高温季节混凝土及大体积混凝土温度测量控制方案.pdf

高温季节普通混凝土和大体积混凝土高温季节普通混凝土和大体积混凝土温度测量及控制方案温度测量及控制方案1.1.概述概述新建衢州至宁德铁路（福建段）站前工程 5 标，位于福建省宁德市，地处东南沿海，属亚热带海洋性季风气候，夏季最高温度达到 40，地表最高温度达到 48。管段内有 3 条铁路线路通过，即正线 11.757km、上行客车疏解线7.070km、货车联络线 6.887km，全长共计 25.714km。其中隧道 4 座、桥梁 18座，混凝土约 40 万方。因此，控制高温季节普通混凝土和大体积混凝土的温度关键参数，防止混凝土内部产生较大的温度应力、杜绝混凝土结构出现裂缝，保证混凝土结构的整体性、耐久性至关重要。我部选取上行线岭后特大桥 16#墩（结构尺寸：长 6.8x 宽 3.8x 厚 0.56*高4.0 米）作为普通混凝土模型代表，原因是此墩为空心墩，最小结构尺寸小于 1米，代表了绝大多数普通混凝土结构物；黄坑尾大桥 6#台身（结构尺寸：长7.9x 宽 3.1x 高 2.0 米）作为大体积混凝土模型代表，原因是绝大多数大体积混凝土结构物尺寸与该台身相似。通过对上述两个混凝土代表模型从入模温度、芯部温度、拆模温差等关键参数及影响因子的温度测量，找出关键参数与影响因子之间的关系，有针对性的采取控制措施，并检测措施后的关键参数及影响因子的温度变化，评估温度控制效果，最终确定普通混凝土和大体积混凝土温度控制方案。2 2目的目的保证入模温度、芯部温度、拆模温差满足铁路混凝土工程施工质量验收标准TB 10424-2010 中第 6.4.5、6.4.9、6.4.10 等条款的要求。序号123关键参数入模温度芯部温度拆模温差温度（温差）不宜高于 30。不宜超过 60，最高不得大于 65。混凝土芯部与表面、表面与环境之间的温差不得大于20。备注-1-/103.3.关键参数与影响因子的测温方法关键参数与影响因子的测温方法序号关键参数影响因子混凝土拌合温度混凝土出站温度1入模温度混凝土运输温度大气环境温度混凝土介质温度2芯部温度混凝土入模温度水泥水化热温度混凝土芯部温度3拆模温差混凝土表面温度大气环境温度测温方法红外线测温仪红外线测温仪红外线测温仪JDC-2 型建筑电子测温仪红外线测温仪JDC-2 型建筑电子测温仪计算JDC-2 型建筑电子测温仪JDC-2 型建筑电子测温仪JDC-2 型建筑电子测温仪备注4.4.关键参数与影响因子的相互关系关键参数与影响因子的相互关系4.14.1 入模温度与影响因子的相互关系入模温度与影响因子的相互关系4.1.1 混凝土拌合温度混凝土拌合温度为搅拌机生产混凝土时的温度，通过原材料的温度与用量可以计算混凝土拌合温度，如表 4.1.1 混凝土拌合温度 C45 混凝土为 28.7。表 4.1.1混凝土拌合温度与混凝土出站温度的关系温度（）序号混凝土标号1234C45混凝土C40混凝土C35混凝土C30混凝土水泥40.440.741.138.4粉煤灰40.040.440.738.1河砂26.625.626.827.2石子26.524.626.727.4拌合水27.625.626.926.5混凝土混凝土拌合温度出站温度28.728.726.227.527.329.529.528.929.528.4例 1：以 C45 配合比计算混凝土拌合温度为：水泥 295kg、40.4，粉煤灰 126kg、40.0，河砂 661kg（含水率 4%）、26.6，石子 1126kg（含水率 0%）、26.5，外加剂4.21kg、35，水 160kg、27.6；为了计算方便，把粉煤灰和外加剂都算成水泥用量。骨 料 温 度 大 于0 时，c1=4.2，c2=0，则 混 凝 土 的 拌 合 温 度T0=0.9（mc*Tc+ms*Ts+mg*Tg）+4.2Tw（mw-ws*ms-wg*mg）+c1（ws*ms*Ts+wg*mg*Tg）-c2-2-/10（ws*ms+wg*mg）/4.2mw+0.9（mc+ms+mg），代 入 数 值T0=0.9（425*40.4+661*26.6+1126*26.5）+4.2*27.6（160-4%*661-0*1126）+4.2（4%*661*26.6+0*1126*26.5）-0（ws*ms+wg*mg）/4.2*160+0.9（425+661+1126）=28.7。4.1.2 混凝土出站温度混凝土出站温度为混凝土性能检测合格后出站时的温度，通过红外线测温仪测量，C45 混凝土出站温度平均值为 29.5，见表 4.1.1。可以看出，混凝土出站温度与混凝土拌合温度相差不大，略高于拌合温度，平均值大约高出 1.7左右。4.1.3 混凝土运输温度混凝土运输温度为混凝土罐车从甲地到乙地运输过程中罐体内的混凝土与搅拌罐相互摩擦而产生的温度，也包括罐体本身温度的影响。通过温度测量，可以得出混凝土运输温度比混凝土出站温度高出 1左右。4.1.4 大气环境温度大气环境温度受阳光照射与空气流动的影响比较大，我们避开了中午高温时段（高温季节中午时段不生产混凝土）实测了三个点的大气环境温度、钢筋温度、模板温度、混凝土介质温度及混凝土入模温度，如表 4.1.4 所示。表 4.1.4大气环境温度与混凝土入模温度的关系测温的时间、地点温度（）大气环境温度30.1钢筋温度28.429.728.428.428.728.528.728.626.426.8模板温度28.427.727.127.427.628.628.628.627.127.3混凝土介质温度28.729.028.829.228.926.926.826.825.025.5混凝土入模温度34.332.933.830.732.930.330.830.630.130.8序号1234平均值黄坑尾大桥C45、6#台身7月4日19:1030.030.229.830.028.528.528.527.628.6岭后特大桥C35、9#墩身67月7日平均值00:30578三乐特大桥C30、30#承-3-/10台 7 月 17 日平均值14:40（阴天）28.126.627.225.230.4从表 4.1.4 中可以看出，影响混凝土入模温度的最主要因数还是大气环境温度，大气环境温度高入模温度就高，大气环境温度低入模温度就低，大约高出大气环境温度 23。其它如钢筋温度、模板温度、混凝土介质温度等由于自身结构尺寸较小，混凝土入模前进行了洒水降温措施，因此对入模温度影响极小，可以忽略不计。4.1.5 混凝土介质温度混凝土介质温度由于洒水降温措施的影响，与混凝土入模温度相差较大，对混凝土入模温度影响极小，可以忽略不计。4.1.6 综合以上数据的分析，可以得出：混凝土入模温度混凝土拌合温度+3.04.0。混凝土入模温度大气环境温度+2.03.0。4.24.2 芯部温度与影响因子的相互关系芯部温度与影响因子的相互关系4.2.1 混凝土入模温度混凝土入模温度直接影响了芯部温度的高低，是芯部温度重要的影响因子。因此，降低混凝土入模温度是防止混凝土温度裂纹、甚至开裂的重要举措。混 凝 土 入 模 温 度 混 凝 土 拌 合 温 度+3.04.0 或 大 气 环 境 温 度+2.03.0。4.2.2 水泥水化热温度水泥水化热温度其实就是混凝土内部产生的温度，是芯部温度的主要影响因子，大约占了芯部温度的 60%。通过 C45 高标号混凝土的水泥水化热计算，可以得出水泥水化热温度为 40.9。T水泥水化热=0.90（W*Q/C）+F/50=0.90（295*330/0.963/2372）+126/50 =40.9W水泥用量 kg，295kgQ每千克水泥水化热量，330J/kg-4-/10C混凝土比热（J/kg.K）,一般取 C=0.963 J/kg.K混凝土的容重 kg/m3,2372 kg/m3F粉煤灰用量 kg，126kg4.2.3 混凝土芯部温度混凝土入模温度+水泥水化热温度。4.34.3 拆模温差与影响因子的相互关系拆模温差与影响因子的相互关系4.3.1 混凝土芯部温度拆模时，混凝土芯部开始降温前不得拆模。4.3.2 混凝土表面温度拆模时，混凝土芯部与表面、表面与环境之间的温差不得大于 20。4.3.3 大气环境温度拆模时，大风及气温急骤变化时不应拆模。5.5.关键参数与影响因子的测量与分析关键参数与影响因子的测量与分析5.15.1 上行线岭后特大桥上行线岭后特大桥 16#16#墩身的测量与分析墩身的测量与分析-普通混凝土代表模型普通混凝土代表模型5.1.1 混凝土温度测量与分析选取了空心薄壁结构的上行线岭后特大桥 16#墩身（长 6.8*宽 3.8*厚 0.56*高 4.0m）混凝土进行测量，测点布置见图 5.1.1。图 5.1.1测点布置图5.1.2 混凝土入模温度的实际测量结果为 32.6、31.9，略大于 30.0，经过使用井水降温、罐车加装保温膜等措施后，入模温度检测为 30.8、30.5，基本满足了混凝土入模温度的要求。5.1.3 通过上行线岭后特大桥 16#墩身芯部温度、表面温度及其温差的测量分析，可以看出芯部温度在 36h 后达到最高值 62.6，小于验标规定 65.0；拆-5-/10模温差最高值达到 17.5,小于验标规定 20.0。总之，该普通混凝土代表模型的芯部温度和拆模温差基本上都满足验标要求。见表 5.1.3 及图 5.1.3-1、图 5.1.3-2、图 5.1.3-3。表 5.1.3混凝土芯部温度、表面温度及其温差的关系温度（）测点开始时间延后4h延后8h45.433.312.1延后44h61.845.216.6延后12h47.936.811.1延后48h61.444.317.1延后16h51.040.610.4延后52h60.643.417.2延后20h53.442.011.4延后延后56h56h59.659.642.742.716.916.9延后24h55.643.412.2延后60h58.541.517.0延后28h58.843.815.0延后64h57.340.416.9延后32h61.644.517.1延后68h55.738.717.0延后延后36h36h62.662.645.145.117.517.5延后72h53.536.217.3芯部表面温差测点芯部表面温差09:3042.309:3032.109:3010.2开始时间延后40h09:3062.109:3045.609:3016.5图 5.1.31 芯部温度曲线图 5.1.32 表面温度曲线-6-/10图 5.1.33 温差曲线5.25.2 黄坑尾大桥黄坑尾大桥 6#6#台身的测量与分析台身的测量与分析-大体积混凝土代表模型大体积混凝土代表模型5.2.1 大体积混凝土温度测量选取了结构尺寸较大的黄坑尾大桥 6#台身（长7.9*宽 3.1*高 2.0m）混凝土进行测量，测点布置见图 5.2.1。图 5.2.1测点布置图5.2.2 混凝土入模温度的实际测量结果为 34.3、32.9、33.8、30.7（见表 4.1.4），略大于 30.0，经过使用井水降温、罐车加装保温膜、避开高温时段打灰等措施后，入模温度检测为 31.4、30.4、29.7、29.4，基本满足了混凝土入模温度的要求。5.2.3 通过黄坑尾大桥 6#台身芯部温度、表面温度及其温差的测量分析，可以看出混凝土芯部温度主要受水泥水化热温度的影响较大，大约在混凝土浇筑完成后 18h 达到 65，在 36h 达到最高值 72.2，在 96h 降到 65以下。混凝土表面温度主要受昼夜大气环境温度及模板温度的影响较大，基本上集中在-7-/103546之间。混凝土芯部温度与表面温度的温差最高值出现在浇筑完成后 36h达到 27，大部分集中在 2025之间，温差降到 20以下出现在 144h 之后。见表 5.2.3 及图 5.2.3-1、图 5.2.3-2、图 5.2.3-3。表 5.2.3混凝土芯部温度、表面温度及其温差的关系温度（）测点开始时间延后4h延后8h52.840.212.6延后44h71.646.225.4延后80h68.044.024.0延后116h60.136.8延后12h57.642.814.8延后48h71.546.225.3延后84h67.543.124.4延后120h59.736.5延后16h62.543.718.8延后52h71.345.925.4延后88h66.642.124.5延后124h59.136.5延后20h67.445.022.4延后56h71.045.825.2延后92h65.541.324.2延后128h58.636.2延后24h69.545.424.1延后60h70.945.525.4延后延后96h96h64.764.741.341.323.423.4延后132h58.035.9延后28h71.246.025.2延后64h70.545.225.3延后100h63.940.223.7延后136h56.935.8延后32h71.845.526.3延后68h69.844.525.3延后104h62.638.324.3延后140h55.835.7延后延后36h36h72.272.245.245.227.027.0延后72h69.044.224.8延后108h61.938.123.8延后延后144h144h55.355.335.435.4芯部表面温差测点芯部表面温差测点芯部表面温差测点芯部表面温差20:3048.620:3036.020:3012.6开始时间延后40h20:3071.920:3046.020:3025.9开始时间延后76h20:3068.220:3044.020:3024.2开始时间延后112h20:3061.120:3037.320:3023.823.323.222.622.422.121.120.119.919.9图 5.2.31 芯部温度曲线-8-/10图 5.2.32 表面温度曲线图 5.2.33 芯部温度与表面温度的温差曲线5.2.4 降低混凝土芯部温度的措施。5.2.4.1 降低混凝土拌合温度：选用低热水泥、减少水泥用量、增大粉煤灰用量，粉罐进行喷淋处理，改进骨料级配、使用含泥量少的河砂，砂石骨料及外加剂进行降温、遮阳、防晒处理，搅拌站的水尽量使用井水、适当加冰处理，使用缓凝高性能减水剂、强化保坍保水效果。5.2.4.2 降低混凝土出站温度：混凝土罐车涂刷白色防晒漆、避开炎热的白天浇筑混凝土。5.2.4.3 降低混凝土运输温度：混凝土罐车加装防晒保温膜、用水喷淋罐车外表面降温、避免混凝土到达现场后等待时间过长、运输混凝土罐车尽量停在阴凉处。5.2.4.4 降低大气环境温度：尽量安排傍晚或阴天浇筑混凝土，避开高温时段。-9-/105.2.4.5 降低混凝土介质温度：避免钢筋、模板、混凝土受到阳光直射及晒水降温。6.6.结论结论6.1 混凝土入模温度混凝土拌合温度+3.04.0或大气环境温度+2.03.0。6.2 混凝土芯部温度混凝土入模温度+水泥水化热温度。6.3 普通混凝土的芯部温度、拆模温差基本满足铁路混凝土工程施工质量验收标准TB 10424-2010 的要求。6.4 大体积混凝土还需强化降低入模温度及芯部温度的措施。6.5 大体积混凝土还需加装模板保温膜来提高混凝土表面温度、降低拆模温差。-10-/10