大体积混凝土施工作业指导书.doc

大体积混凝土施工作业指导书 二工程概况三编制依据二工程概况三编制依据 1、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-xx）； 2、铁路混凝土工程施工技术指南（TZ210-xx）； 3、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准（铁建设xx160号）； 4、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设xx160号）； 5、铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准（TB10424-xx）； 6、铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB10210-xx）； 7、东新赣江特大桥施工图设计文件；四大体积混凝土温控技术措施混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或易由温度应力引起裂缝的砼，按大体积砼施工技术要求控制施工。 大体积砼浇筑完毕后，应在养护期间测定混凝土的表面和内部温度。 由于大体积混凝土构件混凝土水化热集聚在构件内部不易散发出去，造2成砼内部温度过高和内外温差过大，混凝土表面可能出现过大拉应力而产生裂纹。 根据有关规定，大体积混凝土的内部最高温度、中心温度与表面温度之间的差值以及混凝土表面温度与室外空气中最低温度之间的差值均有明确的规定。 结合本工程特点，大体积混凝土施工主要采用“双掺”技术、蓄热保温和预埋冷却管通水冷却的温控措施，以保证构件混凝土结构的施工质量。 1合理选择原材料，优化混凝土配合比?电通量是检测耐久性混凝土质量的重要指标，在满足混凝土电通量的前提下，在混凝土配合比中合理掺用矿物掺合料（粉煤灰、磨细矿渣粉等）替代部分水泥，尽可能降低水泥用量和水化热；?采用水化热较低的矿碴硅酸盐水泥，降低混凝土在凝结过程中产生的水化热；?采用级配良好的碎石，严格控制针状、片状含量不大于10%，含泥量不大于1%；?采用优质中砂，细度模量在2.3-3.0之间，含泥量小于2%；?在混凝土中掺用高效减水剂，延长混凝土初凝时间，满足混凝土设计强度，延缓水泥水化热峰值出现的时间；?禁止使用温度高于60的水泥，以确保混凝土的施工性能和质量；?严格按配合比设计值控制混凝土坍落度；?混凝土生产过程中严格控制各种原材料的称量误差（见下表）；原材料每盘称量允许误差3序号原料名称允许偏差（%）1水泥、矿物掺和料12粗、细骨料23外加剂、拌合用水12降低混凝土的入模温度夏季或高温天气施工时采取以下措施?搅拌混凝土时加冰屑以降低温度；?用凉水冲洗骨料，降低骨料温度；?避开高温天气，在室外温度较低时浇筑混凝土，浇筑温度不宜大于28；?混凝土运输时采取措施尽量避开太阳直射确保砼的最高入模温度不大于30；3浇筑过程中的控制?分层分段浇筑，减小浇筑层的厚度，增加散热面，从而降低施工期间的温度应力，以减少产生裂缝的可能性；?控制混凝土的浇筑速率；?严格控制混凝土的振捣频次和范围；?新浇筑与邻接的已硬化砼或岩土介质间的温度不得大于15。 每个部位测一次，并作好记录。 ?严格控制砼入模温度。 冬期施工砼入模温度不应低于5。 夏季施工砼入模温度不得超过30。 每工作班至少测3次，并作好记4录。 4预埋冷却水管在混凝土内预埋冷却水管，通过冷却水管内水的热交换作用和循环流动，由循环水带出混凝土内水化热的热量，降低混凝土结构内的温度以达到减少内外温差的目的。 当混凝土内部和表面温度之差大于规定且通过蓄热保温无法实现控制值时，应布设冷却水管通水降温。 每层冷却水管均在混凝土浇筑至水管标高后，根据温升情况开始通水，通水流量根据温控计算结果确定，确保水流降温效果。 施工时要做好进出水温的测量记录，以便调整控温措施。 承台冷却循环系统布置方法在绑扎钢筋的同时，进行冷却水管的安装，冷却管要做到密封、不渗漏，并在指定部位设测温装置。 同时外部接进出水总管、水泵。 冷却管采用直径50mm钢管，见后附详图。 为了准确测量、监控混凝土内部的温度，指导混凝土的养护，确保大体积混凝土的施工质量，在构件内合理布设测温孔或温度测量元件。 在承台混凝土养护期间测定混凝土表面和内部的温度，通过调节水压来调整内部混凝土温度。 墩身冷却循环系统布置方法冷却管采用直径为50mm的钢管，其布置及冷却循环系统见图1“墩身冷却循环系统示意图”，上部结构施工前在孔道内压注C40水泥浆。 实施过程中，根据实测混凝土芯部温度和内外温差，确定参数，调整冷却水管的水平布设5间距、竖向间距及管内流速，确保混凝土内部最大温度和内外温差控制在规定的范围内。 承台进水口100出水口平面图立面图排水系统冷却水源水泵水泵冷却水源排水系统地面线墩身冷却水管冷却水管100cm100图1墩身冷却循环系统示意图5做好砼养生工作应在浇筑完毕后12h以内进行覆盖保温并进行保湿养护。 本工程承台和墩身采用塑料布或保湿土工布覆盖进行保湿保温。 保湿养生必须覆盖严密，并保持内部有凝结水。 不同混凝土潮湿养护的最低期限混凝土类型水胶比大气潮湿(50% 为测定混凝土结构内部温度和内外温差值，在构件混凝土中埋设热敏电阻元件或预留测温孔道，随时观察内部最高温度和内外温差变化情况，每工作台班至少测3次并作好记录。 测定混凝土温升峰值及其达到所需的时间，定期记录冷却水管进、出水的温度，绘制混凝土内部温度变化曲线。 根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等，以降低混凝土内部最高温度内外温差。 （承台和墩身测温布置详见下图）77拆模控制温度要求拆模时混凝土芯部与表层、表层与环境之间的温差不得大于20（墩台、梁体芯部混凝土与表层混凝土之间、表层混凝土与环境之间以及箱梁腹板内外侧混凝土之间的温差均不得大于15）。 混凝土内部开始降温前不得拆模。 强度要求拆除非承重模板，要求砼强度应保证其表面和轮廓不受损伤。 8冬夏季施工要求当工地昼夜平均气温连续3d低于5或最低气温低于-3时，按冬期施工。 当工地昼夜平均气温高于30时，按夏季施工。 图2承台、墩身预留测温孔布置图预留测温孔（孔深大于承台厚度的一半，墩身则大于2）每两层冷却水管中间布置一层，每层布设图示5个点。 测温元件图3布设冷却水管的承台测温布置示意图89事先分析与计算为了控制构件混凝土内部因水化热引起的绝热温升过高和内外温差过大，防止因混凝土内外温差过大而生产裂纹，进行详细的分析和计算，指导现场施工。 具体计算详见附件。 1附件1承台大体积混凝土温控计算 一、工程概况向莆铁路东新赣江特大桥，主桥主墩39#墩和40#墩承台最大尺寸长、宽、高分别为42.5米、15米、5米，混凝土标号为C30，施工时最低气温为5，最高气温为28，否则按冬季和夏季相应方案施工。 二、大体积混凝土的温控计算 1、相关资料 二、大体积混凝土的温控计算 1、相关资料 （1）配合比及材料承台混凝土CWSG=10.5332.5133.620.011材料每立方混凝土含海螺P.O30水泥300Kg、赣江中砂754Kg、湖北阳新525mm连续级配碎石1086Kg、深圳五山WS-PC高效减水剂3.4Kg、拌合水160Kg。 （2）气象资料桥址区位于亚热带大陆季风性气候地区，具有四季分明，无霜期长，日照充足，水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。 年平均气温17.6，极端最高气温为40.1，极端最低气温为-9.7。 （3）混凝土拌和方式采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。 2、承台混凝土的温控计算22.1混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度承台混凝土C=300Kg/m3；水化热Q=250kJ/Kg，混凝土比热c=0.96kJ/Kg，混凝土密度=2423Kg/m3承台混凝土最高水化热绝热升温Tmax=CQ/c=(300250)/（0.962423）=32.243d的绝热温升T （3）=32.24（1-e-0.33）=19.13T （3）=19.13-0=19.137d的绝热温升T （7）=32.24（1-e-0.37）=28.3T （7）=28.3-19.13=9.172.2承台混凝土各龄期收缩变形值计算?=?2101.00)()1(M Mety ty10M式中0y为标准状态下的最终收缩变形值；1M为水泥品种修正系数；2M为水泥细度修正系数；3M为骨料修正系数；4M为水灰比修正系数；5M为水泥浆量修正系数；6M为龄期修正系数；7M为环境温度修正系数；8M为水力半径的倒数(cm-1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A；9M为操作方法有关的修正系数；10M为与配筋率Ea、Aa、Eb、Ab有关的修正系数,其中Ea、Eb分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),Aa、Ab分别为钢筋和混凝土的截面积(mm2)。 3查表得1M=1.10，2M=1.0，3M=1.0，4M=1.21，5M=1.20，6M=1.09（3d），6M=1.0（7d），6M=0.93（15d），7M=0.7，8M=1.4，9M=1.0，10M=0.895，则有1M2M3M4M5M7M8M9M10M=1.101.01.01.211.200.71.41.00.895=1.401103d的收缩变形值603.00)3(401.1)1(M eyy?=?=3.2410-409.1401.1)1(03.0?e=0.14610-4207d的收缩变形值607.00)7(401.1)1(M eyy?=?=3.2410-40.1401.1)1(07.0?e=0.30710-42.3承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差103d龄期46.1100.1/)10146.0(/)3 (54)3(=?y yT207d龄期07.3100.1/)10307.0(/)7 (54)7(=?y yT2.4承台混凝土各龄期内外温差计算假设入模温度T0=10，施工时环境温度T h=5103d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-T h=10+2/319.13+1.46-5=19.21207d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-T h=10+2/328.3+3.07-5=26.94由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为26.94，大于我国铁路混凝土施工质量验收补充标准（铁建设【xx】160号）中关于大体积混4凝土温度内外温差为20的规定。 需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管通水降温或利用表面覆盖蓄热保温两种方式可以实现。 3、冷却管的布置及混凝土的降温计算3.1承台混凝土 3、冷却管的布置及混凝土的降温计算3.1承台混凝土 （1）水的特性参数水的比热c水=4.2103J/Kg；水的密度水=1.0103Kg/m3；冷却管的直径D=5cm （2）承台混凝土冷却管的布置形式承台混凝土埋设冷却管，上下左右冷却管相临间距为11.5m，每层分别设置进出水口。 (3)主桥承台混凝土体积（除去冷却管后）40#墩承台混凝土体积V=42.5155-3.14(0.05/2)2440.510.5=3187.5-3.5=3184m3 （4）承台混凝土由于冷却管作用的降温计算砼砼砼水水水水c VcT tQT=式中水Q冷却管中水的流量t冷却管通水时间水水的密度水T进出水口处的温差水c水的比热砼V混凝土的体积5砼混凝土的密度砼c混凝土的比热103d龄期冷却管通水时间持续通水（按t=2.5d计算），出水管和进水管的温差T=30向莆铁路东新赣江特大桥40#墩承台混凝土19.51096.024233184102.430100.15.224427.1 t333=砼砼砼水水水水VT QT207d龄期冷却管通水时间持续通水（按t=6.5d计算），出水管和进水管的温差T=30东新赣江特大桥40#墩承台混凝土48.131096.024233184102.430100.15.624427.1 t333=砼砼砼水水水水VT QT （5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值东新赣江特大桥40#墩承台混凝土103d龄期=T19.21-5.19/1.5=15.75（安全系数为1.5）207d龄期=T26.94-13.48/1.5=17.95（安全系数为1.5） 三、结果分析承台大体积混凝土在浇注过程中，由于混凝土在结硬过程中内部产生大6量的热量使其内部温度升高，当内外温度相差过大时就容易出现温度裂缝，若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管通水降温和采取表面覆盖蓄热保温是两种行之有效的方法。 计算表明砼内部最高温度等于32.24+30=62.24，符合规范要求，而内外温差最大值为26.94，超过规范要求可采取布设冷却水管通水降温或表面覆盖蓄热保温两种方式的一种或两种方式同时实施来实现。 1附件2墩身大体积混凝土温控计算 一、工程概况向莆铁路东新赣江特大桥施工，混凝土标号为C30（部分为C40），施工时最低气温为5，最高气温为28，否则按冬季和夏季相应方案施工。 二、大体积混凝土的温控计算 1、相关资料 二、大体积混凝土的温控计算 1、相关资料 （1）配合比及材料墩身混凝土CWSG=10.5082.3423.3710.333材料每立方混凝土含海螺P.O40水泥315Kg、赣江中砂738Kg、湖北阳新525mm连续级配碎石1062Kg、粉煤灰105Kg、拌合水160Kg。 （2）气象资料桥址区位于亚热带大陆季风性气候地区，具有四季分明，无霜期长，日照充足，水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。 年平均气温17.6，极端最高气温为40.1，极端最低气温为-9.7。 （3）混凝土拌和方式采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。 2、墩身混凝土的温控计算2.1混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度 2、墩身混凝土的温控计算2.1混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度墩身混凝土2C=315Kg/m3；水化热Q=250kJ/Kg，混凝土比热c=0.96kJ/Kg，混凝土密度=2423Kg/m3墩身混凝土最高水化热绝热升温Tmax=CQ/c=(315250)/（0.962423）=33.863d的绝热温升T （3）=33.86（1-e-0.33）=20.09T （3）=20.09-0=20.097d的绝热温升T （7）=33.86（1-e-0.37）=29.72T （7）=29.72-20.09=9.632.2墩身混凝土各龄期收缩变形值计算?=?2101.00)()1(M Mety ty10M式中0y为标准状态下的最终收缩变形值；1M为水泥品种修正系数；2M为水泥细度修正系数；3M为骨料修正系数；4M为水灰比修正系数；5M为水泥浆量修正系数；6M为龄期修正系数；7M为环境温度修正系数；8M为水力半径的倒数(cm-1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A；9M为操作方法有关的修正系数；10M为与配筋率Ea、Aa、Eb、Ab有关的修正系数,其中Ea、Eb分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),Aa、Ab分别为钢筋和混凝土的截面积(mm2)。 查表得1M=1.10，2M=1.0，3M=1.0，4M=1.21，5M=1.20，6M=1.09（3d），6M=1.0（7d），6M=0.93（15d），7M=0.7，8M=1.4，9M=1.0，10M=0.895，3则有1M2M3M4M5M7M8M9M10M=1.101.01.01.211.200.71.41.00.895=1.401103d的收缩变形值603.00)3(401.1)1(M eyy?=?=3.2410-409.1401.1)1(03.0?e=0.14610-4207d的收缩变形值607.00)7(401.1)1(M eyy?=?=3.2410-40.1401.1)1(07.0?e=0.30710-42.3墩身混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差103d龄期46.1100.1/)10146.0(/)3 (54)3(=?y yT207d龄期07.3100.1/)10307.0(/)7 (54)7(=?y yT2.4墩身混凝土各龄期内外温差计算假设入模温度T0=10，施工时环境温度T h=5103d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-T h=10+2/320.09+1.46-5=19.85207d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-T h=10+2/329.72+3.07-5=27.88由以上计算可知，墩身混凝土内外温差最大为27.88，大于我国铁路混凝土施工质量验收补充标准（铁建设【xx】160号）中关于大体积混凝土温度内外温差为15的规定。 需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管通水降温或利用表面覆盖蓄热保温两种方式可以实现。 43、冷却管的布置及混凝土的降温计算3.1墩身混凝土 3、冷却管的布置及混凝土的降温计算3.1墩身混凝土 （1）水的特性参数水的比热c水=4.2103J/Kg；水的密度水=1.0103Kg/m3；冷却管的直径D=5cm （2）墩身混凝土冷却管的布置形式墩身混凝土埋设冷却管，左右冷却管相临间距为11.5m，不得大于1.5m。 墩身宽度小于10m时，墩设置1个进水口和1个出水口，墩身宽度大于10m时，墩左右幅各设1个