某特大桥夏季混凝土施工温控方案含热工计算secret.docx
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某特大桥夏季混凝土施工温控方案含热工计算secret
某特大桥夏季混凝土施工温控方案
目录
1、工程概况与工程气候2
1.1工程概况2
1.2工程气候2
2、编制依据：
2
3、夏季混凝土施工温控的重要性2
3.1混凝土的特点2
3.2夏季气温对混凝土施工的影响3
3.3夏季混凝土施工温控的重要性3
4、夏季混凝土施工温控方案及措施3
4.1施工准备3
4.2控制夏季混凝土最佳浇筑时间3
4.3混凝土配合比优化3
4.4估算混凝土拌合料温度，切实采取有效降温措施3
4.5搅拌5
4.6运输5
4.7浇筑5
4.8拆模和养护6
5、质量保证措施7
1、工程概况与工程气候
1.1工程概况
我作业工区施工段落起讫桩号为DKXXX～DKXXX，为某特大桥的一部分，工程线路经过嘉定区江桥镇、闵行区华漕镇，正线长度5.52188km。
自起点依
次跨越沪宁高速公路、沪杭铁路、金鹤公路、爱特路、吴淞江、新增规划红南路、北翟路及规划天山西路。
全线段总共有1860根桩，176个承台、墩身，混凝土方量大。
1.2工程气候
本管段属亚热带海洋性季风气候，全年寒暑变化明显，四季分明，温和湿润。
在十月之后受强冷空气南下影响伴有大风、雨雪及霜冻。
夏季太平洋热带风暴在沿海登陆，受其影响，常有大风暴雨。
年平均降雨量在约1400mm左右,60%降雨主要集中在6～8月份，雨日有110～130天左右。
全年无霜期230天，气温1月最冷，月平均0.4°C～4.9°C，沿线土壤最大冻结深度0.3m以下，气温7月份最高，极端最高气温为40℃，相对湿度70%-80%，月平均气温25.6°C～33.2°C，年平均气温在11～16℃。
当昼夜平均气温高于30℃时，混凝土施工应按夏季施工办理。
2、编制依据：
1、《京沪高速铁路指导性施工组织设计》；
2、《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）；
3、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；
4、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）；
5、《高性能混凝土施工实施细则》（京沪高速铁路总指挥部）
6、《高速与客运专线铁路施工工艺手册》
7、新建铁路北京至上海高速铁路施工设计图。
8.简明施工计算手册（第三版）
3、夏季混凝土施工温控的重要性
3.1混凝土的特点
（1）混凝土是脆性材料，抗拉强度小，拉伸变形能力也小。
（2）混凝土在浇筑后，由于水泥水化热作用，内部温度急剧上升，但随着龄期增长温度下降，混凝土表面下降更为明显。
在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。
（3）由于混凝土长期裸露，表面与空气或水接触，易产生拉应力。
3.2夏季气温对混凝土施工的影响
在夏季，日夜温差很大，中午在太阳照射下室外地面温度可达50～60℃，夜间温度在25～30℃。
混凝土浇筑后水泥水化热促使混凝土内部温度急剧上升，混凝土内部温度可达60℃以上，乃至更高。
因此，在夏季浇筑混凝土，由于温度过高易产生表面干缩裂缝。
随气候转变，气温日渐下降，混凝土内部热量不易散发，造成混凝土内外温差梯度大，混凝土极易产生裂缝。
3.3夏季混凝土施工温控的重要性
混凝土裂缝一般可分贯穿、深层、表面3类。
如因结构物温差梯度过大而造成贯穿裂缝，将危及结构物整体性和稳定性，因此，做好夏季混凝土施工的温控工作是保证工程质量的关键。
4、夏季混凝土施工温控方案及措施
4.1施工准备
提前进行夏季施工混凝土配合比设计，根据经验及热工计算，拟定原材料降温及成品保温降温措施。
并提交外加剂种类、数量等夏季施工材料需求计划。
准备降温棚、砂石料降温的冲水设备及混凝土罐车包裹保温降温物资等，做好养护设备的配置。
4.2控制夏季混凝土最佳浇筑时间
严格规定夏季混凝土浇筑时间，安排在夜间浇筑混凝土，避免在当天的高温期施工，以此控制混凝土内外、与环境温差。
4.3混凝土配合比优化
优化高性能混凝土配合比，尽量减少水泥用量，掺加粉煤灰及矿渣粉，降低混凝土早期水化热（目前，我管段的配合比已经是优化过的，掺加了粉煤灰及矿渣粉，使水泥用量降到了最低），同时考虑塌落度损失，灌注桩基混凝土不小于180mm，扩展度不小于400mm，含气量大于2.0﹪，泵送混凝土塌落度不小于160mm。
4.4估算混凝土拌合料温度，切实采取有效降温措施
热工计算计算混凝土出盘及入模温度，通过检测各种材料的存储温度推断出机温度，热工计算见附件。
由热工计算估算出的温度，未考虑水泥水化热和搅拌过程中机械能转化为热能的影响，得出的温度比实际出料温度要低
几度，要降低混凝土拌合料的温度，首先应降低原材料的温度，特别是降低比热最大的水和用量最多的骨料的温度。
因此，所采取的措施是：
（1）拌合用水
拌合用水采用贮水槽加冰屑、温度低的深井水，拌和站水管及水箱加设遮阳和隔热设施，且避免拌和用水在水箱中长期存放，控制水温不超过10℃。
（2）骨料
骨料的选择：
首先选择自然连续级配的粗骨料配制，它具有较好的和易性、较少的用水量、节约水泥用量、较高的抗压强度等优点，其后根据施工条件和工艺以及配合比设计选用一个最佳的粗骨料最大粒径。
对于细骨料应采用优质的中、粗砂为宜，细度模数宜在2.6～2.9范围内，在满足和易性的前提下选用较小的砂率。
骨料的品质指标满足《京沪高速铁路高性能混凝土施工实施细节》的要求，控制砂的含泥量<2.0%，石子的含泥量<0.5%。
骨料堆场搭设遮阳棚，避免阳光直射，在混凝土搅拌前对骨料喷洒冷水降温但使用中要严格控制含水量。
（3）水泥
水泥品种的选择：
混凝土升温的主要热源是水泥在水化反应中产生的水化热，因此选择中热和低热水泥品种是控制混凝土温升的最根本方法。
选用
普通硅酸盐品种的海螺牌水泥。
严格控制水泥的细度以及水泥进入搅拌机前的温度。
确保水泥入机温度不大于45℃。
控制水泥用量：
试验资料表明，每增减水泥用量10kg,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
一方面在满足混凝土强度和流动性的条件下减少水泥用量；另一方面充分利用混凝土的后期强度，根据混凝土结构实际承载情况
对结构的强度和刚度进行复核，采用f45、f60或f90替代f28的设计强度，可使水泥用量减少40kg～70kg，混凝土温升相应减低4℃～7℃。
（4）外加剂
根据施工要求合理选用具有缓凝性能的复合减水剂，其各项品质指标应满足《京沪高速铁路高性能混凝土施工实施细节》的要求。
大体积混凝土中主要掺加的是减水剂，它有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，减少用水量，降低混凝土的绝热温升。
其缓凝性能还可保证有足够的缓凝时间，确保混凝土在浇筑过程中，延缓混凝土内部温度峰值出现。
严禁在施工现场自行将减水剂与缓凝剂混合使用。
（5）矿渣粉、粉煤灰
根据施工要求合理选用的矿渣粉、粉煤灰，其各项品质指标应满足《京沪高速铁路高性能混凝土施工实施细节》的要求。
粉煤灰取代了部分水泥，
可保持混凝土拌和物的流动性不变，减少单位用水量，提高混凝土的密实度，使得混凝土的水化热降低，可以有效地防止温度裂缝，并充分利用粉煤灰混凝土的后期强度。
4.5搅拌
（1）混凝土搅拌站料斗、皮带运输机、搅拌机采取遮阳措施，避免日光直射，搅拌根据搅拌方量大小选择在一天气温较低的时间段进行，搅拌前对相关搅拌设备进行洒水降温。
使用时与混凝土材料接触面不得存在附着水。
为了降低混凝土搅拌时发生摩擦产生的热量在满足规范要求的前提下尽量缩短搅拌时间。
（2）在进行混凝土搅拌前，除对骨料含水率进行测量外，对环境温度以及胶材、骨料、水等材料的温度进行测量。
并形成相关记录。
根据测温结果对混凝土的出机温度进行推算。
当推算混凝土出机温度大于30℃时，对原材采取上述措施进行降温。
（3）混凝土搅拌过程在按照规定的方法和频次对混凝土的坍落度、含气量、泌水率进行检测的同时，还应对混凝土的出机温度进行测量，确保混凝土出机温度不大于30℃。
4.6运输
（1）采用混凝土运输搅拌车包裹湿布保温降温的措施运输混凝土，混凝土运输容器采取防晒降温措施，缩短运输时间。
运输混凝土过程中慢速搅拌混凝土。
（2）为了防止混凝土坍落度损失过大以及发生堵管现象，长距离混凝土输送管道采取遮光覆盖措施，并喷洒冷水对其降温。
（3）严格规范现场管理，加强与现场的信息沟通，对现场浇筑进展进行严格控制，合理安排，控制并缩小混凝土到达现场等待浇筑的时间，确保降低在运输过程中受环境温度的影响。
4.7浇筑
（1）混凝土浇筑根据施工方量选择在夜间浇筑而避开炎热的白天，在进行混凝土浇注时进行混凝土拌和物性能试验以及对混凝土温度进行测量。
确保混凝土入模温度不大于30℃。
（2）夏（热）期浇筑混凝土前，作好充分施工准备，保证混凝土浇筑连续性；缩短混凝土从搅拌机到入模的传递时间及浇筑时间。
（3）钢模板拼装到位后，模板周围采取遮阳措施，防止钢模板被阳光直射。
在浇注混凝土前，采用冷水淋洒钢模板外侧以降低模板温度。
（4）钢筋绑扎完毕后，尽量避免在阳光下长时间曝晒，在浇注混凝土前采用冷水淋洒钢筋骨架，对非模板介质的接触面也彻底淋湿，在浇筑时控制不能有附着水。
这不仅能够使钢筋骨架保持相对较低的温度，还能够使由吸收和蒸发引起的混凝土水蒸汽的损失降到最低。
（5）为了避免大体积混凝土浇筑时水化热的传递采取薄层（30cm）连续施工方法。
（6）浇注过程中按预定的测温方案，留置测温设施。
（7）在混凝土浇注完毕后，对于混凝土的裸露面，及时采用覆盖塑料薄膜、覆盖土工布反复洒水保湿，并保持湿润，防止塑性裂纹的产生。
4.8拆模和养护
在混凝土浇筑完毕后，时刻关注外界环境及混凝土内外温度的变化，控制好混凝土降温梯度，避免出现裂纹。
（1）拆模前养护期间在模板外侧搭设遮阳设施，防止阳光直射模板。
外露混凝土进行覆盖保湿。
混凝土终凝后的持续保湿养护时间不少于14天，并做好养护过程的记录。
（2）大体积混凝土浇筑时在混凝土内部埋设降温水管，冷却水管的使用及控制:
冷却水管使用前进行试水,防止管道漏水、阻塞,并保证由足够的的通水流量,控制冷却用水的进水温度,在混凝土浇注到冷却水管标高后,立即开始通水,目的是有效降低混凝土水化热最高温升值,并在温度达到峰值后加快混凝土内部散热降温。
并控制混凝土降温速率1.5℃/d而定。
根据设置在承台不同高度的温度应变片,测量临近散热管的温度值,保证进水温度和砼内部温度差值控制在10℃左右,否则要及时采取加入冰屑或深井水来调整水温。
（3）养护期间对有代表性的结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境气温、相对湿度、风速等参数，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护制度，严格控制混凝土的内外温差满足要
求，控制一般混凝土芯部最高温度不超过65℃，通过对混凝土的温度监控，掌握混凝土内部的实际最高温升值和混凝土中心至表面的温度梯度，确保在拆除结构模板时结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差小于20℃（大体积混凝土、梁体和截面较为复杂时，温差小于15℃）及降温速率采用V≤1～1.5℃/d。
（4）混凝土强度满足要求后可拆除模板。
拆模前进行温度测量。
一般情况，大风或气温急剧变化时不进行拆模。
在夏（热）期施工，采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。
混凝土去除表面覆盖物或拆模后，对混凝土采用覆盖洒水等措施进行保湿养护，保湿养护期间采取遮阳和挡风措施，以控制温度和干热风的影响。
如遇大风天气，采取搭设防风棚措施，简易防风棚采用DN48*3.5标准钢管及雨布制作，由架子工与普工协同落实。
加密测温时间间隙，并视测温情况采取第4.5
（2）条措施。
（5）为了防止气候骤然变化混凝土产生过大的温差应力，除满足4.5（3）的要求外，混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆除模板。
（6）延缓温差梯度与降温梯度的措施
桩帽、承台、墩身均采用麻袋片或土工布浇水养护及覆盖薄膜保温措施，专人负责，覆盖于混凝土终凝后进行，做到前14天坚持洒水保持湿润，拆模后湿养不间断，确保不形成干湿循环。
停止养护时采取逐渐干燥的方法，这样可以利用混凝土的徐变性能，对温度及干缩应力起到"卸荷"作用，避免裂缝的发生。
在进行洒水保湿养护时严格控制养护水温，当混凝土表面温度较高时。
严禁用冷水直接浇洒混凝土表面。
（7）在混凝土养护期间，及时对环境的气温、相对湿度、风速等参数进行
测量，每日检查至少４次，并做好测温记录；当混凝土结构有测温要求时，按照上述频率对混凝土结构芯部、表面温度进行测量，按时做好测温记录。
并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护制度，严格控制混凝土的内外温差满足要求。
当发现异常情况时，应及时向有关部门反馈以便于采取措施。
混凝土温度测量时间一般与同条件养护试件龄期相同。
5、质量保证措施
（1）加强施工中的温度观测，重视温度管理，控制实际温度差小于容许值，就可避免产生温度裂缝。
温度管理的基础是及时准确地进行各种温度观测。
对环境温度、混凝土出罐及入模温度，每工作班不少于3次，并作好检查记录。
（2）混凝土试件除应留标准养护试件外，制作一定数量的同条件养护试件，检查混凝土的强度，以指导施工。
（3）混凝土浇筑时，控制混凝土分层浇筑的分层厚度和覆盖时间。
（4）在修整作业完成后或砼初凝后立即进行养护，在砼浇筑后的1～7天，确保砼处于充分湿润状态，浇筑后14天内确保混凝土保持湿润状态。
混凝土的出机温度和浇筑温度计算过程
1．混凝土的出机温度T0
式中：
、
――分别为砂．石的含水量，以％计；
、
、
、
－－分别为每方砼中砂、石、水泥和水的重量（粉煤灰计入水泥中）；
、
、
、
――分别分砂、石、水泥和水的温度。
2．混凝土的浇筑温度Tp
混凝土运输时冷量（或热量）损失计算参数A值表
运输工具
混凝土容积（m3）
A
自卸汽车
1.0
0.0040
自卸汽车
1.4
0.0037
自卸汽车
2.0
0.0030
长方形吊斗
0.3
0.0022
长方形吊斗
1.6
0.0013
圆柱形
1.6
0.0009
泵送
0.0018
Tp＝To+（Ta-To）（θ１＋θ＋θ３＋…＋θn）
式中：
Ta――混凝土运输和浇筑时的气温；
θ１、θ２、θ３、θn――系数，其数值如下：
（1）混凝土装、卸和转运，每次θ＝0.032；
（2）混凝土运输时θ＝Aτ,τ为运输时间以分钟计，A参照下表；
（3）浇筑过程中θ＝0.003τ,τ为浇捣时间以分钟计。
3.混凝土水化热绝热温升（实际表面是散热的,计算偏安全）
Tt=（MCQ）（1-e-mt）/（C）
式中:
Tt---灌注完一段时间t砼的绝热温升（C）;
MC---每m3砼水泥用量（kg/m3）;
Q---每kg水泥的水化热量（kJ/kg）;
C---砼的比热容（kJ/kg.K）;
---砼的密度（kg/m3）;
t---砼龄期;
m---与水泥品种、比表面、浇捣时温度有关的经验系数取0.3。
4.混凝土的最大综合温差ΔT
ΔT=T0+（2/3）T（t）+Y（t）-Th
式中:
ΔT---砼最大综合温差;
T0---入模温度;
T（t）---浇注一段时间t混凝土的绝热温升（℃）;
Y（t）---混凝土的收缩当量温差（℃）;
Th---混凝土稳定时的温度（℃）。
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