南水北调中线一期总干渠与青兰高速连接线交叉工程承台混凝土温度控制措施.doc

1、1南水北调中线一期总干渠与青兰高速连接线交叉工程承台混凝土温度控制措施摘要本文对总干渠与青兰高速连接线交叉工程承台混凝土温度控制措施进行了详细介绍，供同行参考。 关键词：青兰高速连接线交叉工程；承台混凝土；温度控制；温差；通水冷却头；热工计算 Abstract in this paper, the main channel and high-speed connection concrete temperature control measures line crossing engineering platform are introduced in detail, for referenc

2、e. Keywords: high-speed connection line crossing engineering; concrete; temperature control; temperature; water cooling; thermal calculation 中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1 工程概况 1.1 简述南水北调中线一期总干渠与青兰高速连接线交叉工程位于邯郸市南环路、西环路以及青兰高速连接线互通立交桥处，总干渠桩号为42+91242+986，总干渠采用渡槽型式跨越高速公路，是南水北调中线总干渠上的大型交叉工程。槽身型式为分

3、离式扶壁梯形渡槽，渡槽由下部基础灌注桩工程、承台及墩柱支撑结构、平板连续梁承载结构、槽身挡水结构组成。渡槽长 63.0m，跨度为 19m25m19m。过水断面底宽222.5m，侧墙高 7.55m。 渡槽槽身段、连接段等主要建筑物级别均为 1 级建筑物。该渡槽设计流量为 235m3/s，加大流量为 265m3/s。 1.2 承台结构形式 承台共 4 个，边墩承台、中墩承台各 2 个，均为钢筋混凝土结构，平行四边形形体布置，边墩承台尺寸为:67.255m7.9m2.5m，中墩承台尺寸为:67.255m12.8m3m。 1.3 承台施工特点、难点 承台具有结构断面尺寸大、钢筋密集、一次混凝土方量与浇

4、筑强度大、施工技术要求和质量标准高等特点，属于典型的大体积钢筋混凝土。除了必须满足强度、耐久性等要求以外，还必须进行温度控制，避免产生贯穿性裂缝，因此温度控制是本工程施工的一个重大课题，需要从材料选择到施工过程控制等有关环节做好充分的准备工作，保证承台大体积砼顺利施工。 2 温度控制措施 2.1 混凝土成型前温度控制措施 2.1.1 骨料仓采取搭设遮阳篷、堆高骨料等措施以降低混凝土骨料温度。高温季节时采取喷洒冷水、喷水雾降温（砂子除外）等措施降低混凝土骨料。 2.1.2 对拌和用水箱、水管、液体外加剂容器等进行岩棉保温或深埋处理防止拌和用水的温度升高，当气温度超过 28C 时采取制冷水、加冰屑

5、等措施降低拌和水温。 32.1.3 采取增加静置时间、对水泥罐顶喷淋以及水泥厂贮藏降温后进场等措施控制水泥、粉煤灰的温度。 2.1.4 对拌和站的配料斗、升料斗采取遮阳措施防止骨料温度再升高。2.1.5 对混凝土罐车采取隔热保温措施。 2.1.6 入仓后及时平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土曝晒时间。 2.1.7 高温时仓面设置喷雾设备，降低仓面温度，营造湿润小环境。 2.1.8 混凝土浇筑尽量安排夜间。 2.2 混凝土成型后温度控制措施 2.2.1 混凝土面覆盖：浇筑过程中，当气温高于混凝土入仓温度时，振捣完成后及时覆盖隔热保温被，隔热保温被为 2cm 厚彩条布内夹保温材料 EPE 聚乙烯。

6、 2.2.2 混凝土外部保温：承台外表面覆盖 EPE 聚乙烯保温被，模板外部镶嵌 5cm 厚保温苯板、模板与开挖边坡之间用塑料薄膜覆盖，低温以及气温骤降时，推迟拆模时间。应防止在傍晚气温下降时拆模，拆模后立即回填以保持混凝土表面温度。 2.2.3 混凝土养护：混凝土浇筑完毕后，及时覆盖保温湿润养护，时时关注天气变化情况，当日平均气温在未来 23 天内连续下降超过（含等于）6时，对 28 天龄期内砼表面加盖保温被。 2.2.4 混凝土表面保温原则： 1）控制混凝土表里温差T20，表里温差是指表面 5CM 处的表层温度与中部最高温度之差。 42）控制每天降温速率T/t2/d。 3）表面覆盖养护及拆

7、模引起的混凝土表面瞬时降温不宜超过 15。 2.2.5 通水冷却措施 2.2.5.1 冷却水管采用 32mm（内径 28mm）PEP 塑料管或高密度聚氯乙烯塑料管，并应满足下列表指标要求。 2.2.5.2 冷却水管采用蛇型布置，垂直及水平间距按照热工计算结果布置，为 0.51.0m，见下图冷却水管布置图，必要时可以加密。 2.2.5.3 冷却水管布置在浇筑仓位，在浇筑混凝土之前进行通水试验，检查水管是否堵塞或漏水，如发现水管堵塞或漏水，应更换水管。 2.2.5.4 在混凝土开始浇筑时即开始通水，通水温度、通水速度、通水时间应根据实测混凝土的温差确定。当混凝土内外温差趋于一致时，即可终止通水。每

8、套进水管前均设置一阀一表控制流速及流量，现场设置供水箱、回水箱（5m3）水池并做好保温措施，可以通过采取抽取深井水、制冷水、回收循环水等措施控制水温度。 2.2.5.5 单根循环水管长度要求不大于 200m，管中水流方向每 24h调换一次，通过调节通水各项指标控制混凝土内部温度每天降温不超过2。 2.2.5.6 初期通水温度为应根据混凝土的实测温度确定，一般为510，混凝土温度与水温之差，以不超过 25为宜，当超过时，可采取先通天然地下水，再通制冷水的方式解决。 2.2.5.7 混凝土的测温，沿承台长边方向每 7m 布置一个测温断面，每个断面布置 3 个测点（左、中、右） ，每个测点沿高程方向

9、每间隔 1m设一温度传感器，一个施工段共布置 4 个测温断面，48 个测点(测点布置应避开冷却水管)。初期一小时观察一次，一天后每两小时观察一次温度并记录，气温和混凝土内部温度变化大时应加大观测密度。 2.2.5.8 通水结束后采用水灰比 1.35:1 的水泥浆对冷却水管进行灌浆封堵。封灌前应采用高压风吹洗检查，保证水管内不存水。 2.3 热工计算 2.3.1 入仓温度计算 混凝土配合比及相关参数如下： 邯郸市各月平均气温表 以 4 月份平均最高气温为 21.5为例，假定原材料温度控制如下： 2.3.1.1 利用拌和前混凝土原材料总热量与拌和后流态混凝土总热量相等的原理计算出机口温度 TO 混

10、凝土自然出机口温度拌和计算式如下： TO= （式 1） 6式中：TO混凝土出机口温度，； CS、Cg、Cc、Cw分别为砂、石、水泥、和水的比热，KJ/()；qS、qg分别为砂、石的含水量，%； WS、Wg、Wc、Ww分别为砂、石、水泥、和水的用量，/m3； TS、Tg、Tc、Tw分别为砂、石、水泥、和水的温度，； Qj混凝土拌合时产生的机械热，小型拌合楼可忽略不计。 取 CS=Cg=Cc=0.837 KJ/()，Cw=4.19 KJ/()，代入得 TO=24.0。 各种原材料中，对混凝土出机口温度影响最大的是石子温度，砂及水的温度次之，水泥温度影响较小，所以降低混凝土出机口温度最有效的办法是降

11、低石子的温度，石子温度降低 1，混凝土出机口温度约可降低 0.6。 2.3.1.2 混凝土拌和物经运输到浇筑时的温度，计算式如下： T1T0（tt0.032n） （T0Ta） （式 2） 式中：T1混凝土拌合物经运输到浇筑时温度（） ； TO混凝土出机口温度（） ； tt混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h）; n混凝土拌合物转运次数； Ta混凝土拌合物运输时环境温度（） ； 温度损失系数（h-1）：当用混凝土搅拌车输送时，0.25。 7运输环境为 22，采用混凝土搅拌车运输 0.25；泵送混凝土转运 2 次，自运输到浇筑时的时间为 0.06h，则代入上式得 T1=23.8。 2.3.1.3

12、考虑模板和钢筋的吸热影响，混凝土浇筑成型完成时的温度，计算式如下： （式 3） 式中： T2考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度（） ； Cc、Cf、混凝土、钢材的比热容kJ/（kg） ： 混凝土取 1kJ/（kg） ； 钢材取 0.48kJ/（kg） ； mc每立方米混凝土重量（kg） ； mf与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋重量（kg） ； Tf、模板、钢筋的温度，未预热者可采用当时的环境气温（） 。计算如下：mc=2350kg，mf=1280kg，Tf=21.5，代入得 T2 =23.3 2.3.1.4 混凝土最终绝热温升计算公式如下： （式 4） 式中：Tt混凝土在 t 龄

13、期时绝热温度； Q0每千克水泥水化热 J/kg；P.o42.5 普通硅酸盐水泥为377J/kg； W每立方米混凝土中水泥实际用量 kg/m3； C混凝土的比热，取 0.961000J/(kg.)； 8混凝土的容重 2350kg/m3； t水泥水化热升温龄期； m热影响系数,其中普硅 m=0.43+0.0018 Q0=1.024； e-负指数函数。 计算 3 天龄期的绝热温度：则=47.2 2.3.2 一期通水冷却计算 混凝土浇筑时同时进行通水冷却，混凝土内部平均温度计算式如下：T(t)=Tw+( T0-Tw)(t)+0(t) （式 5） 式中: T(t) 混凝土的平均温度 Tw进口水温 T0混

14、凝土的入仓温度 0混凝土最大绝热温升,0=mcq/c=296*377/(0.96*2350)=49.5 (t)=exp(-pts)（式 6） P= k1(/D2)s（式 7） D=2b=2*(1.07s1s2/)=2*(1.07*1.0*1.5/3.14)=1.43 混凝土导温系数,=0.0833/d =1/(cln(c/r0)=1.66/(0.016ln(1.6/1.4)=777, /(b)=8.37/(777*1.43)=0.015， b/c=1.43/.016=44.68,查下表,得到 1b=0.74 非金属水管冷却问题特征根 1b 9采用聚氯乙烯管时的等效等温系数为： =1.947*(

15、1b)2=1.947*0.742*0.0833=0.089/d =L/CwwQw=8.37*200/(4.19*1000*1.2)=0.333 k1=2.072-1.174+0.2562=1.71 s=0.971+0.1485-0.04452=1.006 p=k1(/D2)s=1.71(0.089/1.432)1.006=0.073 (t)=exp(-p ts)= exp(-0.073t1.006) (t)=m/(m-p)(e-pt-e-mt) （式 8） k=2.09-1.35+0.322=1.676 p=k/ D2=1.676*.089/1.432=0.073 (t)=m/(m-p)(e-

16、pt-e-mt)=0.35/(0.35-0.073)(e-0.073t-e-0.35t)=1.264(e-0.073t-e-0.35t) 把上述 (t)、(t)，Tw=10、T0=23.3、0=49.5 代入（式 5）得T(t)=49.1 2.3.3 混凝土表层温度计算: 2.3.3.1 保温材料厚度(彩条布内夹保温材料 EPE 聚乙烯) =0.5hx (T2-Tq)kb/(Tmax-T2) 其中：h=4、x=0.04、(T2-Tq)=15、kb=1.3、=2.33、(Tmax-T2) =25 =0.5hx (T2-Tq)kb/(Tmax-T2)=0.53.50.04 15 101.3/(2.

17、3325)0.02m 2.3.3.2 混凝土表面模板及保温层的传热系数 q=23 =1/i/i+1/q =1/0.02/0.04+.004/.17+1/23=1.763 2.3.3.3 混凝土虚厚度 h=k/=2/32.33/1.763=0.88m 2.3.3.4 混凝土计算厚度 H= 4+ 2h=4+20.88=5.76m 2.3.3.5 混凝土表层温度 T2（t）= Tq+4 h(H- h) T1（t）-Tq/H2 混凝土温度计算表 备注 Tq=21.5H=5.76m h=0.88m 2.4 结语 本工程承台混凝土施工时间在 4 月份，混凝土浇筑过程中及浇筑完成后各项监测数据正常，未发现明显裂缝，混凝土温度控制达到了预期目的。 参考文献 1大体积混凝土温度应力与温度控制混凝土的水管冷却（第二十三章） ，朱伯芳院士 2 大体积混凝土施工规范GB504962009