SG04槽身砼温控措施.docx
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SG04槽身砼温控措施
南水北调中线漳古段SG4标段
洺河渡槽工程混凝土温控措施
1概述
槽身为三槽一联矩形预应力钢筋混凝土结构，单跨长40m，共16跨，单槽净宽7m，槽净高6.8m，边墙厚0.6m，中墙厚0.7m，底板厚0.4m，底横梁高0.7m，宽0.4m，间距2.5m；混凝土设计强度等级为C50W8F200。
单跨槽身砼总方量为1741m3。
2混凝土温度控制标准
2.1分缝分块
槽身分两次浇筑，第一层浇筑至底板以上100cm，即侧腋以上50cm，混凝土方量857m3，第二次浇筑侧墙，混凝土方量823m3。
由于施工时间较长，槽身混凝土施工要经过7、8月高温季节，对槽身混凝土裂缝控制十分不利。
2.2设计允许最高浇筑温度
1、设计允许最高浇筑温度
设计允许月最高浇筑温度比月平均温度高2℃，最高允许浇筑温度为26.0℃。
2、设计允许内外温差
设计允许内外温差≤12℃，设计允许混凝土内部最高温度≤60℃
混凝土允许最高浇筑温度如下表2-1：
表2－1 混凝土允许最高浇筑温度（℃）
月份
1
2
3
4
5
6
永年县月平均气温
-2.7
0.0
6.9
14.4
20.2
25.6
允许最高浇筑温度
停浇
停浇
8.9
16.4
22.2
26.0
月份
7
8
9
10
11
12
永年县月平均气温
26.3
24.9
20.1
14.1
5.7
-0.7
允许最高浇筑温度
26.0
26.0
22.1
23.0
14.5
停浇
3砼温度控制设计及成果分析
3.1主要设计条件
3.1.1水文气象条件
洺河渡槽附近区域属于大陆性季风气候区，四季分明。
年平均气温12.9℃,一月平均气温最低年份为-7.7℃,6月平均气温最高年份为32.5℃。
3月、4月中上旬、10月下旬、11月，日平均气温一般小于14℃，这段时间浇筑的混凝土以采用保温措施为主；4月下旬、5月上旬、9月中上旬、10月上旬，日平均气温一般小于21℃。
3.1.2混凝土原材料
1、水泥
水泥为新峰水泥厂生产的“新惠”牌P.O52.5水泥，各项性能指标检测成果见表3-1、表3-2。
表3-1水泥物理性能检测成果表
水泥
密度（g/cm3）
比表面积（m2/kg）
标稠（％）
安定性
凝结时间（min）
抗折强度
（MPa）
抗压强度
（MPa）
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
新惠P.O52.5
3.07
446
26.2
合格
146
185
6.6
10.1
31.6
65.0
GB175-2007
--
≥300
--
合格
≥45
≤600
≥3.5
≥6.5
≥17.0
≥42.5
表3-2水泥化学成分检测成果表
产品名称
3CaO.Al2O3（％）
3CaO.SiO2
+2CaO.SiO2（％）
CaO/SiO2（％）
SO3
（％）
烧失量
（％）
MgO
（％）
游离
f-CaO（％）
硅酸盐水泥熟料
5.63
77.9
2.9
0.27
0.73
1.84
1.08
GB/T21372-2008
≤6.0
≥66
≥2.0
≤1.5
≤1.5
≤5.0
≤1.5
检测数据表明：
“新惠”牌P.O52.5水泥的各项检测指标均能满足规范《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的技术要求。
符合国标中对低碱水泥的要求。
2）、粉煤灰
粉煤灰为邯郸涉县龙山发电厂生产的Ⅰ级粉煤灰,粉煤灰的品质检验结果见下表:
从表3-3中试验成果可知，粉煤灰已检的各指标均符合《水工混凝土掺粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）中的Ⅰ级粉煤灰标准，根据粉煤灰的检验成果，混凝土试验使用此粉煤灰。
表3-3粉煤灰品质试验成果表
粉煤灰品种
细度（%）
需水量比（%）
密度（g/cm3）
烧失量（%）
SO3含量（%）
含水量（%）
松散容重（㎏/m3）
碱含量（%）
龙山粉煤灰
4.6
93
2.21
4.36
2.26
0.1
645
1.0
DL/T5055-2007
Ⅰ级
≤12
≤95
—
≤5.0
≤3.0
≤1.0
--
--
3）、砂石骨料
砂石骨料为洺河河砂砾料场机制砂及北冯人工骨料场人工碎石，工程所用砂石骨料具有如下特点：
1、砂的细度模数为2.64，属于中砂，各项指标均符合《水工混凝土施工规范》要求。
2、依据石子组合级配试验结果，配合比设计采用的级配为：
常态混凝土一级配，泵送混凝土50:
50。
4）、外加剂
外加剂采用石家庄长安育才建材有限公司生产的GK-3000高性能减水剂和GK-9A引气剂。
各项指标如下表。
表3-4减水剂匀质性试验成果
外加剂名称
硫化钠含量（%）
氯离子含量（%）
碱含量（%）
PH值
含固量（%）
对钢筋锈蚀作用
比重g/ml
GK-3000
高性能减水剂
1.16
0.05
1.67
6.1
22.0
/
1.11
GK-9A引气剂
2.34
0.05
3.63
9.3
/
无锈蚀
1.06
5）、纤维素纤维
根据设计要求，洺河渡槽槽身混凝土配合中应掺入不小于1.0kg/m3的纤维素纤维，纤维素纤维抗拉强度不小于750Mpa，断裂伸长率15%，纤维直径16~20μm。
本工程选择UF500超纤维。
3.1.4胶凝材料水化热
表3-5水化热试验成果表
水化热（KJ/Kg）
水泥品种
1天
3天
7天
新惠P.O52.5水泥
182
238
287
3.1.5混凝土配合比
表3-6 C50混凝土性配合比
设计指标
水
水泥
煤灰
砂
碎石
外加剂
C50W6F200泵送
150
396
86
659
1161
7.35
3.1.7其它主要设计参数
（1）混凝土原材料物理热学性质见表3-7。
表3-7 混凝土原材料物理热学性质表
材料
比热（Kcal/kg·℃）
（G1）5～10mm
0.21
（G2）10～25mm
0.21
砂
0.21
水泥
0.19
粉煤灰
0.19
水
1
（2）其它设计计算参数
拌和机械热：
混凝土出机口温度为自然出机温度时，其值取600Kcal/m3。
3.2混凝土温度控制计算及成果
3.2.1混凝土出机口温度
混凝土出机口温度主要取决于拌和前各种原材料的温度。
温凝土浇筑温度则是由混凝土的出机口温度和混凝土在运输、浇筑过程中的冷量（热量）损失两部分决定的。
利用拌和前混凝土原材料总热量与拌和后流态混凝土的总热量相等的原理，可求得混凝土的出机口温度To。
（1）计算方法
混凝土出机口温度根据热平衡原理按下式计算：
式中：
T0—混凝土出机口温度；
Wi—每m3混凝土中各种原材料的重量（kg／m3）；
Ci—混凝土各种原材料的比热（KJ／kg·℃）；
Ti—混凝土各种原材料的温度（℃）：
q—每立方米混凝土拌和时的机械热（KJ）；
根据以上基本资料，以混凝土允许浇筑温度为控制标准，推求混凝土出机口温度和需采取的对应温控措施。
表3-7 C50混凝土出机温度
月份
水泥温度℃
粉煤灰温度℃
砂温度℃
骨料温度℃
拌和水温度℃
加冰水温度℃
自然出机温度℃
加冷水后出机温度℃
加冷水后浇筑温度℃
1
20
15
3
3
10.9
7
7.2
6.4
8.4
2
20
15
2
2
10.6
7
6.5
5.8
7.8
3
30
25
11
11
12.4
7
14.1
13.9
15.9
4
35
30
16
16
15.4
7
18.7
17.0
17.0
5
40
30
21
21
18.7
7
23.3
20.9
22.9
6
45
35
23
23
20.8
7
25.6
22.8
24.8
7
45
35
26
26
22.5
7
28.0
24.9
26.9
8
45
35
26
26
23
7
28.1
24.9
26.9
9
40
30
22
22
22.4
7
24.7
21.6
23.6
10
35
30
17
17
19.6
7
20.3
17.7
19.7
11
30
25
12
12
16.7
7
16.3
14.3
16.3
12
25
20
7
7
13.3
7
11.0
9.7
11.7
注：
表中其材料温度为推测值，可作为现场控制标准。
浇筑温度按出机口温度回升2℃预估。
温控计算结果表明，混凝土浇筑除10月～5月份可以自然入仓外，6、7、8、9月份按设计浇筑温度要求，均需采用预冷混凝土。
预冷各种原材料的冷却效果见下表3-8。
表3-8 预冷各种原材料的冷却效果表
原材料
材料用量
（kg/m3）
比热
[kcal/（kg.℃）
原材料预冷1℃所消散热量（kcal）
混凝土降温
（℃）
石子
1161
0.21
223.86
0.41
砂
659
0.21
144.27
0.24
水
150
1
154.35
0.19
水泥+煤灰
429
0.19
93.1
0.10
拌和混凝土
2399
1.61
615.58
1.00
3.2.2混凝土水化热绝热温升
根据有关资料计算，本阶段温控计算采用的混凝土水化热绝热温升计算成果。
式中T（t）—随时间变化绝热温升的温度；
W—水泥用量，kg/m3；
Q—单位水泥发热量，kJ/kg；
γ—混凝土表观密度，2399kg/m3；
C—比热，取1kJ/kg；
m—系数取m=0.43+0.018W；
经计算C50混凝土绝热温升达48℃。
4混凝土温控措施
4.1采取综合温控措施，降低砼出机温度和浇筑温度
采取综合温控措施，降低砼出机温度和浇筑温度。
同时控制混凝土从机口至仓面覆盖前混凝土温度回升，高温季节尽量利用夜间浇筑混凝土。
为减少预冷砼温度回升，严格控制砼运输时间和仓面浇筑坯覆盖前的暴露时间，砼运输机具设置保温设施，并减少转运次数，使高温季节预冷砼自出机口至仓面浇筑坯被覆盖前的温度满足浇筑温度要求。
常温砼为低温季节不采用预冷措施拌制的自然温度砼，也称自然入仓温度砼；预冷砼为高温季节或较高温季节采用预冷措施拌制的低温砼。
在高温季节或较高温季节浇筑砼，当自然出机温度不能满足设计浇筑温度要求时，采用预冷混凝土浇筑。
降低砼出机口温度主要采取预冷粗骨料、加冷水拌和砼等措施，经计算6、7、8、9月施工砼必须采用预冷措施，使6~9月浇筑混凝土时混凝土出机口温度低于25℃，具体混凝土出机口温度控制措施如下：
（1）在成品料仓上架设防晒雨蓬、冷水喷雾等措施，降低原材料温度
加强拌和楼管理，确保砼出机口温度。
出机口温度主要取决于骨料的温度，因此我部将加强管理，在成品料仓上架设防晒雨蓬，确保骨料堆存高度，堆存时间5d以上。
夏季高温季节视情况在成品料仓采取喷雾等降温措施，降低原材料温度，控制砂石骨料温度不超过26℃。
（2）在砂石骨料配料斗和运输胶带机上方搭设遮阳棚，以减少太阳辐射对骨料初温的影响；
（3）采用加冷水拌和混凝土
夏季高温季节或较高温度季节采取低温水拌和的方案。
根据理论计算，冷水拌和混凝土能有效降低混凝土温度。
水温降低1℃可使混凝土出机口温度降低0.25℃左右（见上表）。
配置加冰冷却水池一个，加冰制4—7℃冷水。
（4）掺加纤维素纤维
为控制混凝土早期裂缝，根据设计要求，洺河渡槽槽身混凝土配合中应掺入不小于1.0kg/m3的纤维素纤维，纤维素纤维抗拉强度不小于750Mpa，断裂伸长率15%，纤维直径16~20μm。
本工程选择UF500超纤维。
4.2混凝土运输过程温度控制
为降低混凝土在运输过程中的温度回升，施工中加强管理，加快混凝土的入仓速度，以减少运输过程中的温度回升，高温季节主要采取以下措施：
加强管理，强化调度权威性，尽量避免混凝土运输过程中等车卸料现象，缩短运输时间并减少混凝土倒运次数。
高温季节，砼运输车辆及输送泵采用保温措施，采用保温被包裹，以防在运输过程中受日光辐射和温度倒灌，减少温度回升，降低混凝土运输过程中的温度回升率。
4.3混凝土浇筑过程温度控制
降低砼浇筑温度从降低砼出机口温度和减少运输途中及仓面的温度回升两方面考虑。
为减少预冷砼的温度回升，高温季节浇筑砼时拟在仓面喷雾，以降低仓面气温；同时，在施工中加强管理，优选施工设备，严格控制砼运输时间和仓面浇筑坯覆盖前的暴露时间，加快砼入仓速度和覆盖速度，降低砼浇筑温度，从而降低混凝土最高温度。
具体措施如下：
（1）在高温季节混凝土入仓后及时平仓，及时振捣，缩短混凝土坯间暴露时间。
根据浇筑仓面面积大小和温控要求采用适宜的混凝土铺筑方案，高温季节或高温时段仓面面积较大，用台阶法浇筑，尽量缩短混凝土坯间暴露时间，并铺以必要的仓面保冷措施，降低仓面内混凝土温度回升，控制浇筑温度。
按拟定的施工总进度计划安排资源配备和施工工艺，仓面混凝土浇筑暴露时间可控制在4~5h以内。
（2）合理安排开仓时间，高温季节浇筑时，将混凝土浇筑尽量安排在早晚和夜间施工，以避开白天高温时段浇筑混凝土。
（3）仓面喷雾降温
高温季节浇筑混凝土时，外界气温较高，为防止砼初凝及气温倒灌，拟采用喷雾机喷雾降低仓面环境温度，形成较好的小环境气候。
喷量在2.0mm/h以内，喷雾时要保证成雾状。
有利于形成较好的小环境气候。
喷雾机采用支架，架高2～3m并结合风向，使喷雾方向与风向一致。
同时根据仓面大小选择喷雾机数量，保证喷雾降温效果。
（4）搭设仓面防阳棚
浇筑混凝土时搭设仓面遮阳棚，防止太阳辐射热温升及由此引起的混凝土温度回升。
（5）混凝土面覆盖隔热被
高温季节浇筑混凝土过程中，加强表面保湿保温措施，砼浇筑过程中，随浇随覆盖保温被，振捣完成后及时覆盖隔热保温被。
高温季节拟采用彩条布内夹1.2～1.8cm厚高发泡聚乙烯卷材制成的保温被覆盖保温，保温后砼表面等效放热系数β为2.0~3.0W/m
.K。
（6）模板保温
高温季节，在所有模板表面贴3cm厚高发泡聚乙烯卷材进行保温；立秋以后，将保温层高发泡聚乙烯卷材加厚至6cm，进行混凝土浇筑期间以及初凝后到温度升至最高点时段的保温，降低混凝土内外温差。
4.4混凝土表面保温与散热
混凝土表面保温原则：
1）控制混凝土表里温差△T≤25℃，表里温差是指表面5CM处的表层温度与中部最高温度之差。
2）新老混凝土温差控制在15~20℃以下。
3）控制每天降温速率△T/△t≤3℃/d。
4）表面淋水养护及拆模引起的混凝土表面瞬时降温不宜超过15℃。
本工程拟采用以下砼表面保温材料和措施：
（1）保温材料：
按招标文件要求采用保温效果好且便于施工的材料。
本工程结合我局在三峡、江口、放水河渡槽等工程实践经验来选择保温材料类型和厚度，保温材料主要选用高发泡聚乙烯卷材，覆盖前外包编织彩条布。
侧面和平面覆盖的保温被厚采用2.0cm。
（2）主要保温措施及原则：
1）浇完拆模后立即加盖保温层，保温层采取悬挂或覆盖保温被的方式进行保温。
该保温被为彩色塑料编织布内夹2.0cm厚EPE聚乙烯保温材料加工而成，由于EPE聚乙烯保温材料为卷材，具有质轻、不吸水、保温效果好、施工使用方便等优点，已普遍应用于三峡等工程，能满足本合同工程的混凝土表面保温要求。
2）由于槽身底部拆模时间较长，为控制底部混凝土温差，采用在承重架外侧悬挂保温被，将底部全部封闭，防止气温变化对底部混凝土的影响。
3）入秋后（8月底）,用编织彩条布包2cm厚高发泡聚乙烯卷材对槽身上部和进出口进行封堵保护，以防冷风贯通产生砼表面裂缝。
4）当日平均气温在2～3天内连续下降超过（含等于）6℃时，对28天龄期内砼表面（顶、侧面）进行保温，保温材料、方式同1）。
5）低温季节（如拆模后砼表面温降可能超过6～9℃）以及气温骤降期间，拟适当推迟拆模时间，尤其防止在傍晚气温下降时拆模。
否则须在拆模后立即采取其他表面保护措施。
6）春秋季节遭遇寒流，或气温较低且温度梯度较大时段内，应进行28d龄期内混凝土的保温工作，对已经浇筑的混凝土进行加盖保温被等措施。
刚浇筑混凝土的保温采取延长拆模时间、加厚保温被等措施。
（3）保温施工
1）平面保温被在表面上压砖块或方木进行固定。
2）立面保温采用泡沫卷材上压3～5cm的木条，排距1.5～2m。
用射钉枪钉在砼面或利用大模板定位锥孔点焊钢筋头固定保温被。
3）所有的孔洞用保温被封堵，进出孔口要挂帘。
4）加强现场管理，注意天气预报。
接到寒潮来临预报后，及时组织人员检查各部位的保温被覆盖情况，对不符合要求的立即纠正。
5）在浇筑的仓号，边浇边覆盖保温被。
6）覆盖保温被的部位，砼的养护改为洒水养护，以始终保持砼表面湿润为度。
（4）夏季高温季节保温被覆盖24h～36h后，当混凝土温度高于气温时则揭开保温被散热，但必须控制混凝土温差，必要时采用混凝土表面流水养护。
根据我局承建的放水河渡槽经验，在高温季节，混凝土最高浇筑温度通过采用加冰水拌和，运输和浇筑过程的一系列措施后，浇筑温度也会高出设计允许的最高浇筑温度2~3℃，但是通过采取诸如模板保温，承重排架封闭等一系列的措施后，混凝土保温能得到较充分的保证，不致产生混凝土裂缝。
4.5混凝土养护
混凝土浇筑完毕后，及时洒水进行养护。
高温和较高温季节的砼浇筑完成后，采用自动喷水器对已浇砼进行不间断洒水养护并覆盖保温层，保持仓面潮湿，使砼充分散热。
并对侧边利用悬挂的多孔水管喷水养护，养护时间28d。
为做好养护工作，建立专门养护队伍，责任落实到人，并加强检查。
养护用水为冷却水管中的循环温水，底板和顶缘板两端封堵，蓄水养护。
4.6通水冷却
槽身C50砼水化热高，砼水化热温升达40多℃，形成很大的温差，极易在砼表面产生裂缝，为防止因温度引起的裂缝产生，拟在槽身砼中埋设冷却水管，进行通水冷却，以削减砼温升峰值，降低砼最高温度，以达到缩小温差，减少裂缝的目的。
具体要求如下：
埋设部位：
在第一次浇筑的主、次梁内和第二次浇筑的侧墙内均埋设冷却水管。
详见附图。
冷却水管布置及通水措施如下：
1、第一层砼冷却水管布置在四根主梁中各埋设1套水管，每根水管4层，梁底以上55cm布第一层，以后每50cm布一层。
每道次梁上布置2层水管，下层距次梁底20cm，两层间距55cm，总共分两个水管。
2、第二层砼每个隔墙中埋设一套冷却水管，每套水管9层，从砼分层开始往上50cm布置第一层，往上每隔50cm埋一排。
3、单跨槽身总共用10套Φ48钢管，共2192m。
4、冷却水管采用Φ48钢管，壁厚3.5mm，接头用公称直径50mm的外接接头和弯头连接；丝扣用钢管机套丝，长度3cm；也可焊接。
每套进水管前均设置一阀一表控制流速及流量；主、次梁供水系统相互独立，各配置一套供水管路和加压装置。
5、加压泵进水端到与槽身冷却管相接这一部分管路配置对每一次槽身施工均相同，需周转使用。
3″及以上管径的水管可采用法兰盘连接，其他小水管采用连接头连接。
6、冷却水管每个接头、弯头丝扣必须要加麻丝或生胶带，并且每个弯头需用钢筋作架立筋固定，确保接头不变形、不渗水。
7、砼浇筑前，须对已安装好的冷却水管进行通水或通气检查，通水压力0.3～0.4Mpa，如发现堵塞及渗漏应及时处理。
8、砼开浇的同时即开始通水冷却，水温10～15℃，通水时间预计为7～10天，具体时间以内部温度冷却至接近常温为准。
9、通水后，每隔2小时测一次槽身砼温度和进、出水温度，每24小时交换一次进出水方向，通水流量控制在1.5~2.0m3/h。
10、槽身设置测温计，按相关设计要求进行埋设和测量。
冷却水管封堵措施：
1、通水结束后注意对外露端丝口的保护，确保灌浆正常进行。
2、冷却管通水结束后，用空压机将冷却水管中积水吹出管外，确保管内无存水。
3、对冷却水管采用水灰比0.32的浓水泥浆进行灌浆回填封堵。
4、灌浆采用压力灌浆工艺，采用一端压浆另一端排气的方法进行灌浆。
5、启动灌浆泵，开始灌浆；水泥浆通过压浆泵，以0.3Mpa的压力通过锚垫板上的压浆孔压入波纹管，一段时间后，出浆孔开始冒稀浆，随后出浆孔冒浓浆，此时，应立即封堵出浆孔，仍继续压浆，保持压力0.5～0.6Mpa，持压1～2分钟后可终止灌浆，拔出灌浆管，然后接到另一组孔道，按以上步骤重新开始灌注另一组孔道。
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