大体积混凝土温控技术

1、大体积混凝土温控技术 1. 工程概况 红水河特大桥桥长为 956.0m 的双塔双索面混合式叠合梁斜 拉桥，桥梁布置为2X 20m预应力混凝土现浇箱梁+ (213m+508m+185)，主塔塔高均为 195.1m, 5#、6#墩为主墩， 采用24X38m矩形承台，厚度为6m每个承台混凝土数量为 5470m?属大体积混凝土，对混凝土配比设计及温控技术要求高。 根据现场混凝土实际供运能力和避免连续浇筑时间过长，拟分 2 层浇注，采取低水化热配比设计、冷却管、降低入模温度等温控 措施，确保混凝土浇注质量。 2. 大体积混凝土温度计算 2.1 大体积混凝土温度控制的理论计算 在大体积混凝土工程施工中，

2、由于水泥水化热引起混凝土内 部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此， 控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、 混凝土块体的内外温 差及降温速度， 是防止混凝土出现有害温度裂缝的关键。 为防止 大体积混凝土施工阶段所产生温度裂缝，在大体积混凝土施工 前，应先计算混凝土水泥水化热绝热升温值、各龄期收缩变形、 收缩当量温差和弹性模量， 然后通过计算， 估计可能产生的最大 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 裂措施有效控制裂缝的出现，否则，需要重新调整控制措施，直 至计算应力在允许范围内。 但该方法施工中无法直观量测， 为此， 在施工中通过控制承台内外混凝土温

3、差来防止温度裂缝的产生。 在施工中承台内部最高温度不大于75C,内表温差不大于25C, 冷却管进出水温差控制在 10C以内。为确保温度控制在预定范 围内，目前最有效的办法是通过预埋冷却管通水冷却以带走水泥 水化反应产生的热量，从而达到降温的目的。 2.2 混凝土水化热温升值计算 实际上大体积混凝土并非完全处于绝热状态， 而是处于绝热 状态，而是处于散热条件下，上下表面一维散热，温升值比按绝 热状态计算要小； 而不同的浇筑块厚度， 与混凝土的绝热升温亦 有密切关系，混凝土块厚度愈小，散热愈快，水化热温升值低， 反之混凝土块厚度愈大，散热亦愈慢，当混凝土块厚度在5m以 上，混凝土实际温升已接近于绝

4、热温升。 混凝土内部实际最高温 升值可以按以下公式计算。 计算混凝土内最大温升 混凝土的绝对升温：Tmax=(MCQ / (CXp) 不同龄期的混凝土绝对升温计算公式：T(t )=Tma(x 1-e-mt ) 式中：Tmax-混凝土最终升温值(C); T (t )在t龄期时砼的绝对升温(C)； M每立方米水泥用量，查配合比取400Kg； C每Kg水泥水化热量(KJ/Kg)，查表得：377KJ/kg ; C混凝土的比热，按 0.96(KJ/Kg K)计算； P 混凝土的密度，取 2400Kg/m3; e常数，为2.718 ; t 龄期(天) ; m混凝土水化时的温升系数，按浇注温度25oC取；

5、砼内部温度计算，当 t=3 时，其内部温度最大： Tmax=Tj+T (3) ? =60.4 C 3. 现场温控措施 3.1 控制混凝土入模温度 通过理论计算分析得知，混凝土浇筑入模温度与混凝土的内 部实际温升值有着密切的关系。 混凝土的入模温度又与混凝土原 材料温度有关，施工时间为 1 1月份，环境温度不高，故对砂、 石、拌和水不需要降低其温度，只需要控制水泥温度即可。水泥 采用散装水泥，提前与厂家协商，要求厂家储备400t，现场采 用两个拌和场每个储备 200t，要求水泥温度控制在 30C以下。 3.2 改善混凝土配合比 混凝土的导热性能较差，水泥水化热的积聚使混凝土出现早 期温升和后期降

6、温现象。合理选择混凝土原材料、优化混凝土配 合比能够控制水泥水化热引起的温升， 使混凝土具有较大的抗裂 能力。 (1) 水泥品种的选择：混凝土升温的主要热源是水泥在水 化反应中产生的水化热。因此选择中热和低热水泥品种是控制混 凝土温升的最根本方法;也可选用普通硅酸盐水泥。 （2）骨料的选择：首先应选择自然连续级配的粗骨料配。 （3）掺加外加料：一是掺用混合材料（混合材料包括矿渣、 粉煤灰、烧粘土等）一一一般采用粉煤灰较多一一可保持混凝 土拌和物的流动性不变。 减少单位用水量。 提高混凝土的密实度。 降低混凝土的水化热。 二是掺用外加剂大体积混凝土中主要 掺加的是减水剂。 它有减水和增塑作用，

7、在保持混凝土坍落度及 强度不变的条件下，减少用水量。降低混凝土的绝热温升。 （4）控制水泥用量： 试验资料表明： 每增减水泥用量 10kg， 其水化热将使混凝土的温度相应升降I C左右。一方面在满足 混凝土强度和流动性的条件下尽量减少水泥用量； 另一方面充分 利用混凝土的后期强度。 根据混凝土结构实际承载情况对结构的 强度和刚度进行复核。 采用或替代的设计强度。 这样可使水泥用 量减少40kg-70kg。混凝土温升相应减低 4C - 14C。因此，提 出混凝土配合比设计参数达到： 粉煤灰用量大于 20%，允许情况下，可提高到 30%； 水泥用量尽可能降低到 300kg/m?左右。 4. 温控数

8、据及分析结论 当承台浇筑混凝土数量后开始进行温度监控， 在混凝土水化 热升温较快的前面几天每间隔 2 小时采集一次数据， 在混凝土核 心温度达到峰值后每间隔 4个小时采集一次， 混凝土温度开始均 匀下降后每间隔 12小时采集一次。 面列出各主要测点的温度变化以及大气温度变化趋势图： 外侧测点温度曲线 核心位置测点温度曲线 从各监测点的温度变化趋势图中可看出： 在某些测点的曲线 上，混凝土内部温度的变化在一定时间段内变化不规则， 这是由 于时刻在关注混凝土温度的同时，调节水流量和回流控制水温。 5. 结论 由温度记录分析结果可以看出，本桥承台大体积混凝土期 间，混凝土的温度就开始上升，在浇筑完成 2-3 天达到峰值，而 后开始下降， 这个与理论分析相符合。 由于采取了冷却水管冷却 措施， 混凝土内部最高温度并没有达到理论峰值。 说明冷却水管 在其中发挥重要作