高强度大体积混凝土的温度控制_secret

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1、高强度大体积混凝土的温度控制前言：湖北省巴东长江大桥是209国道在三峡大坝上游库区跨越长江的一座特大型桥梁，主跨为388m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥。北岸索塔高达212m，是国内最高的混凝土桥塔。索塔多处实心段最小边尺寸都在3米或3米以上，混凝土为C40或C50泵送混凝土，属于典型的高水泥用量、高水化热的“双高”大体积混凝土。温度裂缝是这类结构较为严重的质量通病，影响索塔的抗渗性和耐久性。为了解决温控问题，我们进行了一些探索，总结出了一套利用现有施工条件和技术力量进行的简便易行的温控方法，归纳整理，形成本文。一、温度控制的理论基础索塔实心段大体积混凝

2、土，由于体积大，水泥用量多，水化热大，内外散热不均，并且高空风速大，养护困难，混凝土表面水分损失快，因此产生的裂纹绝大多数是温度裂纹和干缩裂纹。为了有的放矢地进行温度控制，有必要探讨一下温度裂纹的种类和产生条件。1温度裂纹的分类：温度裂纹可以按裂纹产生的阶段分为以下两类：（1）温度上升阶段的裂纹：混凝土浇注后，水化作用产生大量的水化热，使混凝土温度上升。由于混凝土内部与表面的散热条件不同，因而中心温度高、膨胀变形大，表面温度低，膨胀变形小，从而使混凝土内部产生压应力、表面产生拉应力。表面拉应力一旦超过此时混凝土的极限抗拉强度，就会产生裂纹。拉应力随着表

3、面开裂而释放，裂纹开展也随之停止。因此，温度上升阶段产生的裂纹是表面裂纹。（2）降温阶段的收缩裂纹。在混凝土浇注以后的3～5天，混凝土水化作用显著减弱，混凝土也由升温阶段转入降温阶段。此时混凝土温度越高，混凝土降温幅度越大，混凝土的收缩越显著。与之同时，混凝土还存在水分蒸发引起的干缩变形。降温收缩变形与干缩变形同时进行，如果此时结构受到边界条件的约束（如地基或其它相邻结构的外约束），不可避免地在结构中产生拉应力。如果这一收缩应力超过结构的抗拉强度，将会沿结构的薄弱断面发生贯穿性裂缝。这种裂缝对结构存在着较大的危害。由于塔柱混凝土的约束较为简单（仅有底面

4、产生接触），收缩变形难以引起贯穿性裂纹。因此对于降温阶段我们重点防止表面失水引起的干缩裂纹。2混凝土内部最高温度的计算无论升温阶段的内表温差还是降温阶段的温降幅度，都与混凝土内部的温度密切相关。因此，估算混凝土内部最高温度，对于温度控制具有重要意义。那么，混凝土的内部温度与哪些因素有关呢？研究表明，假定混凝土周围没有散热条件，即没有热量损失的情况下，水泥水化作用产生的水化热全部转化为温升后的最高温度，可按下面经验公式进行简化计算：W·QC·гT’max=────+F/50（1）式中：T’max─最高绝热温升（℃）；W──每公斤水泥的水化热（kJ／Kg）

5、，水泥厂可以提供。Q──每立方米混凝土中水泥的用量（Kg／m3）；C──混凝土的比热，一般取0.96kJ／Kg·℃；г──混凝土的容重，Kg／m3；F──每立方米混凝土中粉煤灰的用量（Kg／m3）。由于混凝土内部散热条件接近于绝热温升条件，升温阶段混凝土内部最高温度Tmax可以近似计算为入模温度T0与最高绝热温升T’max的迭加，即：W·QC·гTmax=T0+───+F/50（2）式中，T0──混凝土入模温度（混凝土入模振实时的温度）。其它符号意义同前。二、利用现有条件开展温度控制按照目前桥梁施工惯例，大体积混凝土温度控制一般由业主委托的专业机构进行

6、。在索塔大体积混凝土施工过程中，施工单位利用现有条件，进行简便易行的温度控制，实际上也取得较好的效果。具体做法如下：1、识别需要进行温度控制的结构或部位大体积混凝土都需要进行温度控制。在施工之前，应把结构最小边尺寸在1～3m以上，内表温差可能超过25℃［按公式（2）估算的混凝土内部最高温度与外界气温进行比较］的结构，应识别为大体积混凝土，列入温控清单，并在施工方案和施工计划中予以明确。2、制订温控方案2.1温控的基本要求（1）控制混凝土内表温差不超过25℃；（2）控制混凝土降温速率。降温速率跟结构的降温幅度和受到的外约束有关。只要条件允许，应该尽可能的

7、延缓混凝土降温速度，减少收缩应力。满足上面两条要求，基本可以消除温度上升阶段的表面裂纹和降温阶段混凝土的收缩裂纹。此外还有其它的控制指标，诸如入模温度控制、冷却水流量控制、表面覆盖材料与厚度等，将根据具体情况制订。3温控的措施和方法3.1控制混凝土内部最高温度要控制混凝土内表温差，就要对混凝土内部最高温度进行限制。混凝土内部温度来源于混凝土入模温度和水泥水化产生热量引起的温度上升，因此就从这两方面采取措施：①精选混凝土原材料，优化混凝土配合比设计，降低水化热。其一，选用优质集料，采用“双掺”技术，优化配合比设计，可以在满足设计强度的条件下降低水泥用量，

8、减少水化热；其二，选用水化热较低的水泥，可以显著降低混凝土内部温升。优先选用矿渣水泥、低热水泥