C20~C50大體積混凝土溫度控制方案報告16篇4

武漢理工大學(xué)二0一二年四月大體積混凝土裂縫控制技術(shù)1研究背景目前橋梁工程中廣泛運用的大體積混凝土，常會因為施工期間(配合比設(shè)計、入模溫度、養(yǎng)護措施等因素)控制不當(dāng)而產(chǎn)生大量溫度裂縫，致使影響工程質(zhì)量。實際工程中通常采用預(yù)埋冷卻水管通水來降低大體積混凝土的升溫峰值，減小內(nèi)表溫差，進行溫控。但是這種方式在實際施工中控制不當(dāng)也會產(chǎn)生溫度裂縫降低耐久性能。眾多工程實踐表明：冷卻水管會存在壓漿不實的問題，水、有害離子和空氣容易滲入進去，導(dǎo)致金屬冷卻水管銹蝕，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性冷卻水管用量較大，增大工程成本，現(xiàn)代橋梁的建設(shè)條件及存在環(huán)境越來越惡劣。高鹽分、高流速、高含沙量對橋梁承臺混凝土的沖刷造成磨蝕，影響其使用壽命。1研究背景橋梁大體積混凝土裂縫控制技術(shù)通過探明不同入模溫度下膠凝材料體系的水化放熱特性曲線和結(jié)合不同結(jié)構(gòu)部位大體積混凝土的特點，通過引入計算機有限元分析方法，將工程實際概況導(dǎo)入軟件進行匹配計算，利用密實骨架堆積原理形成針對不同結(jié)構(gòu)形式的最佳混凝土配合比設(shè)計方法，從而實現(xiàn)取消冷卻水管施工，達到抑制橋梁大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫產(chǎn)生，滿足低溫升、高抗?jié)B、耐沖磨、水下不分散的要求，并實現(xiàn)降低工程造價，提高結(jié)構(gòu)使用壽命的目的。2開發(fā)的大體積裂縫控制技術(shù)

針對橋梁的承臺、錨錠、索塔、沉井等各部位大體積混凝土服役環(huán)境，進行大體積混凝土低溫升梯度設(shè)計與綜合抗裂技術(shù)研究，取得如下的研究成果：（1）建立大體積混凝土開裂敏感性試驗與評價方法，開發(fā)低溫升高抗裂大體積混凝土的增韌、增穩(wěn)技術(shù)，提出低溫升抗裂大體積混凝土的配合比設(shè)計方法和控制指標(biāo)；（2）針對沉井部位混凝土易遇水分散的特點，開發(fā)適用于水下大體積混凝土的抗水分散劑，并利用其制備出具有抗水分散、自密實、低溫升抗裂性能的大體積混凝土；（3）針對承臺部位混凝土易受水沖磨的特點，設(shè)計并制備出邊部耐沖磨高抗裂混凝土，中部低溫升混凝土的梯度結(jié)構(gòu)，提出了抗?jié)B耐沖磨抗裂梯度大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工方法；（4）針對索塔部位實心段大體積混凝土超高、超遠距離泵送且標(biāo)號較高（C50）、水化溫升比較高易造成內(nèi)外溫差較大、自收縮比較大、易開裂的特點，制備出抗裂耐久、工作性能優(yōu)良的高性能混凝土；（5）提出橋梁各部位大體積混凝土施工質(zhì)量評價體系，制定相應(yīng)施工工藝及質(zhì)量控制技術(shù)指南。（1）不同強度等級低溫升抗裂大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計及耐久性能密實骨架堆積法設(shè)計法原理：密實骨架堆積原理是通過尋求混凝土中的粗細(xì)集料的最大容重來尋找最小空隙率，通過曲線擬合可以得出骨料間的最佳比例，使得制備出的混凝土有較好的工作性、較高的強度、優(yōu)良的耐久性和經(jīng)濟性。方法：密實堆積設(shè)計是通過礦物摻和料填充細(xì)集料空隙、礦物摻和料和細(xì)集料的混合物填充粗集料之間的空隙來實現(xiàn)最小空隙率Vv，再利用Vv控制混凝土中的水泥漿體用量Vp，從而達到減少混凝土中水泥用量和單位用水量。漿量Vp與空隙Vv、集料表面積s（含粉煤灰）和漿量厚度t之間的關(guān)系為：Vp=Vv+s×t=N×Vv，依據(jù)強度和耐久性要求設(shè)定水膠比，借鑒普通混凝土的水膠比取值，C30混凝土的水膠比可在0.36～0.40之間選取，C40混凝土的水膠比在0.32~0.36之間選取，C50混凝土的水膠比在0.28~0.32之間選??；最后再求出拌和水量。（1）不同強度等級低溫升抗裂大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計及耐久性能技術(shù)措施：1）采用密實骨架堆積法來進行大體積混凝土配合比設(shè)計，通過摻礦物摻合料減少水泥用量，降低混凝土水化溫升、內(nèi)外溫差及其帶來的溫度應(yīng)力，避免產(chǎn)生溫度裂縫，提高混凝土耐久性和體積穩(wěn)定性。2）摻加具有減縮、增韌的聚合物外加劑，減少混凝土的收縮，提高混凝土的抗裂性能。大板抗裂試驗混凝土抗?jié)B試驗Cl?擴散系數(shù)試驗混凝土抗凍實驗大體積混凝土推薦配合比（kg/m3）嘉紹大橋大體積混凝土的性能標(biāo)號坍落度（mm）抗壓強度（MPa）抗?jié)B等級抗凍等級氯離子滲透系數(shù)（×10-12m2/s）0h1h3d7d28dC3022020019.832.545.8P18F3002.0C4022020023.537.952.1P20F3001.5C5021019529.647.659.3P25F3001.0標(biāo)號水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑減縮增韌劑C301429615916379510553.84.2C4014514014014078010604.734.3C5015023013012077010505.284.8低溫升抗裂混凝土與普通混凝土收縮對比結(jié)果標(biāo)號水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑減縮增韌劑C30（抗裂）1429615916379510553.84.2C50（抗裂）15023013012077010505.284.8C30（普通）158290100/79510553.8/C50（普通）15040080/75010705.8/標(biāo)號3d7d28d60d180dC30（抗裂）59113174233286C30（普通）82168231304382C50（抗裂）88143.230293369C50（普通）128204299346458（2）抗沖磨大體積混凝土配合比設(shè)計極其性能

現(xiàn)狀：構(gòu)件所處環(huán)境含沙量大，流速急，混凝土表面沖刷磨損和融蝕破壞嚴(yán)重。措施一：通過基于密實骨架堆積方法并優(yōu)化膠凝材料漿體的組成，提高漿體和骨料間的界面粘結(jié)特性，提高混凝土自身耐沖磨特性.

措施二：在混凝土中摻入經(jīng)特殊處理的高強聚丙烯仿鋼纖維，在其內(nèi)部構(gòu)成一亂向支撐體系，產(chǎn)生有效的多向二級加強效果，賦予了混凝土一定的韌性，改善混凝土的抗裂性能及抗沖磨性能?？箾_大體積磨混凝土性的配合比與能抗沖磨混凝土土配合比（Kg/m3）抗沖磨混凝土性能編號坍落度/mm抗壓強度劈裂抗拉強度抗沖磨強度/kg/h.m20h2h7d28d7d28d122020037461.83.31.92221518535451.93.51.43322018531422.13.60.98421019036522.94.30.81521018029402.03.41.23編號CF礦粉硅灰砂石減水劑水高強聚丙烯仿鋼纖維1160120140/77510704.5146/2160120140/77510704.514623160120140/77510704.5146441501101402077510704.914645160120140/77510704.51466通過優(yōu)化設(shè)計計后的抗沖磨磨大體積混凝凝土抗裂性能能、抗?jié)B性能能優(yōu)異，并且且抗沖磨性能能顯著提高。。各組混凝土其其他性能編號抗裂性能（平板法）初凝時間/h氯離子滲透系數(shù)/×10-12m2/s1Ⅲ201.42Ⅲ221.33Ⅳ241.14Ⅳ240.95Ⅲ241.2抗沖磨混凝土配合比比（Kg/m3）編號CF礦粉砂石減水劑水聚丙烯纖維316012014077510704.51464515013014077510704.51454617011014077510704.51484718010014077510704.51514抗沖磨混凝土性能編號坍落度/mm抗壓強度劈裂抗拉強度抗沖磨強度/kg/h.m20h2h7d28d7d28d322520031422.13.60.98522021028382.03.31.21622219033452.23.70.91723018534482.23.80.85膠凝材料的用用量對抗沖磨混凝土性能的的影響（3）水下不分散散混凝土的配配合比設(shè)計及及其性能研究究A、由纖維素類類水溶性聚合合物羥乙基纖纖維素作為抗抗水分散主劑劑，復(fù)配無機機增粘保水組組分和緩凝組組分，研制出出適用于水下下抗分散大體體積混凝土的的專用外加劑劑WHT-1。B、通過對抗水水分散劑及膠膠凝材料用量量的影響分析析，設(shè)計出適適合施工要求求的水下不分分散、自密實實、低溫升、、高抗裂性能能的混凝土配配合比。水下不分散混混凝土配合比比設(shè)計（1）抗水分散劑劑的摻量水下下不分散混凝凝土性能的影影響編號CFUEA砂大石小石水PCWHT%1210170407489691081554.20.22210170407489691081554.20.43210170407489691081554.20.6水下不分散混混凝土性能編號坍落度/mm擴展度/mm7d抗壓強度水陸比28d抗壓強度水陸比0h2h0h2h水中陸地水中陸地125020065060024.331.20.7829.736.70.81224018063057026.631.30.8532.637.10.88321015060053026.531.20.8532.336.80.88水下不分散混混凝土配合比比（Kg/m3）配合比用量不不變的情況下下，隨著抗水水分散劑摻量量的增加，水水下不分散混混凝土的初始始坍落度逐漸漸變小，并且且坍落度損失失快；另外，，隨著抗水分分散劑摻量的的增加，水下下不分散混凝凝土的水陸強強度先增大，，摻量增到0.6%時，水陸強度度比基本不變變；所以，綜綜合水下不分分散混凝土的的工作狀態(tài)和和經(jīng)濟效益，，優(yōu)選抗水分分散劑最佳摻摻量4%。（2）膠凝材料的的用量對水下下不分散混凝凝土性能的影影響水下不分散混混凝土性能水下不分散混混凝土配合比比（Kg/m3）膠凝材料總用用量不變時，，隨著水泥用用量增加和粉粉煤灰用量降降低，需水量量不斷增加才才能保證水下下不分散混凝凝土工作狀態(tài)態(tài)和經(jīng)時工作作狀態(tài)保持一一致。由于抗抗水分散劑、、高效減水保保塑劑和基本本配合比沒有有變化，7d、28d水水陸強度比基基本不變，均均滿足設(shè)計要要求；在此，，考慮封底混混凝土為C30高性能混混凝土，優(yōu)選選配合比4進進行研究。編號CFUEA砂大石小石水PCWHT%2210170407489691081554.20.44230150407489691081574.20.45250130407489691081594.20.4編號坍落度/mm擴展度/mm7d抗壓強度水陸比28d抗壓強度水陸比0h2h0h2h水中陸地水中陸地224018063057026.631.30.8532.637.10.88423518562056029.934.80.8636.341.20.88524018563056530.335.60.8537.042.10.88（4）承臺低溫升升抗裂大體積積混凝土梯度度結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)材料復(fù)合合設(shè)計原理，，設(shè)計采用在在大體積混凝凝土的邊部采采用通過增韌韌增穩(wěn)技術(shù)制制備出高韌性性抗裂耐磨混混凝土，中部部采用低溫升升高抗裂混凝凝土，形成連連續(xù)（無冷縫縫）的高抗裂裂大體積混凝凝土梯度結(jié)構(gòu)構(gòu)。在低溫升高抗抗裂混凝土+高韌性抗裂耐耐磨混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)形式的組組合下，通過過優(yōu)化設(shè)計兩兩種混凝土材材料的不同厚厚度及布置形形式，既降低低了內(nèi)表溫差差，減小了整整體的溫度應(yīng)應(yīng)力水平，又又增強了溫度度梯度最大處處—邊部混凝土的的抗裂性能，，最終形成了了一種混凝土溫溫度及抗裂特特性梯度變化化的橋梁大體體積混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。梯度結(jié)構(gòu)側(cè)剖剖圖梯度結(jié)構(gòu)俯視視圖19三、研究成果果部分工程應(yīng)用實例在工程應(yīng)用當(dāng)當(dāng)中，本課題題取消了冷卻卻水管，加速速了施工進度度，減少工程程造價，而且且混凝土沒有有產(chǎn)生裂縫，，具有優(yōu)良的的抗碳化、抗抗氯離子滲透透、抗凍等耐耐久性能。在施工當(dāng)中，，承臺大部分分采用一次性性澆筑，在澆澆筑過程當(dāng)中中采用分層澆澆筑。在混凝凝土初凝之前前噴霧養(yǎng)護，，初凝之后蓄蓄20cm水養(yǎng)護，4~5d后拆模。贛州贛江大橋橋承臺水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑減縮增韌劑15415017012077010863.963.5贛州贛江公路路大橋為特大大橋，全長1073米，主跨為408米地錨式懸索索橋，引橋為為連續(xù)梁橋。。該橋東、西西兩岸承臺各各自分上下游游兩部分，承承臺單個尺寸寸直徑為19.5m，高為5m，屬大體積混混凝土結(jié)構(gòu)。。采用C35大體積混凝土土.抗壓強度(MPa)劈裂抗拉強度(MPa)坍落度/擴展度(cm)抗?jié)B等級氯離子擴散系數(shù)7d28d90d7d28d0h1h31.649.359.12.53.519.518P181.0×10-12混凝土最高溫溫度53℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于20℃，在取消冷卻卻水管下,沒有產(chǎn)生溫度度裂縫。贛州贛江大橋橋錨錠錨塊混凝土為為C30強度等級,總計46700m3。強度等級各組分用量（kg/m3）坍落度（mm）抗壓強度(MPa)水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90dC3015012015015079010903.5718516527.743.063.2C30混凝土斷面最最高溫度51℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于18℃，在取消冷卻卻水管條件下下,沒有產(chǎn)生溫度度裂縫,僅冷卻水管就就節(jié)約100多萬元.氯離子擴散系系數(shù)為1.4×10-12m2/s天興洲大橋水灰比各材料用量（kg/m3）坍落度抗壓強度（MPa,d）水水泥砂碎石粉煤灰728900.45173231759114016520031.743.2C30承臺混凝土配配合比在承臺混凝土土澆筑和養(yǎng)護護過程中，采采用優(yōu)化后的的混凝土以及及合理的溫控控措施，所控控的承臺施工工質(zhì)量良好，，混凝土斷面最最高溫度55℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于25℃，溫控效果良良好，沒有產(chǎn)生溫度度裂縫。中鐵十二局天天興洲大橋標(biāo)標(biāo)段橋墩承臺臺主要有三種種尺寸類型，，分別為：029-045、067-070墩承臺平面尺尺寸為21m×10.8m，高3.5m，046-049承臺平面尺寸寸為21m×11.6m，高4m，050×061墩承臺平面尺尺寸為23.1m××15.3m，高5m，均屬于大體積混凝土土。氯離子擴散系系數(shù)1.8×10-12m2/s東沙大橋東沙特大橋主主塔承臺長28m、寬19m、厚6m，混凝土標(biāo)號號為C30，共3092m3，屬于典型的的大體積混凝凝土施工。。各組分用量（kg/m3）初凝時間（h）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d16013014014073811078.342522.01926.045.866.2混凝土斷面最最高溫度49℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于25℃，未產(chǎn)生溫度度裂縫。氯離子擴散系系數(shù)為：1.3×10-12m2/s黃埔大橋南錨錨錠底板廣州珠江黃埔埔大橋南錨錠錠底板屬于大大體積混凝土土結(jié)構(gòu)物，基基坑底板為直直徑70.6m、高高5m的混混凝凝土土圓圓柱柱體體，，混混凝凝土土為為C30微膨膨脹脹混混凝凝土土，，混凝凝土土總總方方量量為為19899m3各組分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）氯離子擴散系數(shù)水水泥粉煤灰礦粉膨脹劑砂石減水劑0h1h7d28d90d1751401401203070810628.121.5182946681.0×10-12混凝凝土土斷斷面面最最高高溫溫度度55℃℃，溫控控效效果果良良好好，，沒沒有有產(chǎn)產(chǎn)生生溫溫度度裂裂縫縫。。黃埔埔大大橋橋南南錨錨錠錠基基坑坑填填芯芯各組分用量（kg/m3）初凝時間（h）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）抗?jié)B等級水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d1751001501007501009530211818.836.557.8P18混凝凝土土斷斷面面最最高高溫溫度度52℃℃，最大大內(nèi)內(nèi)表表溫溫差差均均小小于于25℃℃，溫控控效效果果良良好好，，沒沒有有產(chǎn)產(chǎn)生生溫溫度度裂裂縫縫廣州州珠珠江江黃黃埔埔大大橋橋南南錨錨錠錠基基坑坑填填芯芯混混凝凝土土為為C20強度度等等級級，，澆筑筑總總方方量量為為44900m3氯離離子子滲滲透透系系數(shù)數(shù)為為2.0××10-12m2/s廣州州珠珠江江黃黃埔埔大大橋橋南南錨錨錠錠頂頂板板編號各組分用量（kg/m3）初凝時間（h）坍落度cm抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d116514014014073810628.12122.01928.54363.8廣州州珠珠江江黃黃埔埔大大橋橋南南錨錨錠錠頂頂板板屬屬于于大大體體積積混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物，，基基坑坑頂頂板板混混凝凝土土為為C30強度度等等級級，，混凝凝土土澆澆筑筑總總方方量量17418m3混凝凝土土斷斷面面最最高高溫溫度度49℃℃，最大大內(nèi)內(nèi)表表溫溫差差均均小小于于25℃℃，溫溫控控效效果果良良好好，，沒沒有有產(chǎn)產(chǎn)生生溫溫度度裂裂縫縫。。氯離離子子滲滲透透系系數(shù)數(shù)為為1.3××10-12m2/s陽邏邏大大橋橋陽邏邏長長江江大大橋橋北北錨錨塊塊，，長70.5m，寬寬54.0m，高高46.0m，混混凝凝土土強強度度等等級級分分別別為為C30，屬屬大大體體積積混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物，，混凝凝土土方方量量為為80418.4m3。水(kg/m3)水泥(kg/m3)礦粉(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)石(kg/m3)減水劑(kg/m3)坍落度(cm)氯離子擴散系數(shù)0h2h17012014014072810959.021.5171.45×10-12混凝凝土土斷斷面面最最高高溫溫度度53℃℃，最最大大內(nèi)內(nèi)表表溫溫差差均均小小于于25℃℃，溫溫控控效效果果良良好好，，沒沒有有產(chǎn)產(chǎn)生生溫溫度度裂裂縫縫。。廣州州珠珠江江黃黃埔埔大大橋橋后后錨錨塊塊廣州州珠珠江江黃黃埔埔大大橋橋后后錨錨塊塊屬屬于于大大體體積積混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物，，錨錨塊塊最長32.0m，寬26.25m，高31.17m，混凝土強度度等級為C30。錨塊混凝土土總方量約為為：C30混凝土41720m3各組分用量（kg/m3）初凝時間（h）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d16514014014073810628.12122.01928..54364.1混凝土斷面最高溫度度49℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于25℃，溫控效果良好好，沒有產(chǎn)生生溫度裂縫。。氯離子滲透系系數(shù)為1.3×10-12m2/s廣州珠江黃埔埔大橋塔座各組分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d1752201101007651043720.515365575.3混凝土斷面最高溫度度59℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于25℃，溫控效果良好好，沒有產(chǎn)生生溫度裂縫。。廣州珠江黃埔埔大橋塔座屬屬于大體積混混凝土結(jié)構(gòu)物物，棱臺形底底長19m,寬19m,高5m。上、下游塔塔座混凝土方方量均為582m3，共計1164m3。氯離子滲透系系數(shù)為1.4×10-12m2/s雅西高速公路路全線承臺大大體積混凝土土設(shè)計雅西高速公路路:例如黑石溝大大橋2號承臺，臘八八斤10號、11號承臺，承臺臺尺寸為：長24.5m，寬20.5m，高5m，采用該技術(shù)方方案，取消冷冷卻水管，承臺大體積混混凝土內(nèi)部最最高溫升48.9℃，入模溫度25℃，節(jié)約了工期期和成本（每每方混凝土節(jié)節(jié)約30元，每個承臺臺混凝土節(jié)約約6萬元左右，冷冷卻水管節(jié)約約5萬元左右，每每個承臺共計計節(jié)約工程造造價11萬元），工程程應(yīng)用效果良良好，混凝土土未產(chǎn)生溫度度裂縫和收縮縮裂縫。水水泥Ⅱ級粉煤灰砂石減水劑（kg/m3）坍落度cm抗壓強度MPa凝結(jié)時間h氯離子擴散系數(shù)聚羧酸系0h1h7d28d90d初凝15022017079610993.52018234161211.3×10-12嘉紹跨江大橋橋承臺各組分用量（kg/m3）坍落度（cm）抗壓強度（MPa）水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑0h1h7d28d90d1429615916379510554.220.515244363.2入模溫度為35℃，混凝土斷面最最高溫度61℃，最大內(nèi)內(nèi)表溫差均小小于20℃，，溫控效果良好好，沒有產(chǎn)生生溫度裂縫。。嘉紹跨江大橋橋?qū)儆诖篌w積積混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)物，圓形直直徑40米，高6米。分兩層澆澆注，混凝土方量為為7500方。贛江石虎塘航航電樞紐工程程石虎塘航電樞樞紐工程泄洪洪閘底板及閘閘墩，船閘底底板與上下閘閘首結(jié)構(gòu)斷面面尺寸與實體體尺寸均超過過1m，混凝土一次次澆注量大，，屬于典型的的水工大體積積混凝土。C30混凝土入模溫溫度在30℃時最高溫度47℃，最大內(nèi)表溫溫差均小于20℃，溫控效果良良好，沒有產(chǎn)產(chǎn)生溫度裂縫縫。編號標(biāo)號各組分用量（kg/m3）水水泥粉煤灰礦粉砂小石（5-20mm）中石(20-40mm)大