大体积砼结构Word文档格式.docx
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d、收缩当量温差及弹性模量；
e、估算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能有效控制；
预防裂缝的出现；
如最大温度收缩应力超过混凝土的抗拉强度、则需采取措施调整混凝土的入模温度、降低水化热的温升值、降低混凝土的内外温差、改善施工操作工艺和混凝土拌合物的性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施，重新验算，直至计算的应力在允许的范围内为止。
2、浇筑中的温度测试与控制
浇筑中对大体积混凝土进行温度监测的目的：
一，掌握混凝土内部温升时间及其内部温度变化情况，以便预测大体积混凝土内部最高温升值及最大温升到来的时间，与理论最大温升值进行比较，及时采取预报和预防技术措施、防止温升过高、温差过大等不利情况发生；
二，掌握大体积混凝土内部的降温情况及其降温期间（也即混凝土抗拉强度形成期间）的降温速度。
一般情况下，降温速度控制值以24h内不超过1.5℃（前14d）为宜，否则，混凝土将会因降温速度过快，受到外约束的作用可能造成贯穿性裂缝发生。
本工程中具体的控制值以计算出的控制值为准。
从控制混凝土裂缝角度出发，第二项温降期间的温度监测比第一项温升期的温度监测更为重要，因为第一项温控不好时出现的是非贯通的表面裂缝，而第二项温控不好时出现的是全面性的贯通裂缝。
表面裂缝可用化学灌浆法或水泥灌浆法处理，而贯通裂缝处理的难度则是表面裂缝的十几倍或几十倍，且对混凝土耐久性结构安全性能影响极大，故大体积混凝土全面温控非常重要性，且降温过程控制重于温升过程控制。
施工中的测温与控温过程是必须的，而且要全方位监测。
3、浇筑后的裂缝控制计算内容为：
（a）混凝土绝热温升值计算；
（b）混凝土实际最高温升估算；
（c）混凝土水化热平均温度；
（d）混凝土结构截面上任意深度处的温度；
（e）各龄期混凝土收缩变形值εy（t）、当量温差Ty（t）及弹性模量E（t）；
（f）各龄期综合温差及总温差；
（g）各龄期混凝土松驰系数；
（h）最大温度应力值。
注意，计算中应控制混凝土中累积的总拉应力不能超过同龄期的混凝土抗拉强度，如超过同龄期的混凝土抗拉强度，则应采取措施加强养护，减缓其降温的速度，提高该龄期的混凝土抗拉强度，达到控制裂缝的目的。
4、基本计算资料
以下的理论计算中所采用的水泥水化热值、混凝土配合比、气温资料、混凝土强度的数据均为实测资料，其它相关数据均为相关工程数据和经验数据。
（1）混凝土配合比
经对各种材料的试验，混凝土配合的试配，经中心试验复试、报备最终选定，承台和墩柱混凝土配合比如下：
C25砼配合比水泥：
粉煤灰：
砂：
石：
水：
膨胀剂：
外加剂=280：
98：
692：
1126：
168：
17：
6.8
C30砼配合比水泥：
外加剂=309：
93：
686：
1122：
170：
19：
7.2
（2）水泥水化热及混凝土绝热温升
P.O32.5水泥28d278kJ/kg。
C25混凝土每立方水泥用量280kg。
C30混凝土每立方水泥用量309kg。
水泥：
冀东“盾石”牌普通硅酸盐P.O32.5水泥；
（二）混凝土浇筑前的裂缝控制理论公式计算方法及计算结果
1、混凝土最高温度计算
（1）混凝土由水泥水化热导致的任意时刻绝热温升计算：
（2-1）
混凝土最大水化热温升计算公式
（2-2）
将实测数据带入上式得到混凝土的最高理论绝热温升值为Tmax1=34.2℃，为安全考虑，以理论值进行计算。
（2）考虑混凝土各种散热影响条件下的混凝土最大温升估算：
（2-3）
式中：
K——大体积混凝土体积厚度及散热条件对混凝土温度的影响系数；
因此得到Tmax2=30.5℃。
（3）混凝土预计内部最高温度值
（2-4）
Tmax3——混凝土最高温度值（℃）；
Tmax2——混凝土各种散热影响条件下的混凝土最大温升值（℃），取式1-3的计算结果；
Tj——混凝土入模温度（℃），根据施工经验及气温资料取值为25.0℃。
故得到混凝土内部预计最高温度为：
C25Tmax3=30.5℃+25.0℃=55.5℃；
C30混凝土的内部预计温度为57.5℃
2、各龄期混凝土收缩变形值εy（t）
εy（t）随许多具体条件和因素的差异而变化，一般可按下式计算：
（2-5）
3、各龄期混凝土收缩当量温差
（2-6）
4、各龄期混凝土弹性模量：
（2-7）
5、各龄期混凝土的松弛系数
混凝土考虑龄期及荷载持续时间影响下的应力松弛系数S（t）见下表。
龄期及荷载持续时间影响下的应力松弛系数S（t）
时间（d）
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
45
60
S（t）
0.186
0.208
0.212
0.215
0.230
0.252
0.301
0.318
0.330
0.401
0.579
1.000
6、混凝土的温度收缩应力
各龄期混凝土的最大温度应力值
弹性地基上大体积混凝土各阶段的最大综合温度收缩拉应力按下式计算：
（2-8）
降温时混凝土的抗裂安全度应满足：
（2-9）
采用经验公式，结合工程实际试验数据，经估算得出结果如下：
表二
混凝土经验公式估算的各龄期最高温度与最大应力特征值 表二
代表性层
不同龄期的特征温度主应力及安全系数
3d
7d
30d
60d
温度
（℃）
应力
（Mpa）
安全
系数
温度（℃）
应力（Mpa）
承台
55.5
0.000
/
50.7
0.028
＞1.15
23.1
0.362
18.0
0.460
墩柱
57.5
49.7
0.022
20.5
0.251
0.378
以上计算均按混凝土浇筑温度设定为25℃，环境温度取为25℃。
混凝土保温按采用一层塑料布+一层土工布覆盖。
7、温度场结果分析
由仿真计算结果可知结构各龄期的最大主应力均远小于混凝土同龄期的抗拉强度，抗裂安全系数K值≥1.15的安全允许系数。
而且计算采用的外界施加边界条件均为混凝土最不利情况时可能出现情况，理论经验公式估算时采用的条件也是最不利条件，因此理论计算与仿真计算的结果均为保守值，实际施工中只有在最不利条件下才能产生。
（三）控制温度与收缩裂缝的技术措施
为了有效的控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际工程采取措施。
1、降低水泥水化热
（1）选用低水化热或中水化热水泥配制混凝土。
考虑混凝土耐久性，C25与C30混凝土选用P.O32.5水泥。
（2）充分利用混凝土后期强度或60d强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量。
（3）使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料；
掺加粉煤灰掺合料掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善混凝土和易性以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
2、降低混凝土的入模温度
（1）选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑大体积混凝土，夏季骨料应采取防晒与降温措施。
（2）掺加相应的缓凝剂。
（3）混凝土入模时，采取通风散热措施，加快热量的散失。
3、加强施工中的温度控制
（1）在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，降低温度应力；
夏季应避免暴晒，注意保湿，冬季应采取措施保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度；
（2）采取长时间的养护，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
（3）加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内；
及时调整保温及养护措施，并应在施工前作好保温材料的准备，在施工中随时按照预定的方案监测温度，作好控温措施准备工作，使混凝土的温度梯度及湿度梯度不至于过大。
（4）合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中温度均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大，出现太大高差。
4、改善约束条件，减少温度应力
采取分层或分块浇筑大体积混凝土、合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以改善约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。
5、提高混凝土的极限拉伸强度
（1）选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实性和抗拉强度，减少收缩变形，保证混凝土质量。
（2）采用二次或多次投料法拌制混凝土，采用引气剂，再采用切实可行的振捣方法，既不过振，也不漏振，上下层混凝土的振捣搭接长度控制在振捣器的振幅作用半径距离内，消除大体积混凝土的泌水现象，加强养护。
（四）施工与温度测试控制方案
1、混凝土的浇筑
（1）混凝土的浇筑方法
推移式连续浇筑，其薄层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。
混凝土的初凝时间应通过试验确定。
当薄层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，薄层面应按施工缝处理。
本工程工程量较大、浇筑面积不大、采用一次连续分层浇筑层厚度不大30cm。
（2）混凝土的拌制、运输
在大体积混凝土的施工中，为防止水泥水化热峰值的提前上升，必须采用缓凝及降温措施，冷水拌制混凝土是其中的一个措施，冬季与春季时入模温度可以很好控制，但当夏季时，当外界气温炎热时，应在砂石料堆上采用覆盖材料遮挡阳光。
以降低骨料的温度，具体计算过程参照《混凝土冬期施工规程》中的各种材料对混凝土出机温度影响的公式，来确定各种材料的温度，以达到控制入模温度小于25℃的要求。
必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出机温度的要求，并应符合下列规定：
a、本大体积混凝土施工时，混凝土的坍落度以工作性控制，在和易性较好的范围内取小值。
b、混凝土在不同时节浇筑时，均要采用缓凝型混凝土，应控制混凝土的初凝时间达到24h~36h之间或更长时间。
混凝土中缓凝剂的掺量要根据施工时的气温确定，以现场实测试验来确定不同浇筑温度与环境温度下混凝土的缓凝剂掺量，以达到规定的缓凝时间，切记不可超量使用。
c、当炎热季节时，混凝土搅拌站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施。
（3）振捣
采用插入式机械振捣器内部振捣器内部振捣的方法，注意两个方面的操作要点，一是垂直振捣和斜向振捣；
二是振捣器要“快插慢拔”。
不可过振与漏振。
振捣方向应与混凝土流动方向相反，防止同向时出现重复振捣现象。
（4）泌水处理
在大体积混凝土浇筑过程中，由于混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面泌水。
如出现严重泌水现象，调整方法如下：
（a）适当调整混凝土配合比；
（b）改善施工工艺；
（c）在相应位置设排水孔排除泌水。
（5）雨天施工
由于大体积混凝土施工周期半年以上，在施工过程中不可避免的要遇到雨天施工。
为此，制订出切实可行的雨季施工方案，切不可使混凝土在浇筑过程中受到雨水淋蚀。
2、混凝土的养护
1、保温养护
混凝土浇筑完毕后，应按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：
（1）应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；
（2）保温养护的持续时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制、确定，但不得少于14d。
保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；
（3）保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润；
保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。
保温养护的目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的里外温差值以降低混凝土块体的自约束应力，其次是降低大体积混凝土的浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。
同时，在养护过程保持良好湿度和防风条件，使混凝土在良好的环境下养护，施工人员根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
2、养护材料
塑料薄膜、土工布、草袋可作为保温材料覆盖混凝土。
具有保温性能良好的材料可以用于保温养护中。
在大体积混凝土施工时，可因地制宜地采用保温性能好而又便宜的材料用作大体积混凝土的保温养护中，以上列举了施工中常用的而且又比较经济的材料。
关于保温养护的计算，一般是根据固体的放热系数，保温材料的阻热参数，把保温层厚度虚拟成混凝土的厚度进行计算，混凝土浇筑后8h～14h内可能在表面上出现塑性裂缝，可二次压光处理。
3、混凝土表面覆盖措施控温技术
针对本工程，在夏季混凝土浇筑完毕后，可采用一层塑料布+一层土工布，主要是防止混凝土表面失水干缩产生裂缝，同时覆盖草袋也可达到保温的目的。
4、温控
在大体积混凝土养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测在大体积混凝土施工中是重要环节，根据实测结果可随时掌握与控制施工过程有关的数据（内外温差、最高温升及降温速度等），可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。
5、模板工程
大体积混凝土施工采用了钢模，根据保温养护的需要，钢模外也应采取保温措施。
模板拆除后，都应根据大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施。
在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
6、大体积混凝土块体温度监测点布置
（1）温度监测点的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，在测温区内温度测点呈平面布置；
（2）温度监测位置与数量根据块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；
（3）在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位应不少于2处；
（4）沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于3~5点；
（5）保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；
（6）混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准。
混凝土浇筑块体的底表面温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
本工程的温度监控点布置如下：
在混凝土结构的每个浇筑块中根据混凝土的平面几何尺寸，分别划分了3~5个测试区域，在每个测试区每个截面布置一处测温点，纵向划分为3~5个断面，每个断面布置一个温度监测点，参见图一、图二。
图一监测传感器的平面与纵向布置示意图
图二5测区结构布点位置及编号示意图
图二 5测区结构布点位置及编号示意图
7、测温制度
（1）浇筑完毕的混凝土一般在10h后开始测试，以后每隔4h一次测试，在测试过程中随时进行较验。
测温一直持续到该混凝土温度开始下降稳定时刻为止，约14d左右。
在浇筑期间及浇筑后7d，宜不大于2h测读一次，7d之后宜4h测读一次，14d之后宜8h测读一次，在以后的测试中，不应少于24h一次。
高频率的测试对于记录混凝土温控的全过程是有益的。
（2）本工程规定从混凝土浇筑后的10h起，开始混凝土的温度监控工作，测试周期2h一个周期至7d，共计测试时间14d，可根据工程实际降温情况调整。
（3）在混凝土的浇筑过程中每2h测试一次混凝土的入模温度，做好记录工作。
三、测试结果分析
（一）永定新河特大桥右26轴承台测量布置图三及测温曲线图四。
图三 监测传感器的平面与纵向布置示意图
图四
（二）承台墩柱的强度值 表三
强度值Mpa
R7
R28
备注
1
2
平均值
26轴左承台C25
23.4
33.3
36.5
34.8
26轴右承台C25
21.4
35.7
35.1
36.6
35.8
27轴左承台C25
22.6
35.2
36
37.7
36.3
26轴左墩柱C30
30.5
37.3
39.3
40.8
39.1
27轴左墩柱C30
31.2
36.4
38.8
40.6
38.6
（三）经测各墩的主要数据
大体积混凝土浇筑测温结果记录表 表四
桩号
入模温度（℃）
坍落度（cm）
最高温度值（℃）
出现时间（h）
最大温差（℃）
26#左承台
18～19.1
10～14
57.3
14.1
26#右承台
23～24.7
10～12
61.5
70
27#左承台
24～25
62
95
22
26#左墩柱
28～29
63.8
9.9
27#左墩柱
29～30
62.8
75
15.6
23#现浇箱梁
30～32
12～14
90
13
（四）大体积混凝土典型温度变化曲线分析
1、当大体积混凝土的施工工艺采用一次性浇筑时，在混凝土的结构距离边界1m以内。
混凝土的底部与其四壁散热量很小加之混凝土的导热系数微小，使得大体积混凝土的散热方式可近似考虑为一维散热，当采取的保温养护措施得当时，温降曲线呈平缓趋势下降。
2、由于本工程混凝土控温措施得当。
大体积混凝土水化温升峰值推迟到浇筑后的第3天出现，究其原因混凝土中选用了粉煤灰，降低了水泥的单位使用量，是导致峰值降低的一个原因。
3、大体积混凝土缓凝泵送剂在满足新拌混凝土施工技术要求前提下，同时起到缓凝作用使水泥的早期水化速率放慢，混凝土中水泥水化放出的热量通过混凝土结构散失的时间延长，热量散失得到了充足的时间，致使出现的水泥水化热峰值较低。
对于各区域的热峰值不同，原因是由于入模温度养护条件不同。
各区域的边界条件不同使得散热条件不同，如处于边角处的散热面积大，散热较快，中心部位的散热慢，致使了各区域混凝土的温度峰值出现的时间与大小不尽相同，但是均在控制范围之内。
4、表面处的温度曲线波动性大的原因是由于受外界温度的影响显著，当外界气温变化时表面温度也随其变化，从上面曲线图中可以看出，表面覆盖保温层的重要性。
5、中部及底部的曲线升降温阶段趋势均平滑波动性小，原因在于混凝土的传热系数很小，当混凝土的厚度超过1m时，内部混凝土所受到的外界影响已不显著，类似于四周绝热状态仅上部一维散热，中部的降温速率小于表面与底部的降温速率。
由此可以看出在大体积混凝土中热量的散失主要依靠混凝土裸露的表面散发，底部散热能力很低。
做好表面的保温是降温工作的关键。
只有加强表面的保温措施才可以降低混凝土内部的温度梯度，防止混凝土温度裂缝的产生。
从各测温点的数据来看，混凝土的各个不同部位的温差值均控制在25℃之内、满足《块体基础大体积混凝土施工技术规程》（YBJ224—91）第2.0.5条规定的要求。
四、总结
（一）京津高速公路天津段第五标段永定新河特大桥下部大体积混凝土，承台、墩柱混凝土采用一次性浇筑
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