 ， 气温 日渐下 降 ， 混凝土内部热量不易散发 ， 造成混凝土 内外温 差梯度大 ， 混凝土极易产生裂缝。 2 ． 3夏季混凝 土施 工温控 的重 要性 混凝土裂缝一 般可分贯穿 、 深层、 表 面 3类。 如混凝土温差梯度过大而造成贯穿裂缝 ， 将危及结 构的整体性和稳定性。因此 ， 做好夏季混凝土施工 的温控工作是保证工程质量的关键 。 3 夏季混凝土施工温控的综合措施 3 ． 1 优选原材料 3 ． 1 ． 1 水 泥 选择水化热较低 、 质量稳定 、 各项理化指标均 符合的优质水泥做混凝土的主材。经调研 ， 选用了 广东英德水泥厂的海螺 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥 ， 其 理化指标见表 2和表 3 。 表 2 普通硅 酸盐水泥物理性 能 Ta b l e 2 P h y s i c a l p r o p e r t i e s o f p o r t l a n d c e me n t 3 ． 1 ． 2混合 材料 为减少水泥用量， 降低混凝土水化热 ， 改善和 易性 ， 提高混凝土 的综合性能 ， 按照 《 水工混凝土 掺用粉煤灰技术规范》 D L ／ T 5 0 5 5 —9 6规定 ， 在混 凝土中掺加适量粉煤灰 ， 粉煤灰选用湘潭生产的 I 级成品粉煤灰 ， 品质指标 和化学成份 见表 4和表 5 。由表 4和表 5可知 ， 从粉煤 灰 中 S i O 含量和 S i O 2 +A1 2 O +F e 2 O 之 总和含量 、 烧矢量进行分 析 ， 其化学成分合理 ， 属 国家 I 级灰标准。 表 3 普通硅 酸盐水泥化学性能 T a b l e 3 P r o p e rt i e s o f P o rt l a n d c e me n t a n d c h e mi c a l e x — p e r i me n t s w／％ 序号 指标 C 5 0以下混凝土 实验结果 S i O2 AI 2 O3 F e 2 03 C a O Mg O S O3 2． 8 1 ． 2 0． 3 K2 O Na 2 0 I ． L 1 ． 3 0． 5 8 ． 2 3 ． 1 ． 3外加剂 夏季混凝土施工 ， 混凝土中水份易蒸发 ， 造成 塌落度减少 ； 若增加用水量 ， 在水灰比不变的情况 下 ， 必须增加水泥用量。为此 ， 采用在混凝土中添 加缓凝减水剂 ， 以达到不增加水泥且符合施工规范 和设计标号 C 1 5 W8的要求。 3 ． 2降低骨料温度措施 此工程半成品料场设贮料隔仓分别堆放 ， 隔仓 平均堆高 2 ． 5 m。为了降温 ， 采取了以下措施 ： ( 1 ) 骨料预冷， 在混凝 土浇筑前 2 h取 溪水喷雾降温 ( 砂子除外) ， 可使骨料温度下降 3— 5 ~ C， 渗水从地 垅排水沟中排出 ； ( 2 ) 通过地垅取用料仓底部未被 暴晒的材料； ( 3 ) 地垅至拌和楼的骨料输送系统搭 盖凉棚 ， 避免骨料运输过程 中太 阳照射升温 ， 必要 时对凉棚洒水降温。 3 ． 3降低混凝土温度措施 为降低混凝土温度， 主要采用以下 2 种降温措 施 。 ( 1 ) 用 5℃冷水拌制混凝土， 以降低混凝土的 出机温度。为此 ， 特配置了 2台 L S 1 0 0型号的制冷 机 ， 以每台 2 0 0 L ／ ra i n的速度生产 5℃的冷水 ， 并 用该冷水来拌制混凝土。若开始拌制混凝土时的 环境温度为3 2～ 3 0 o C ， 则拌制， 1 m 混凝土需要的 制冷量 ， 见表 6 。 第 2期 邵长青： 高性能混凝土夏季施工综合温度控制技术 5 7 表 6混凝 土( C 3 0 ) 拌合物 ( 四级 配) 降低 1 o C所需的制冷量 T a b l e 6 C o n c r e t e( C 3 0 )m i x t u r e( 4 d i s t ri b u t i o n )t o r e d u c e t h e r e q u i r e d c o o l i n g s c a l e 1℃ 据混凝土拌和用水制冷量分 析： 在气温为 3 2 ～ 3 O℃时 ， 采用 5℃的冷水拌和， 可降低混凝土温 度 4 ． 7 8～5 ． 1 2 ℃， 使 混 凝 土 出 机 温度 控 制 在 2 5 ． 2 2～ 2 6 ． 8 8 c C， 满足规范规定的 2 8 c I = 以 内的入 模温度要求。 ( 2 ) 夜间薄层浇筑 。由于夏季夜 间气温相对 较低 ， 所以， 为避开 白天高温时段浇筑混凝土 ， 安排 在下午 7时到第 2天早上 7时进行。由于受时间 限制 ， 采用薄层浇筑 ， 层厚控制在 0 ． 4 m左右 ， 短间 歇 、 均匀上升， 使混凝土出机后最大限度地减少运 输及浇筑过程中的温度回升， 加快混凝土的入模覆 盖速度 ， 减少暴露时间， 防止初凝 。 ( 3 ) 混凝土 内预埋 冷却管通水 冷却。冷却管 由直管段 、 弯管段 、 接头组成蛇形管圈作为冷却通 水管。混凝土浇筑完成后开始通溪水冷却 ， 防止水 泥水化热引起 的混凝土块温度急速上升 。通水 时 间为 1 4— 2 0 d ， 隔 1 d换 1 次进水方向。 ( 4 ) 加强养护。浇筑块在终凝后达到 1 5 ％设 计强度时就实行水养护 ， 并根据具体情况分别采用 以下 2种水养护方法之一进行养护 ： ①使混凝土表 面有 2— 3 c m深的水层 ， 采用水流一头进一头出的 流水养护方式； ② 浇筑后用 自制雾化装 置喷雾养 护 ， 雾化不到的地方 ， 采用人工洒水养护 ， 同时对混 凝土面采用麻袋 日盖夜掀 ， 防止太阳暴 晒， 保养期 长达 2 0～ 2 5 d 。 4 结语 夏季浇筑混凝土 ， 在一般情况下受水泥水化热 和气温的共同作用 ， 混凝土 内部温度可达 6 0℃以 上， 因此， 大体积混凝土 的浇筑质量无法得到保证 。 采取上述措施后 ， 夏季混凝土的浇筑质量得到了保 证 。根据此工程埋设 的温度计在混凝土块 内测到 的温度值， 其最高温升均在5 0℃以下， 且温度曲线 平稳合理 ， 这样， 既保证了工程质量 ， 又保证了工程 进度。 参考文献 ： [ 1 ]杨忠武． 浅谈混凝土的施工温度与裂缝[ J ] ． 建设者 ， 2 0 0 9 ， 7 ( 6 ) ： 2 1 — 2 4 ． YANG Z h o n g — WH ．On t h e t e mp e r a t u r e a n d c r a c k s i n c o n - c r e t e c o n s t r u c t i o n [ J ] ． B u i l d e r s ， 2 0 0 9 ， 7 ( 6 ) ： 2 1 —2 4 ． [ 2 ]贾应春． 崔清强．苏通大桥辅桥主墩承台大体积混凝 土施工温度控制 [ J ] ． 桥梁建设 ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 5 ) ： 2 9— 3 2 ． J I A Y i n g - c h u n ． C U I Q i n g — q i a n g ．S u—T o n g b r i d g e a u x i l - i a r y E d g e ma i n p i e r t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f ma s s c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n [ J ] ． B ri d g e C o n s t ruc t i o n ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 5 ) ： 2 9— 3 2． [ 3 ]杨君． 施工中混凝土裂缝的成 因和处理 [ J ] ． 建设 者， 2 0 0 9 ， 7 ( 6 ) ： 7 5—7 7 ． YAN G J u n ．C o n s t ruc t i o n o f t h e c a u s e s a n d t r e a t me n t of c o n c r e t e c r a c k s [ J ] ．B u i l d e r ， 2 0 0 9， 7 ( 6 ) ： 7 5— 7 7 ． [ 4 ]贾应春， 程宝辉． 大体积混凝土施工温度控制基本思路 [ J ] ． 世界桥梁， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 1 1 ) ： 1 0 4—1 0 7 ． J I A Yi n g - c h u n ， C HE NG B a o—h u i ．T e mpe r a t u r e c o n t r o l of ma s s c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n o f t h e b a s i c i d e as f J ] ．T h e Wo d d g B r i d g e s ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 1 1 ) ： 1 04 —1 07． [ 5 ]谢学礼． 万家寨水利枢纽工程混凝土施工温度控制 [ J ] ． 山西水利科技 ， 2 0 0 1 ， 3 1 ( 1 ) ： 1 5—1 8 ． X I E X u c - l i ．Wa n j i a z h a i w a t e r t e mp e r a t u r e c o n t r o l of c o n - c r e t e c o n s t r u c t i o n『 J 1 ．S h a n x i Wa t e r S c i e n c e a n d T e c h ． n o l o g y ， 2 0 0 1 ， 3 1 ( 1 ) ： 1 5—1 8 ． [ 6 ]陈卫东． 混凝土的施工温度与裂缝 [ J ] ． 山西水利科 技 。 2 0 0 7， 3 7 ( 4 ) ： 8 9— 9 1 ． CHEN W e i d o ng ． Te mpe r a t u r e a nd c r a c k s i n c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n[ J ] ． S h a n x i Wa t e r S c i e n c e and T e c h n o l o g y ， 2 0 0 7 ， 3 7 ( 4 ) ： 8 9— 9 1 ． [ 7 ]牛宏伟， 魏红芳． 马家岩水库基础大体积混凝土浇注施 工[ J ] ． 海河水利， 2 0 0 7 ， 5 1 ( 5 ) ： 3 5— 3 7 ． NI U Ho n g - w e i ， WE I Ho n g - f a n g ．Ma J i a—y a n Re s e r v o i r p o u ri n g ma s s c o n c r e t e f 0 u n d a t i o n c o n s t ruc t i o n [ J ] ． H a i h e R i v e r Wa t e r R e s o u r c e s ， 2 0 0 7， 5 1 ( 5 ) ： 3 5— 3 7 ． [ 8 ]薛强， 陈巍， 解红军． 藤子沟水电站大坝混凝土温 度控制设计[ J ] ．东北水利水 电， 2 0 0 6， 2 7( 7 ) ： 3 4— 3 6． X U E Q i a n g ， C H E N We i ， X I E H o n g—j u n ．T e n g z i —g o u t r e n c h d a m t e m p e r a t u r e c o n t ro l d e s i g n of c o n c r e t e[ J ] ． N o r t h e ast Wa t e r Re s o u r c e s an d Hy d r o p o w e r ，2 0 0 6， 2 7 ( 7 ) ： 3 4— 3 6 ．