湖底隧道施工中混凝土水化热温度变化规律研究.pdf

2 0 1 1 年第 8期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i ng 47 文章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 8 - 0 0 4 7 - 0 2 湖底 隧道 施工 中混凝土水化 热温度变化规律研究 习小华 ， 谷拴 成 ( 1 西安科技大学 建筑与土木工程学 院 ， 西安7 1 0 0 5 4 ； 2 江西省交通科学研究院 ， 南 昌3 3 0 0 3 8 ) 摘要 ： 在湖底隧道施工中会遇到大体积混凝土浇筑问题 ， 若混凝土温差较大， 将导致裂缝的发生， 影响结 构的安全。通过对某湖底隧道混凝土浇筑过程中水化热温度 变化情况进行 的观测 ， 得 出混凝土在水化 热阶段 的 温度 变化规 律 ， 为混 凝土 温度 变形 裂缝控 制和施 工组 织提 供 了依据 。 关 键词 ： 湖 底 隧道 水化 热 变化规 律 温度 测试 中图 分类号 ： U 4 5 6 3 文献标 识码 ： B 某湖底隧道部分管节的底板、 侧墙及 顶板厚度约 为 1 0 m， 节段最大长度达 4 5 m， 属于大体积混凝 土。 在大体积混凝土施工中的突出任务是控制混凝土温度 裂缝 的发生 ， 确保隧道在运营过程 中的安全。本文以 工程实例的温度观测为依据 ， 得出了湖底 隧道在施工 中混凝土内部水化阶段不同位置的温度变化规律， 为 今后湖底隧道的设计 、 施工提供参考依据。 1 工程概 况 某湖底隧道某一节段采用钢筋混凝土双孔矩形箱 涵结 构 ， 结构 净 高 5 4 5 0 6 2 2 6 n l ， 净 宽 2 08 9 m， 底板顶面高程 + 7 7 0 8 m+1 0 7 3 m， 顶板厚 8 0 c m， 侧墙厚 8 0 c m， 中隔墙 6 0 c m， 底板厚 8 0 c m， 阶段长度 为 2 0 m。该 混 凝 土 为 C 3 0 P 8抗 渗 混 凝 土 ， 采 用 P $ 4 2 5普通硅酸盐水泥 ， 本地 的河砂 ， 粗集料为 5 4 0 m m的连续级配碎石 ， 拌合用水为饮用水。掺合剂 采用 级粉煤灰 ， 外加剂为聚羟酸盐高效减水剂 L C X - 9和 U E A。在节段内一个 断面埋设 了温度传感器 ， 对 温度进行观测 ， 以确保该湖底隧道施工 主体结构的稳 定性 、 防水性能和尽量减少结构裂缝的发生 。 2温度测试 方案 2 1测 点布置 ( 图 1 ) 2 2数据 采集 温度 观测 采用 湖南 长沙 金码 高科技 实业 有 限公 司 制造的 J MZ X 2 1 5型埋入式混凝土应变计 ( 温度型) ， 采用 J MZ X 3 0 0 1综合测试仪进行测 试。混凝土水化 阶段温度场的数据采集频率为从混凝土入模开始每 2 收稿 日期 ： 2 0 1 1 O 1 1 7 ； 修 回日期 ： 2 0 1 1 0 4 1 5 作者简介 ： 习小华( 1 9 7 6 一) ， 男 ， 江西永丰人 ， 工程师 ， 博士研究生 。 图 1温 度 测 点 布 置 不 意 h测试一次 ， 混凝土人模 6 h至混凝土养护 7 2 h内 ， 每 1 2 h测试一次 ， 混凝 土龄期达到 7 2 h后每 41 2 h 测试一次， 直到温差在 5内。 2 3监 测成 果分析 1 ) 顶板和底板温度变化情况 ( 图 2 、 图 3 ) 51 4 7 4 3 3 9 3 5 3 1 2 7 2 3 1 9 1 5 图 2 顶板各测点 实测 温度 与时间关 系曲线 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 时间m 图 3 底 板各测点实测温度与时间关系曲线 4 8 铁道建筑 从 图2可知 ， 顶板各测点在入模 4 2 5 0 h后 出现 最高温度 ， 为 3 1 2 c 【 = 3 4 1 ， 各测点温度在上升阶 段 的最大速率为 1 1 31 7 5 c l ： h ， 温度下降阶段速率 以 0 1 0 0 3 0 h为主， 顶 板各测点的温度值相差 不大， 这说 明顶板混凝 土的温度均匀性 比较好。从 图 3可知 ， 底板混凝土内部各测点在入模 1 72 3 h后 出 现最高温度 ， 为 3 6 1 4 7 9， 各测点温度在上升 阶段的最大速率为 1 5 3 2 8 1 c I = h ， 温度下降阶段速 率 以 0 1 0 0 3 0 h为主 。 2 ) 侧墙温度变化情况( 图 4 、 图 5 ) 图 4 左侧 墙各 测点实测 温度与时间关 系曲线 图 5 右侧 墙实测温度与时间关系曲线 从图 4 、 图 5可以看出， 侧墙各测点在入模 3 4 5 0 h后出现最高温度 ， 最高温度为 3 2 9 3 7 3 ， 混 凝土内部各测点温度在上升阶段的最大速 率为 0 8 6 1 5 3 h ， 温度下降 阶段速率 以 0 2 0 0 6 0 h 为主。左侧墙的温度与右侧墙温度 、 侧墙 中心温度与 两侧温度比较接近， 这说 明混凝土内部 的温度 比较均 匀 。 3混凝土绝热升温分析 根据水工混凝土结构设计规范可知 ， 混凝土在龄 期 t 时的绝热升温 可采用下式计算 Q c ( 10 7 5 p ) f c p 龄期 t 时刻 的累积水 化 热 Q =Q 。 1一e x p ( 一mt “ ) 式 中， C 为 包 括 水 泥 及 粉 煤 灰 的 胶 凝 材 料 用 量 ( k g m ) ； C 为水泥混凝土的比热容 ( k J k g K) ； p为粉 煤灰掺量的百分数； p为混凝土的密度 ( k g m ) ； Q 。为 最终水化热( k J k g ) ； t 为龄期 ( d ) ； m、 t 为常数。 侧墙实测温度与计算温度结果见表 1 。 表 1 侧墙 实测温度及计算温 度 4 结论 1 ) 各 测点 的温度 都 经 历 了快 速 升温一达 到 峰 值一缓慢降温一基本稳定 4个 阶段 ； 本次使用的水泥 在人模约 1 7 5 4 h后出现了最高温度， 早于一般水泥 的 4 87 2 h 。 2 ) 监 测数据表 明， 断面底板各测 点最高温 度为 3 6 1 一 4 7 9 ， 侧墙各测点 的最高温度 为 3 2 9 3 7 3， 顶板各测点的最高温度 3 1 2 3 4 1 ， 因此在施工中应着重对底板水化热温度进行控制。当 混凝土内外温差 2 5时， 一般不会出现温度裂缝。 3 ) 实测温度与理论计算温度存在一定 的差距 ， 说 明水泥水 化 热 问题 比较 复杂 。 参 考 文 献 1 李 云龙 ， 王鹏 ， 叶仁亦 杭州湾跨 海大桥 移动模架 施工 混凝 土箱梁水 化热 温度监测 分析 J 铁道建筑 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 4 6 2 刘 兴法 混凝土结 构的温度 应力分 析 M 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 1 3 王铁梦 工程结构 裂缝控 制 M 北京 ： 中国建筑 工业 出版 社 ， 1 9 9 7 4 朱伯芳 大体积混 凝土温 度应力 与温度控 制 M j t 京 ： 中 国电力出版社 ， 1 9 9 9 5 占文 ， 秦 明强 ， 李 进辉 ， 等 某地 铁车站大体积混凝土结构温 度裂缝控制技术 J 铁道建筑 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 5 7 5 9 ( 责任 审编 孟庆伶)