大橋邊墩承臺溫控報告

1、大榭二橋邊墩大體積混凝土大榭二橋邊墩大體積混凝土溫控報告溫控報告武漢理工大學(xué)2011年1月目錄1 邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計2 邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究3 邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析4 邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析5 冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議6 結(jié)論結(jié)論邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計1 項目簡介項目簡介 大榭二橋標(biāo)，榭西邊墩承臺長為25.6m、寬為8.7m、高

2、為3.5m，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)。為防止混凝土由水化熱溫升而產(chǎn)生溫度裂縫，以滿足設(shè)計要求，保證大橋的長期安全使用，受廣東長大大榭二橋合同項目經(jīng)理部的委托，武漢理工大學(xué)承擔(dān)了大榭二橋承臺混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計、溫控施工方案設(shè)計及現(xiàn)場監(jiān)控工作。邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計邊墩承臺及樁基礎(chǔ)平面圖邊墩承臺立面圖 邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計2 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計當(dāng)混凝土中水泥用量大時，其水化溫升高，收縮大，易產(chǎn)生溫度裂縫。為此，武漢理工大學(xué)采用密實骨架堆積法進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，從而達(dá)到了減少膠凝材料用量、提高混凝土耐久性和體積穩(wěn)定性的

3、目的。 密實骨架堆積設(shè)計法不僅可以優(yōu)化集料的組成級配，而且顯著增強(qiáng)了混凝土材料的結(jié)構(gòu)致密性以及耐久性能。邊墩承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計 3 大榭二橋邊墩承臺配合比設(shè)計大榭二橋邊墩承臺配合比設(shè)計 通過密實堆積計算過程，得出配制高性能大體積混凝土的水泥、粉煤灰、礦粉、水、砂及粗集料的用量，確定承臺大體積混凝土的初步基準(zhǔn)配合比，再根據(jù)混凝土配合比的驗證試驗，最終確定如下的混凝土最優(yōu)化配合比。水（kg/m3）水泥（kg/m3）粉煤灰（kg/m3）礦粉（kg/m3）砂（kg/m3）石（kg/m3）減水劑（kg/m3）初凝時間(h)塌落度(cm)抗壓強(qiáng)度(MPa)0h1h7d28d1361551751

4、1080510004.817222038.452.1 優(yōu)化設(shè)計采用粉煤灰超量取代部分水泥和礦粉，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下大幅降低混凝土的水化升溫，抑制大體積混凝溫度裂縫的產(chǎn)生。邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究 高性能混凝土的優(yōu)良耐久性，主要包括滲透性、抗硫酸鹽侵蝕、抗凍性、堿-骨料反應(yīng)、耐磨性和抗碳化性等。 1 抗裂性能研究抗裂性能研究 我國最新的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南中推薦了笠井芳夫提出的混凝土(砂漿)早期抗裂性測試方法，本試驗采用了此方法。 混凝土早期平板開裂觀測結(jié)果標(biāo)號初裂時間/h裂縫最大寬度/mm裂縫平均開裂面積/mm2單位面積裂縫數(shù)目/根m-2

5、單位面積的總開裂面積/mm2評定等級C40132135175130805邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究 2 抗?jié)B性能研究抗?jié)B性能研究 快速氯離子滲透試驗本實驗采用RCM法測定混凝土中Cl-1非穩(wěn)態(tài)快速遷移的擴(kuò)散系數(shù)，定量評價混凝土抗Cl-1的擴(kuò)散能力。 Cl-1擴(kuò)展系數(shù)試驗結(jié)果標(biāo)號Cl-1擴(kuò)散系數(shù)(10-12m2/s)28d56dC402.91.4邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究 3 抗凍性能研究抗凍性能研究 快凍法試驗本試驗參照普通混凝土抗凍性能試驗，采用快凍法，以混凝土試件所經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)指標(biāo)為抗凍標(biāo)號。 承臺C40混凝

6、土抗凍試驗結(jié)果 檢測項目200次循環(huán)300次循環(huán)123123標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度(MPa) 51.853.452.654.153.854.7凍融循環(huán)后強(qiáng)度(MPa) 46.147.547.844.543.945.2強(qiáng)度損失() 11.110.99.117.718.417.4質(zhì)量損失() 1.41.51.83.53.13.4抗凍標(biāo)號 F 300試件外觀 完整、無脫落碎塊 完整、無脫落碎塊 邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究 4 抗硫酸鹽侵蝕研究抗硫酸鹽侵蝕研究 抗硫酸鹽侵蝕試驗本試驗采用混凝土長期性能和耐久性能試驗方法(GBJ82-85)中介紹的方法，定量評價混凝土抗硫酸鹽

7、侵蝕能力。 混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗標(biāo)號抗壓強(qiáng)度(MPa)抗侵蝕系數(shù)對比件侵蝕件C4053.452.698.5%邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究邊墩承臺大體積混凝土各向性能研究5 邊墩承臺大體積混凝土施工現(xiàn)場性能實測結(jié)果邊墩承臺大體積混凝土施工現(xiàn)場性能實測結(jié)果現(xiàn)場留樣混凝土實測結(jié)果抗壓強(qiáng)度(MPa)劈裂抗拉強(qiáng)度(MPa)坍落度(cm)7d28d7d28d0h1h38.452.12.73.319.518邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析 1 有限元分析建模有限元分析建模 于施工前期運(yùn)用大型有限元分析軟件ANSYS對大榭二橋邊墩承臺C40大體積混凝土澆注過程中的溫度

8、場變化進(jìn)行模擬分析，通過分析結(jié)果確定出相關(guān)施工方案及養(yǎng)護(hù)方案。邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析 2 邊墩承臺大體積混凝土溫度計算結(jié)果邊墩承臺大體積混凝土溫度計算結(jié)果 邊墩承臺大體積混凝土溫度分析云圖： 承臺第3天水化熱溫度云圖(單位：) 邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析承臺第7天水化熱溫度云圖(單位：) 承臺第28天水化熱溫度云圖(單位：) 邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析邊墩承臺大體積混凝土水化熱仿真分析3 邊墩承臺大體積混凝土溫度分析結(jié)果邊墩承臺大體積混凝土溫度分析結(jié)果 通過有限元分析，邊墩承臺混凝土最高溫度、最大溫

9、差見下表。最高溫度()最大溫差()邊墩承臺51.923.7邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 1 監(jiān)測方案監(jiān)測方案 為做到信息化施工，真實反映各層混凝土的溫控效果，以便出現(xiàn)異常情況及時采取有效措施，施工過程中對混凝土進(jìn)行了相關(guān)溫度監(jiān)測。測點布置平面示意圖見下圖。邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 2 邊墩承臺大體積混凝土溫度監(jiān)測結(jié)果邊墩承臺大體積混凝土溫度監(jiān)測結(jié)果 邊墩承臺大體積混凝土邊點溫度、最高點溫度、斷面平均溫度、內(nèi)表溫差、中心點溫度經(jīng)時曲線下圖所示。邊墩承臺大體積混凝土一次性澆筑方量為780m3，在未進(jìn)行預(yù)埋冷

10、卻水管施工的情況下，升溫階段持續(xù)5天，最高溫度為53.1 ，斷面最高平均溫度為50.5 ，最大內(nèi)外溫差為22.1。 邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 3 邊墩承臺大體積混凝土應(yīng)力分析邊墩承臺大體積混凝土應(yīng)力分析 通過上述監(jiān)測結(jié)果調(diào)整混凝土水化放熱特征數(shù)據(jù)采用有限元軟件再次匹配進(jìn)行溫度應(yīng)力模擬，從而得出不同齡期下大體積混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力水平。應(yīng)力模擬結(jié)果見下圖： 承臺第3天應(yīng)力云圖(單位：MPa) 邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 承臺第7天應(yīng)力云圖(單位：MPa) 承臺第28天應(yīng)力云圖(單位：MPa) 邊墩承臺大

11、體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊墩承臺大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)分析承臺混凝土最大拉應(yīng)力表（MPa） 由上述分析結(jié)果以及混凝土相關(guān)力學(xué)性能可知，經(jīng)配合比優(yōu)化設(shè)計后的邊墩承臺大體積混凝土其澆筑后各齡期下的溫度應(yīng)力均小于其各齡期下混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度，且具有較高安全系數(shù)，滿足相關(guān)設(shè)計要求。澆筑完成時間第3天第7天第28天混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度2.72.93.3混凝土內(nèi)最大拉應(yīng)力0.420.751.04冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議1 邊墩承臺大體積混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)狀況邊墩承臺大體積混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)狀況 （1）介于大榭二橋邊墩承臺大體積混凝土施工于冬季進(jìn)行，為預(yù)防寒冷天氣對承臺混凝土養(yǎng)護(hù)

12、造成不良影響，施工方于澆筑前即提前預(yù)備土工布、地毯等混凝土養(yǎng)護(hù)用材料。 （2）由于受場地條件的影響，本次邊墩承臺無法采取頂面蓄水養(yǎng)護(hù)措施。待澆筑完成，混凝土表面收光完成后，立即使用地毯覆蓋，利用地毯吸水性能較好的特點，采取于地毯表面灑水保濕的方式，進(jìn)行大體積混凝土養(yǎng)護(hù)。 （3）本次邊墩承臺大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間遇大幅降溫天氣，為避免環(huán)境氣溫驟降對模板外側(cè)混凝土造成的不利影響，施工方使用土工布對側(cè)邊模板進(jìn)行了保溫包裹，同時采取在土工布與模板間架設(shè)太陽燈的方式，對邊部混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。由大體積混凝土控溫監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，此種養(yǎng)護(hù)方式效果明顯，對邊部混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)起到了良好作用。冬季大體積混凝土施工養(yǎng)

13、護(hù)建議冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議2 冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)建議（1）由于大榭二橋邊墩、錨墩、承臺等大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工于冬季進(jìn)行，為避免冬季寒冷天氣對表面混凝土產(chǎn)生較大影響，致使大體積混凝土內(nèi)外溫差過大，澆筑前應(yīng)準(zhǔn)備好后期混凝土養(yǎng)護(hù)用麻袋、土工布或棉被等材料。（2）各層混凝土澆筑完之后立即用濕麻袋覆蓋混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一方面避免塑性收縮導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，另一方面起到保溫的作用，待上層混凝土頂面待混凝土終凝后應(yīng)進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深度10-20cm。（3）當(dāng)遇到寒潮時，混凝土各面應(yīng)進(jìn)行表面保溫覆蓋，建議作法如下：在混凝土表面覆蓋兩層麻袋，上面再包一層塑料薄膜，并適當(dāng)推遲混凝土的拆模時間（澆筑完成后45天后拆模），拆模后涂刷養(yǎng)護(hù)液并及時保溫覆蓋。結(jié)論結(jié)論(1)武漢理工大學(xué)采用密實骨架堆積設(shè)計方法對大榭邊墩承臺大體積混凝土的配合比進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，利用高摻粉煤灰和礦粉取代部分水泥，降低了混凝土的水化溫升，提高了混凝土的耐久性能和長期力學(xué)性能。(2)施工前期采用有限元分析軟件對邊墩承臺大體積混凝土內(nèi)溫度場和溫度應(yīng)力場進(jìn)行計算，驗證了取消冷卻水管進(jìn)行施工的可行性。對比澆筑