南溪大桥南锚碇温控方案.doc

南溪长江公路大桥南溪长江公路大桥 南锚碇大体积混凝土温控方案南锚碇大体积混凝土温控方案 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 2010 年 08 月 目 录 1.概述概述1 2.温度应力仿真计算温度应力仿真计算1 2.1 气象资料气象资料 1 2.2 设计资料设计资料 2 2.2.1 导热方程导热方程 .2 2.2.2 导热方程的初始条件和边界条件导热方程的初始条件和边界条件 .3 2.2.3 基本假设基本假设 .5 2.2.4 计算考虑的荷载和边界条件计算考虑的荷载和边界条件 .5 2.2.5 混凝土结构的开裂风险混凝土结构的开裂风险 .5 2.3 仿真计算仿真计算 7 2.3.1 模型参数模型参数 .7 2.3. 2 计算结果计算结果 7 3.温控标准温控标准12 4.现场温度控制措施现场温度控制措施13 4.1 混凝土配制混凝土配制 13 4.2 混凝土浇筑温度的控制混凝土浇筑温度的控制 14 4.2.1 浇筑温度计算浇筑温度计算 14 4.2.2 夏季施工浇筑温度控制夏季施工浇筑温度控制 16 4.2.3 冬季施工浇筑温度控制冬季施工浇筑温度控制 16 4.3 冷却水管的埋设及控制冷却水管的埋设及控制 16 4.3.1 水管位置水管位置 .16 4.3.2 水管使用及其控制水管使用及其控制 .17 4.4 控制混凝土浇筑间歇期控制混凝土浇筑间歇期 17 4.5 内外温差控制内外温差控制 17 4.6 施工控制施工控制 18 4.6.1 浇筑和振捣浇筑和振捣 .18 4.6.2 养护养护 .18 5.现场监控现场监控19 5.1 监测仪器及元件监测仪器及元件 19 5.1.1 监测元件监测元件 .19 5.1.2 监测元件的埋设监测元件的埋设 .19 5.2 现场监测现场监测 20 5.2.1 现场监测内容及要求现场监测内容及要求 .20 5.2.2 温控监测流程温控监测流程 .21 5.2.3 现场监测异常的应对措施现场监测异常的应对措施 .22 1.概述 宜泸渝高速公路南溪长江大桥建设是宜泸渝高速公路宜宾段的重要控制性工程之 一，投资为 6.5 亿元，预计 2012 年年底建成通车。其北桥头位于长江北岸南溪县罗龙 镇金鸡村王家嘴，南桥头位于长江南岸南溪县江南镇和马家乡交界处的灌口。桥梁总 长度 1295.89 米，主桥为 820 米，宽 24.5 米，桥梁形式为双塔门式悬索桥，双向四车 道，设计时速为 80 公里。 南岸（泸州岸）隧道锚为隧道式预应力复合锚锭，是中国唯一在五级围岩中的大 跨径悬索桥锚碇。其设计总长度为 69.7m，其中前锚室轴线长度 39.7m，锚塞体轴线长 度 27m，后锚室轴线长度 3m，预应力岩锚长度总长 47.5m，锚入岩体深度 17.5 米，锚 入锚塞体 27 米；隧道洞口断面为 7.38.0m，拱顶半径 3.65m；洞底断面尺寸为 1819.5m，顶拱半径 9m，轴线成 38反坡往下延伸，最大坡度为 44.3。挖石方 20000 多立方，混凝土约 15000m3，为大体积混凝土。 为保证混凝土施工质量，避免产生有害温度裂缝，确保大桥的使用寿命和运行安 全，中交武汉港湾工程设计研究院有限公司对该锚碇大体积混凝土进行了温控方案设 计，应用大体积混凝土施工期温度场及仿真应力场分析程序包计算了锚碇混凝土 的内部温度场及仿真应力场，并根据计算结果制定了不出现有害温度裂缝的温控标准 和相应的温控措施。 2.温度应力仿真计算 2.1 气象资料气象资料 桥址所在的宜宾市属中亚热带湿润季风气候区的四川“盆南”气候类型，具春旱夏 热、秋冬绵雨、雨量充沛、无霜期长的特征。 该地区年平均气温 18.9，最低 1 月份平均 8.1，最高 7 月份平均 28.0；年平 均总降雨量为 11081184 毫米，降水集中在 59 月；平均相对湿度 8183%；主导风向 为北西，最大风速 20.0m/s。 1996.012010 气候统计资料见图 2-1。 a.气候特征统计图气候特征统计图 b.多年平均温度表多年平均温度表 图图 2-1 宜宾地区气候统计资料宜宾地区气候统计资料 2.2 设计资料设计资料 2.2.1 导热方程导热方程 设有一均匀各向同性的固体，从中取出一无限小的六面体，如下图。在单dxdydz 位时间内从左界面流入的热量为，经右界面流出的热量为，流入dydz x q dydz x dx qdydz 的净热量为。() xx dx qqdydz 图图 2-2 温度传导小六面体示意图温度传导小六面体示意图 在固体的热传导中，热流量（单位时间内通过单位面积的热量）与温度梯度成q 正比，但热流方向与温度梯度方向相反， (公式2-1) x T q x 式中 导热系数，kJ/(mh)； 是的函数，将展成泰勒级数并取前两项，得： x dx q x x dx q (公式2-2) 2 2 x x dxx qTT qqdxdx xxx 沿方向流入的净热量为 x 2 2 T dxdydz x 同理，沿方向和方向流入的净热量分别为yz 及 2 2 T dxdydz y 2 2 T dxdydz z 水泥水化热作用在单位时间内单位体积中发出的热量为，则在体积内发Qdxdydz 出的热量为。Qdxdydz 在时间内，此六面体温度升高所吸收的热量为 d T Cddxdydz A 其中，混凝土比热，；时间，；密度，。C/(. )kJkg h 3 /kg m 由热量的平衡，从外界流入的净热量与内部水化热之和必须等于温度升高所吸收 的热量，即 (公式2-3) 222 222 TTTT CddxdydzQ dxdydzd xyz A 简化，得固体导热方程如下： (公式2-4) 222 222 TTTTQ a xyzC 式中导温系数，。a C 2 /ms 在绝热条件下混凝土的温度上升速度为 Q C 导热方程可改写为 (公式2-5) 222 222 TTTT a xyz 2.2.2 导热方程的初始条件和边界条件导热方程的初始条件和边界条件 导热方程建立了物体的温度与时间、空间的关系，但满足导热方程的解无限多， 为了确定我们所需要的温度场，还必须知道初始条件和边界条件。初始条件为在初始 瞬时物体内部的温度分布规律。边界条件包括周围介质与混凝土表面相互作用的规律 及物体的几何形状。 混凝土初始瞬时的温度分布认为是均匀的，即 0 ( , , ,0)TT x y zT常数 边界条件可以用以下四种方式给出： （1）第一类边界条件：混凝土表面温度是时间的已知函数，即T (公式2-6)( )( )Tf 混凝土与水接触时，表面温度等于已知的水温，属于这种边界条件。 （2）第二类边界条件：混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即 (公式2-7)( ) T f n 式中 表面法线方向。n 若表面是绝热的，则。0 T n （3）第三类边界条件：当混凝土与空气接触时，表面热流量与混凝土表面温度 和气温之差成正比，即T a T (公式2-8) a T TT n 式中 放热系数，。 2 /(. . )kJm h 当放热系数趋于无限时，即转化为第一类边界条件。当放热系数 a TT 时，又转化为绝热条件。00 T n （4）第四类边界条件：当两种不同的固体接触时，如果接触良好，则在接触面上 温度和热流量都是连续的，边界条件如下： (公式2-9) 12 12 12 TT TT nn 如果两固体之间接触不良，则温度是不连续的，须引入接触热阻的概念，边界条 件如下： (公式2-10) 1 121 12 12 1 c T TT nR TT nn 式中，因接触不良产生的热阻，由实验确定。 c R 2.2.3 基本假设基本假设 由于影响施工期混凝土开裂的因素很多，所以在实际计算中作以下假设： 1) 假定混凝土为均质各向同性材料，结构在温度和静力作用下，材料处于弹性范 围，结构构件的温度变形符合贝努力平面假定； 2) 本结构在温度场范围内，材料特性不随温度而改变； 3) 模板变形对混凝土体不产生影响，混凝土收缩变形均匀分布； 4) 热源的放热率是时间的函数，而与空间变量无关。 2.2.4 计算考虑的荷载和边界条件计算考虑的荷载和边界条件 大体积混凝土施工期所受的荷载主要为温度荷载、混凝土自重以及混凝土收缩变 形所产生的荷载。收缩变形所产生的荷载转化为温度荷载。计算锚碇温度场时，基础 底部采用第二类边界条件，取绝热状态；顶部采用第三类边界条件（与空气接触） ；锚 碇内对称截断面采用第二类边界条件的绝热状态；对于外表面，考虑拆模前后对混凝 土表面的散热影响，拆模前是粗糙表面与空气热对流边界条件，拆模后是光滑表面与 空气热对流边界，拆模后用土工布养护时，为土工布表面与空气热对流边界，这些边 界属于第三类热学边界条件。 计算应力场时，基础底部取固定约束，侧面和对称截面给与该表面的位移约束。 2.2.5 混凝土结构的开裂风险混凝土结构的开裂风险 目前对于混凝土在温度应力场分析验算的抗裂安全系数，即混凝土的劈裂抗拉强 度与计算温度应力之比有不同的取值。在欧洲一般采用开裂风险的概念，即混凝土计 算拉应力与对应龄期劈裂抗拉强度的比值，并对开裂风险作了规定。丹麦在其 1991 年 出版的“早龄期开裂控制”系列报告中指出：混凝土内部产生的拉应力超过 80%的劈 裂抗拉强度时生成少数裂缝，应力小于 80%的劈裂抗拉强度时，没有观察到裂缝。厄 勒海峡隧道和丹麦大海带桥梁中要求计算温度应力与劈裂抗拉强度不得大于 0.7，即劈 裂抗拉强度与温度应力比不得小于 1.4，现场监测结果表明混凝土没有出现温度裂缝， 温控效果良好。在日本规范中采用抗裂安全系数来评价混凝土的开裂风险，并要求劈 裂抗拉强度与计算温度应力比不得小于 1.251.5。 即将颁布的交通部行业标准水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程 （报批稿）规范编写组统计了二十余个大体积混凝土温控工程的开裂情况，发现劈裂 抗拉强度与相应龄期计算的温度应力值之比不小于 1.4 时，开裂概率小于 5%；劈裂抗 拉强度与相应龄期计算的温度应力值之比不小于 1.3 时，开裂概率小于 15%。 考虑到本工程抗裂的重要性和锚碇温控的特点，拟控制温控抗裂安全系数大于拟控制温控抗裂安全系数大于 1.3。温控抗裂安全系数的定义为标准养护条件下的混凝土劈裂抗拉强度试验值与对应 龄期温度应力计算最大值之比。 2.2.6 混凝土设计参数取值混凝土设计参数取值 锚体混凝土设计强度等级 C30，混凝土劈裂抗拉强度参考值、物理热学参数按经 验取值，见表 2-1、表 2-2。 表表 2-1 C30 锚碇锚碇混凝土劈裂抗拉强度参考值混凝土劈裂抗拉强度参考值(MPa) 龄期3d7d28d半年 劈裂抗拉强度1.42.43.53.8 备注:若有试验值，该参考值根据实际试验值确定。 表表 2-2 C30 锚碇混凝土物理热学参数锚碇混凝土物理热学参数 最终弹模 （MPa） 热胀系数 (1/) 比热 (kJ/kg. ) 混凝土 绝热温升() 3.51048.010-60.9836.0 计算时考虑徐变对混凝土应力的影响，混凝土的徐变取值按经验数值模型，如下 式所示： )1)(70 . 1 1 ()1)(20 . 9 1 (),( )(005 . 0 45 . 0 2 )(30 . 0 45 . 0 1 tt eCeCtC 式中：C10.23/E2，C20.52/E2，E2为最终弹模。 2.3 仿真计算仿真计算 2.3.1 模型参数模型参数 锚体为隧道锚，预应力岩锚长度总长 47.5m，锚入岩体深度 17.5 米，锚入锚塞 体 27 米；隧道洞口断面为 7.38.0m，拱顶半径 3.65m；洞底断面尺寸为 1819.5m， 顶拱半径 9m，分 9 层（6m+3m2+2m3+3m2+5.4m）浇筑。根据结构对称性，取 锚碇混凝土 1/2 进行温度应力计算，计算模型网格剖分图见图 2-3。 锚碇C30混凝土受围岩约束。 混凝土表面散热系数取为 1200 kJ/(m2d)。 计算时考虑冷却水管的降温效果。 温度及温度应力计算从混凝土浇筑开始，模拟之后半年的温度应力发展。 图图 2-3 锚碇锚碇 1/2 块有限元剖分图块有限元剖分图（附带围岩约束） 2.3. 2 计算结果计算结果 混凝土浇筑温度按夏季控制不超过 28计算。在以上设定条件下，锚碇内部最高 温度计算值见表 2-3，最高温度包络图见图 2-4，温峰出现时间约为浇筑后第 23 天。 图图 2-4 锚碇最高温度包络图锚碇最高温度包络图（单位：（单位：） 表表 2-3 锚碇混凝土内部最高温度计算结果（锚碇混凝土内部最高温度计算结果（） 浇筑层数 123 45 67 89 最高温 63.964.564.2 59.257.3 59.361.5 61.163.0 锚碇混凝土温度应力场分布见图 2-5，应力计算结果见表 2-4。 A1：锚碇第一层 3 天应力场 B1：锚碇第一层 7 天应力场 C1：锚碇第一层 28 天应力场 A2：锚碇第五层 3 天应力场 B2：锚碇第五层 7 天应力场 C2：锚碇第五层 28 天应力场 A3：锚碇第九层 3 天应力场 B3：锚碇第九层 7 天应力场 C3：锚碇第九层 28 天应力场 D：锚碇混凝土温度稳定后应力场分布 图图 2-5 锚碇混凝土应力场分布图锚碇混凝土应力场分布图（单位：（单位：0.01MPa） 表表 2-4 锚碇混凝土温度应力场计算结果锚碇混凝土温度应力场计算结果 龄期3d7d28d半年 第一层温度应力(MPa) 1.280.852.062.51 第二层温度应力(MPa) 0.990.812.032.09 第三层温度应力(MPa) 1.020.852.111.93 第四层温度应力(MPa) 1.031.041.771.98 第五层温度应力(MPa) 0.781.181.672.07 第六层温度应力(MPa) 0.951.142.032.17 第七层温度应力(MPa) 1.301.822.112.22 第八层温度应力(MPa) 1.081.422.312.36 第九层温度应力(MPa) 1.271.391.701.53 最小安全系数1.091.321.521.52 从图 2-4 可以看出锚碇各层混凝土内部温度较高、散热较慢，应密化锚碇各层混 凝土中间部位冷却水管排布，加强内部通冷却水，注意表面保温。 由表 2-4 和图 2-5 可知，该锚碇混凝土温度应力发展的总体趋势是早期上升较快， 后期发展较慢并渐趋平缓。受浇筑层厚及构件形状影响，其 3d 温度应力较大，主要集 中于混凝土上表面及侧面，7d 后由表面向内部转移，发展到 28d 后渐趋稳定。 根据温度应力计算结果，对混凝土不同龄期、不同抗开裂能力的混凝土采取不同 的温控要求。锚碇 3d 最小抗裂安全系数仅为 1.09，安全系数较低(1.3)，抗开裂能 1 力不足，早龄期需采取较严格的温控措施，加大冷却水通水流量，增强混凝土升温期 的降温效果，加强上表面及侧面变截面的保温保湿养护；锚碇 7d 及其之后的最小抗 2 裂安全系数为 1.32，安全系数较高(1.3)，抗开裂能力较强，但锚碇与围岩交界处易 出现应力集中点，此阶段需着重加强此位置的保温保湿养护。需采取科学而有效的温 控措施，严格控制内表温差，特别是做好表面保温保湿养护工作，以避免锚碇混凝土 出现有害温度裂缝。 3.温控标准 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) 控制温峰过后混凝土的降温速率； 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温度 和气温之间的差值。 温度控制的方法和制度需根据气温、混凝土配合比、结构尺寸、约束情况等具体 条件确定。根据本工程的实际情况，对锚碇制定如下温控标准： 夏季浇筑温度28； 冬季浇筑温度5； 内部最高温度65； 混凝土最大内表温差25； 通水冷却过程中，冷却水管入水口水温与出水口水温之差15； 温峰过后混凝土缓慢降温，通过保温控制混凝土最大降温速率2.0/d。 4.现场温度控制措施 在混凝土施工中，将从混凝土的原材料选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、 浇筑、振捣到通水、养护等全过程进行控制。 4.1 混凝土混凝土配制配制 为使大体积混凝土具有良好的抗侵蚀性、体积稳定性和抗开裂性能，混凝土原材 料选用及配合比应遵循一定的原则： 采用低水化热的胶凝材料体系 在水运工程中，为了降低混凝土的水化热同时又能提高混凝土的密实性，大多采 用粉煤灰和粒化高炉矿渣粉复掺，可选用矿渣硅酸盐水泥加粉煤灰的组合或普通硅酸 盐水泥加矿渣、粉煤灰的组合，其中不同掺量粉煤灰、矿粉对胶凝材料水化热调整系 数见表 4-1。 表表 4-1 不同掺量矿物掺合料水化热调整系数不同掺量矿物掺合料水化热调整系数 掺量0%10%20%30%40%50%60%70% 粉煤灰水化热调整系数10.920.900.850.820.76/ 粒化高炉矿渣粉水化热调整系数10.980.920.900.880.840.720.66 注：表中掺量为矿物掺合料占胶凝材料总用量的百分比。 水泥应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175)标准中相应等级要求，宜采 用 C2S 含量相对较高的水泥，且比表面积不得超过 400m2/kg。 粉煤灰必须来自燃煤工艺先进的电厂，应选用组分均匀、各项性能指标稳定的低 钙灰（F 类） ，不得使用高钙灰。应首先注重烧失量和需水量比，其指标应符合国家标 准用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T1596)中级粉煤灰的规定。 应综合考虑混凝土绝热温升、收缩、强度、工作性等因素，优选绝热温升低、收 缩小、抗拉强度高、施工性能好的配合比。 选用优质聚羧酸类高性能缓凝减水剂 高性能聚羧酸缓凝减水剂兼顾减水、引气和缓凝效果，可以延缓水化热的峰值期 并改善混凝土的和易性，降低混凝土水灰比以达到减少水化热的目的。聚羧酸高性能 减水剂减水率应不低于 28%，含固量应大于 20%，混凝土 2h 坍损小于初始值的 10%， 泌水率比不大于 60%，28d 收缩率比不大于 110%。聚羧酸高性能减水剂应掺加优质引 气剂，控制混凝土含气量在 34%左右，可改善混凝土和易性、均质性，提高混凝土变 形性能和抗开裂性能力。 选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗骨料 优质骨料体积稳定性好、用水量小，可减小混凝土的收缩变形。粗骨料宜采用两 级配单粒级石子，最大粒径不应超过 25mm。粗骨料表观密度不低于 2600kg/m3，吸水 率不宜大于 2%，含泥量不得超过 0.5%。 拌合用水用深层江水或井水 夏季浇筑大体积混凝土应尽可能降低混凝土浇筑温度，冬季浇筑混凝土为避免混 凝土受冻应保证混凝土浇筑温度不低于 5。深层江水或井水冬暖夏凉，常年保持在 415，对降低夏季混凝土浇筑温度、提高冬季混凝土浇筑温度比较有利。 使用低流动性混凝土 在满足施工的前提下，尽可能使用坍落度相对较低的混凝土，有利于减少混凝土 用水量，降低温升、减少干缩，提高抗开裂性能。大体积混凝土坍落度宜控制在 1822cm 之间。 配合比设计优化的目标是：采用优质原材料，在满足强度要求和工作性能的前提 下，配制出抗渗性能好、体积收缩小、绝热温升尽可能低的优质混凝土。 4.2 混凝土浇筑温度的控制混凝土浇筑温度的控制 控制混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的 温升值要比入模温度低的大许多。本桥施工对大体积混凝土浇筑温度的要求为：夏季 施工不超过 28，冬季施工不低于 5。选择合适的时间进行混凝土浇筑比较重要， 尽量避开气候恶劣时段施工。 4.2.1 浇筑温度计算浇筑温度计算 浇筑温度主要受原材料温度、气温等影响。在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、 粉煤灰、矿粉、砂、石、水的温度，考虑环境温度来估算浇筑温度。混凝土浇筑温度 可按下式计算： TpT0+(TaT0)(+)+Tf (公式 4-1) 式中：Tp混凝土浇筑温度()； T0混凝土出机口温度()； Ta环境温度()； Tf 泵送混凝土时的摩擦升温()，按每百米泵送距离温度升高 0.70.8 计算； 1 混凝土装、卸和转运时的温度变化系数； 2 混凝土运输时的温度变化系数； 3 混凝土浇筑时的温度变化系数； 1、2、3的数值按如下方法确定： (1)混凝土装、卸和转运，每次按 0.032 计算； (2)混凝土运输时 2A， 为运输时间，以分钟计，A 取值参照表 4-2； (3)浇筑过程中 30.003， 为浇筑振捣时间，以分钟计。 表表 4-2 混凝土运输时冷量混凝土运输时冷量(或热量或热量)损失计算参数损失计算参数 A 值值 运输工具容积（m3）A(min-1) 混凝土搅拌车6120.00300.0040 吊斗1.660.00050.0013 注：对于混凝土搅拌车和吊斗，容量小时取上限值，反之取下限值。 其中，混凝土出机口温度可按下式计算： T0=(公式 4-2) W+)W+W+0.2(W )TWQ -WQ-(W+T0.2W+TW)Q+0.2（TW)Q（0.2( wcgs wggsswccgggSSS 式中：T0混凝土出机口温度()； Qs砂的含水量，以重量百分比计(%)； Qg石的含水量，以重量百分比计(%)； Ws每立方米混凝土中砂的重量(kg)； Wg每立方米混凝土中石的重量(kg)； Wc每立方米混凝土中胶凝材料的重量(kg)； Ww每立方米混凝土中水的重量(kg)； Ts砂的温度()； Tg石的温度()； Tc胶凝材料的温度，为水泥和矿物掺合料温度的重量加权平均()； Tw水的温度()。 4.2.2 夏季施工浇筑温度控制夏季施工浇筑温度控制 夏季施工若浇筑温度超出控制要求，则应通过热工计算采取相应措施来降低各原 材料温度，从而降低浇筑温度，使其不超过 28。降低混凝土浇筑温度的措施如下： 1) 水泥温度控制低于 60。水泥应放置至充分冷却后使用，禁止使用刚出厂的新 水泥； 2) 控制骨料温度低于 30。粗细骨料堆场应搭设遮阳棚，堆高并从底层取料；粗 骨料可在保证工作性的前提下喷淋降温，或采用风冷等措施给骨料强制降温； 3) 拌和水温控制低于 5。采用加冰或制冷机冷却拌和水； 4) 利用温度较低时段施工。避免在温度超过 30的条件下浇筑混凝土； 5) 减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。应加快运输和浇筑速度，在混凝 土输送容器、管道外用帆布遮阳并经常洒水降温； 6) 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，仓面降温可采取喷雾或洒水措施。 4.2.3 冬季施工浇筑温度控制冬季施工浇筑温度控制 冬季施工为防止混凝土遭遇冻害，要求将混凝土浇筑温度控制到5。若浇筑温 度不在控制要求内，则应通过热工计算采取相应措施来增加各原材料温度，从而提高 浇筑温度，使其不低于 5。可保证混凝土浇筑温度的措施如下： 1) 采用热水拌制混凝土； 2) 拌站原材料储罐包裹保温防寒被； 3) 防止混凝土在运输过程中受冻，运输罐车覆盖保温防寒被； 4) 送泵管用双层土工材料包裹，防止输送间歇受冻堵管。 4.3 冷却水管的埋设及控制冷却水管的埋设及控制 4.3.1 水管位置水管位置 冷却水管采用 402.8mm、具有一定强度、导热性能好的铁皮管制作，管与管之 间紧密连接。 根据混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的要求，锚碇沿厚度方向共布设？ 层冷却水管，上下层交错布置。水管水平/垂直管间距均为 0.8m，单层？套水管，每套 管长不超过 200m，出水口和进水口集中布置、统一管理。 冷却水管布置见附图 1。 4.3.2 水管使用及其控制水管使用及其控制 采用深层江水做冷却水。用分水器将各层各套水管从水箱集中分出，分水器 设置相应数量的独立水阀以控制各套水管冷却水流量。 冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、 阻水。 对水管的焊接位置采取一定的保护措施，施工 过程中严禁施工人员踩踏水管。 每层循环冷却水管被混凝土覆盖并振捣完毕后 即可通水，通水时间根据测温结果确定。一般最上层混凝土降温过快（超过 4/d）且 温峰不高（50）时可停止通最上层冷却水，以防止混凝土垂直方向内表温差过大； 内部最高温度降到 45以下，连续 3 天降温速率小于 1.5/d 时可全面停止通冷却水。 上层混凝土浇筑后为避免前一层混凝土的温度回升，对前一层混凝土进行二次通水， 混凝土内部最高温度降到 40以下可停止二次通水。 冷却水流量根据测温结果确定。升温时段通水流量应使流速达到 0.65m/s 以上， 流量达 25L/min 以上，形成紊流；降温时段，可通过水阀控制减缓通水，使流速减半， 水流平缓，以层流状态冷却混凝土。 控制进出水温度，冷却水的进水温度以 1525为宜；冷却水管入水口水温与 出水口水温之差15。 待冷却水管停止循环水冷却并养生完成后，先用空压机将水管内残余水压出 并吹干冷却水管，然后用压浆机向水管压注水泥浆，以封闭管路。 4.4 控制混凝土浇筑间歇期控制混凝土浇筑间歇期 混凝土浇筑间歇期一般控制在 7 天左右，最长不得超过 10 天。 4.5 内外温差控制内外温差控制 对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，在升温的一段时间内应加 图图 4-1 冷却水管分水器冷却水管分水器 强内部散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要表面保 温覆盖以减小降温速率。除侧壁采用钢模板、透水模板布保温保湿外，上表面待混凝 土初凝后可采用覆盖塑料薄膜并加盖帆布或草袋进行保温。混凝土保温充分、时间足 够长，让混凝土慢慢冷却，直到温差达到允许范围，温度应力会在混凝土内部分松驰 掉，可有效控制有害裂缝的产生。 4.6 施工控制施工控制 影响混凝土开裂的原因很复杂，往往不是单一因素造成的。混凝土施工的各个环 节对于控制早期裂缝、减小后期开裂倾向、实现设计的混凝土结构耐久性是至关重要 的。 4.6.1 浇筑和振捣浇筑和振捣 混凝土按规定厚度、顺序和方向浇筑，分层布料厚度不超过 30cm。正确进行混凝 土拌和物的振捣，振动棒垂直插入，快插慢拔，振捣深度超过每层的接触面 1020cm，保证下层在初凝前再进行一次振捣。振捣时插点均匀，成行或交错式前进， 以免过振或漏振，避免用振捣棒横拖赶动混凝土拌和物，以免造成离下料口远处砂浆 过多而开裂。 4.6.2 养护养护 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。为保证养护质量，对混凝土表面进行潮湿 养护。 为防止表面混凝土因失水造成的干缩裂缝，除侧壁采用钢模板、透水模板布保温 保湿外，上表面待混凝土初凝后可采用洒水后覆盖塑料薄膜或土工布进行保湿养护。 湿养护的同时，还要控制混凝土的温度变化。养护时间至少 7 天，可根据温度监测结 果进行适当调整，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。 处于海面大风速环境下的混凝土结构物，浇筑后应立即覆盖，避免塑性开裂。混 凝土初凝后尽早开始湿养护，此外应保持不间断洒水避免表面干湿循环。 5.现场监控 仿真计算 温控措施 实时监控数据处理最终成果 信息反馈 图图 5-1 温控实施流程图温控实施流程图 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，需对混凝土进行实时温度监测，检验不同时期的温度特性和温控标准。 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 于温控标准限值时，则可减少温控措施，避免浪费。温控实施流程图见图 5-1。 5.1 监测仪器及元件监测仪器及元件 5.1.1 监测元件监测元件 仪器选择依据使用可靠和经济的原则，在满足监测要求的前提下，选择操作方便、 价格适宜的仪器。温度检测仪采用智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为热敏 电阻传感器。 智能化温度巡检仪可自动具有数据记录和数据断电保护、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：测温范围：-50+150；工 1 2 作误差：1 ；分辨率：0.1 ；巡检点数：32 点；显示方式：LCD(240128)； 3 4 5 功耗：15W；外形尺寸：230130220；重量：1.5kg。 6 7 8 温度传感器的主要技术性能：测温范围：-50150；工作误差：0.5； 1 2 分辨率：0.1；平均灵敏度：-2.1mV/。 3 4 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。 5.1.2 监测元件的埋设监测元件的埋设 参照混凝土大坝安全监测技术规范(SDJ336-89)，并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，用等边角钢 30mm3mm 进行保护，监测元件埋设示意图见图 5-2。 图图 5-2 监测元件埋设示意图监测元件埋设示意图 温度测点布置原则： 1) 根据锚碇对称性的特点，选取锚碇的 1/4 块布置测点； 2) 根据温度场的分布规律，对测点层间距作适当调整； 3) 充分考虑温控指标的测评。温度测点布设包括表面温度测点（在锚碇中心部位 短边长边中心线表面以下 5cm 布置） ，内部测温点（布置在锚碇中心处） 。 温度测点布置见附图 1。 5.2 现场监测现场监测 5.2.1 现场监测内容及要求现场监测内容及要求 对大体积混凝土进行温度计算，是从理论上掌握大体积混凝土内部温度发展变化 情