砼管段温度测试及裂缝控制研究

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1、磴管段温度测试及裂缝控制研究混凝土管段温度测试及裂缝控制研究一、引言上海市外环线越江隧道全长2870m，其中江中沉管段长736m,沉管隧道采用钢筋混凝土结构，管段横断面宽43.00m,高9.55m,为3孔2管廊形式，管段断面形状及尺寸如图I所示。管段的浇筑属大体积混凝土施工，由于混凝土的导热能力低，浇筑后水泥产生的水化热不易散发，引起混凝土内部温度升高，如果中心与表面温差达到一定的极限，则可能引起裂缝；另外，受到地基及已浇筑混凝土约束的影响，混凝土降温阶段可能出现收缩贯穿裂缝。因此，在混凝土养护期间对

2、其温度以及应变等进行监测，并根据监测结果，定性、定量地指导施工，实现施工信息化，达到控制裂缝发展的目的。其中预防开裂的措施之一是对100m长的管段进行分节浇筑，每节长约18m,节与节之间留后浇带。管节浇筑分三步，首先浇筑底板，然后浇筑内侧墙，最后浇筑外侧墙与顶板。底板混凝土浇筑后采用自然冷却，外墙浇筑后采用内部通冷却水进行强制冷却，达到降温的目的。图1管段断面示意图二、温度测试结果及分析温度监测包括混凝土的浇筑温度、屮心温度、表面温度、环境温度,冷却水的进、出口温度。选取18m长的E7—3管节为试验段

3、，进行重点监测。沿管段的纵向布置2个监测断面，分别位于管节L/4(A)和L/2(B)处。下面分别对底板、顶板及侧墙的测试数据进行分析，测点布置见图2。管段A、B断面温度测点及冷却管布f［图1.底板(1)底板混凝土温度变化分析由测量数据可知，混凝土平均浇筑温度为28.6°C,浇筑阶段平均气温为22.5°C,浇筑完成后的7小时内混凝土温度几乎没有变化，从第8小时开始，水泥水化热开始上升，前14小时内上升幅度较大，随后温度变化趋于平缓。从图3与图4可看出，混凝土中部的2、4测点处温升最大，其次是底板下部1测

4、点处，底板上部的3、5测点处因散热条件相对较有利，故温升较小，各测点温度变化情况见表I。底板各测点温度变化统计表1图3A断面底板混凝土温度变化曲线图4B断面底板混凝土温度变化曲线在降温阶段，I、2、4测点因远离上部散热表面，其降温曲线成直线,几乎不受气温的影响；而接近上表面的3、5测点降温曲线有波动，这是受气温波动影响的结果，所以在降温阶段一定要作好混凝土表面的保温养护。由两图还可看出，两断面相同位置处测点温度变化规律十分相似，可以认为，18m长的浇筑区域除端面外，混凝土温度变化规律十分接近。为方便起

5、见，所以在以下对顶板和侧墙的分析中，只取一个断面的数据进行绘图。(2)底板中心与表面温差变化大体积混凝土的浇筑过程中，混凝土中心温度与表面温度之间的差值应小于20°C,否则容易造成结构的开裂。图5给出了底板内外温差变化曲线、混凝土中部的2测点与底部的I测点在混凝土温升阶段温差为正，在降温过程屮温差由正变负，这是因底板与下面热传导性能差的地基直接接触。从图中可看出，2、1点的温差最大发展到10°C左右，如果在炎热的夏季，这一温差还会进一步提高。在混凝土温升与温降初期，混凝土中的2测点与上表面的3测点温差

6、较大，接近20°C,这对防止裂缝出现十分不利，故应加强混凝土表面的保温措施，否则在外界气温更低时，温差可能超过20°C而造成表面出现裂缝；混凝土最厚处的4测点与其上方的5测点温差最大，因而底板的边角处是最易出现裂缝的地方，所以必须对混凝土表面采取保温措施，防止表面降温过大。图5底板内外温差曲线2.顶板外侧墙与顶板一次完成浇筑，其中侧墙浇筑化了7小时，顶板化了14小时。顶板冷却方式几乎与底板相同，也是自然冷却。（1）顶板混凝止温度变化分析顶板各测点最大温升以及温升速率统计数据见表2,与表1数据比较，可以

7、发现顶板混凝土温度变化情况与底板非常一致，究其原因是两者的几何尺寸与冷却方式很接近，不同之处在于底板与地面接触，散热更为不利。顶板各测点温度变化统计表2图6给出了顶板内外温差变化曲线，在混凝土温升阶段，混凝土中部的33测点与下部的32测点的温差在10°CZ内；在降温阶段，温差随降温的进一步发展而逐渐变小，并接近于0°C,这是因顶板下面直接与热传导性能差的木模板直接接触，所以适当延长拆模时间，对控制混凝土内外温差能取得很好的效果。在混凝土温升与温降初期，混凝土中部的33测点与上表面的34测点的温差较大，

8、最大超过20°C,故应加强混凝土表面的保温措施，否则在外界气温更低时，温差可能超过20°C,而造成表面出现裂缝。图6顶板内外温差变化图3.外侧墙在底板浇筑完成一个月后进行侧墙与顶板的浇筑，因底板混凝土已处于稳定，其温度与大气温度相当，所以底板对新浇侧墙来说是一种约束,并且底板与侧墙接触处因温差过大容易产生裂缝。为防止裂缝的产生，在侧墙内布置了冷却水管，冷却水管分左右两排，每排由9根直径为32mm的钢管在端头相互连接，冷却水从下面通入，从侧墙浇筑开始就通入