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7 6 低温建筑技术 2 0 1 0年第 1 期( 总第 1 3 9期) 悬索桥重力式锚碇大体积混凝土温度控制 阮有力 ( 1 长 沙理工大学 。 长沙4 1 0 0 7 6 ； 2 贵州省桥梁工程总公司。 贵阳5 5 0 0 0 1 ) 【 摘要】 从原材料角度分析了影响悬索桥锚碇大体积混凝土温度上升的内部因素， 由此得出大体积混凝 土的原材料选择原则与配合比设计阶段降低混凝土内部温升的方法。同时， 通过施工实测分析大体积混凝土的 温度发展 变化历程 ， 温度发展变化规律与实际工程应用的效果， 总结 出大体积混凝土温控经验。 【 关键词】 大体积混凝土； 水化温升 ； 温度控制 【 中图分类号】 T U ? 5 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 7 6 0 3 混凝土工程 针对桥 梁大体 积混凝 土方 向 的研 究 工作 目前 尚不 系统 ， 质 量事故频 出 ， 在 悬索桥 的重力 锚碇大体 积 混凝 土工 程 中， 由于 浇筑 混 凝 土体 积量 大 ， 动辄上 万立方 米 ， 混凝 土的温度 控制 科学研 究工 作尤为紧迫。结合实际工程应用， 对大体积混凝土内 部温度 影响 因素进行 控制 ， 以期达 到 优化 混凝 土 配 比、 保证混凝 土质量 的效果 ， 为探 讨 大体积 混凝土 温 度控制奠 定基础 ， 并为今 后大 型基础施 工 ， 特 别是悬 索桥重力 锚碇大 体积混凝 土施工 研究 提供 可靠的理 论与实践依据 。 1 原材 料 本研究采用乌蒙 山牌 P 0 3 2 5水泥 ； 人工机 制破 碎砂 ， 细 度 模 数 2 5 6 ， n区 中 砂 ； 石 灰 岩 碎 石 ， 5 3 1 5 m m连续级配 ， 其中 5l O m m占 4 0 ， 1 O一 3 1 5 m m 占6 o ； 工 级 粉煤灰 ， 需水量 比 9 4 ， 2 8 d 抗 压强度 比 9 6 ； 复配缓凝泵送剂。 2 原材料对大体积混凝土水化温升的影响 在大体积混凝 土施工 中， 控制 和降低混凝 土结 构 中心水化 温度峰值是 防止 温度裂 缝的关键 ， 混凝 土水 化温升 变化 的影响因素主要 包括原 材料 、 混凝 土结 构 尺寸 、 浇筑季 节与环境条件 、 施工工艺 、 保 温与控温养 护措施 等 J 。只有 清楚地 知晓与理 解这 些 内因与外 因对混凝土温升 的影响规律 ， 才能在混凝 土的设计与 施工中进行有 的放矢 的温度 控制。本 文 主要 从影 响 混凝土温升的内部因素角度， 进行了试点工程大体积 混凝土的配合 比优化设计 ， 得 到一组最佳配合 比指导 工程施工 。 2 1 水泥对水化温升的影响 水泥型号、 矿物组成和细度对大体积 混凝土 的内 部水化温升有 直接 的影响 。硅 酸盐水 泥 的主要 矿物 成份的水化 放 热量与在水 泥 中的 比例 范 围如 表 2所 示 。一般说 来 ， 配制大 体积混 凝土 用 的水 泥 ， GA与 s 的含量应低， C 2 s 含量高； 不合适选用高细度的水 泥； 混凝土水化温升与单方混凝土的水泥用量成正 比； 选用早强水泥或等 级标号较高 的高放热水 泥必须 在混凝土配合 比 中降低 水 泥用量 及大力掺 加粉煤 灰 类的矿物掺合料。 2 2 水灰比对水化温升的影响 W C的变化对于混 凝土 的水 化温升也存在影响 。 当 W C较大 时 ， 水化温升 随用水量 增加 而降低 ， 在低 W C 条件下却相反 。对 于低 W C的单位 质量水 泥 的 最终水化放热峰值远远低于高 W C的相应值 。 2 3 矿物掺合料对水化温升 的影响 掺合料种 类与用 量对 于混 凝土 的内部水 化温 升 的影响非常地显著。许多掺合料 与水泥相 比， 几乎放 热量可以忽略。因此 ， 掺合 料的使用 可以降低大体积 混凝土 内部的水化 热 温升值 。但是 不 同种类 的掺合 料的影响情况 各异 。增 钙粉 煤 灰产生 的水化 热 高于 低钙粉煤 灰 ； 沸石 粉水 化放 热量 与粉煤 灰相近 ； 硅 灰 通常可使前 3 d的水化速度加快 ， 但最终总水化热有所 降低， 特别是 W C低时更显著， 当W C高时， 硅灰对总 水化热的影响与水泥相 同。研究 发现， 用 粉煤灰等量 替代 1 0 的水泥时 ， 可使大 体积 混凝土内部的水化热 温升值下 降 6 左 右 ， 替代 2 0 水 泥 时下 降 1 0 1 5 ， 替代 3 0 水泥时下 降 2 0 2 5 。 2 4 外加剂对水化温升的影响因素 通常情况下， 高效减水剂不影响混凝土中水泥或 火 山灰质材料的总水化热 ， 但可 能明显改变它们的早 期放热速度 。在通常掺量下不 推迟水化 ， 掺量增加时， 水化开始时间( 温升迅速提高的起点) 推迟 ； 另一方面 ， 高效减水剂趋 于加 速凝 结后 的水化 反应结 果使放 热 速度提高 ， 基本对水泥混凝 土的温升无太大的影响 。 缓凝是混凝 土或 水 泥的初终 凝时 间延缓 或推迟 的过程， 而不是降低所有化学反应速度， 因而无论是 否加缓凝剂混凝土 的总 放热量都保持不 变。然而 ， 缓 凝剂却可使大体积混凝土 的热性 能发 生改变 ， 延缓混 凝土内部水化热温升峰值 的出现时间 ， 可以将 正常条 件下空白混凝 土在 3 d内出现 的温升峰值推迟到 4 8 d 阮有 力： 悬索桥重力式锚碇大体积混凝土温度控制 7 7 出现 ， 使混凝 土内部 的水化热 在此期 间得以充分 的 向 外部 以缓慢或 均匀 的 速率 释 放。在胶 结 材料 的 总放 热量不变 的条件下 ， 混凝土 内部的热 量积聚得越 少则 水化 热产生 的温升 峰值便越低 。 2 5 混凝土配合 比与相关力学性能 在混凝 土配合 比的设 计过 程 中， 依据 工程实 际情 况 以降低水化热温 升为前提 ， 在满足结 构最小强 度 的 条 件下 ， 结合上述影 响大体积混 凝土水化 温升 的各 因 素分析 ， 选 取适 当 的水泥 型号 与用 量 、 掺 合料 与外 加 剂 的种类 ， 并通 过 大量试 验确定 的混凝 土 配合 比 ： 水 泥 ： 2 5 6 ； 粉煤灰 ： 1 0 4 ； 水 ： 1 7 8 ； 砂 ： 7 9 5 ； 大石子 ： 7 6 8 ； 小石 子 3 2 9 ； 外 加剂 ： 2 1 6 ， 单位 为 k g m 。抗 压强度 7 d 为 3 1 5 M P a ； 2 8 d为 4 2 4 M P a 。标 准 养护 与温度 匹配 养护 两 种制度下的混凝 土力学性能试验结果见表 1 。 表 1 两种养护制度下混凝 土试 件力学性能试验结果 3 工程 实测 结果与分析 3 1 工程大体积混凝土温度监控实测结果 混凝土采用溜槽方式一次性浇筑 ， 在 1 7 h内完成 。 坍落度 1 2 51 3 0 m m， 入模 温度 1 8 61 9 8 ， 环境 温 度 1 6 0 2 4 0 ， 平均环境温度 2 2 0 。 采用 电阻 式温 度传 感器 ， 设 计 布点位 置 ， 做好 传 感器及导线的保护工作， 与工程负责人密切联系， 处 理现场工程及测试 工程 中出现的 问题 ， 并检 查混凝 土 表面是否有 微裂 缝 ； 根据 监测 数据 ， 为混 凝 土温控 养 护提供数据 ， 为施工 状况提供 指导。结合现 场实 际情 、 越 赠 U l UU 200 31 ) 0 4UO 浇筑龄期 ， h 图 1 实测温度变化曲线 3 2 工程实测数据分析 本大体积混 凝 土各 块体 的施 工工 艺采 用 一次 性 浇筑 。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 本工程 大体积混凝 土 的散热 方式 可近 似 为 一维 散 热 ， 采取 的控 制 与养 护 措 施 得 当， 温降曲线呈平缓下降趋势， 表现为降温曲线从温 升峰值 以后 的曲线部分 。 由于适 当的控温措施 的采用 ， 使得本工 程大 体积 混凝 土水化温升峰值基本均在浇筑后 的 3 d 左 右出现 ， 峰值也较普通混凝土的水化峰值低 ， 究其原因主要是 混凝土 中选用 了粉 煤灰 和缓 凝 泵送 剂。粉 煤灰 的 掺 用 ， 降低了水 泥 的单位 使用 量 ， 是导致 峰值 降低 的 一 况 ， 在混凝 土施工 过程 中， 根据浇 筑顺 序 的不 同与 结 构 部位 的不同， 以能反 映出各部位 的实际温 度变化情 况 为依据 ， 在混凝土结 构平面 的中心 、 边 、 角 部位分 别 布 置共计 5处测温区， 每处上 、 中与下部布置各一个传 感器 ， 在浇 筑完成 后 的混凝 土表 面采 用 一层 塑料 布、 一 层 草袋进行覆盖保温 养护 ， 浇筑后及 时进行 了温度 的监控工作。经过 现场 实测 得 到混 凝 土 内部温 度升 降变化的数 据 资料 ， 将 各层 温度 进行 处理 ， 绘 出温升 变化 曲线 图 1 与结构 中心部位最高温度 区的温度 曲线 图 2 。 、 赠 浇 筑龄 期 ， l I 图 2 实测与模拟中心温度曲线 个原因 ； 缓凝 泵送 剂在 满足 了混凝 土 减水 的前 提下 ， 同时起到缓凝 作 用 ， 使 得水 泥的前 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 。 表面处的温度曲线波动性大是由于受外界环境 温度 的影响显著 ， 当外 界气温 变化时表面温 度也 随其 变化 ， 可见 ， 表 面覆 盖保 温层 的重 要性 ， 当保 温效果不 好时 ， 其 曲线波 动 特别 明显 ， 当表 面 采取设 置 多层保 温缓冲层时 ， 表面温度 曲线非常平 滑 ， 保温效果 良好。 中部及底部的曲线升降温阶段均平滑、 波动性 小 ， 原因在于混凝土传热系数很小 ，当混凝土厚度超 加 如 加 ：2 m 5 o 柏 加 ： 。m 5 0 7 8 低温建筑技术 2 0 1 0 年第 1 期( 总第 1 3 9 期) 横跨式大跨度钢结构分次平移 限时拼装 施工 江 江苏江中集团有 限公司 。 林 江苏南通2 2 6 5 3 3 ) 【 摘要】 阐述了大吨位、 大跨度钢结构， 在跨越铁路的复杂地形情况下， 限时拼装施工新工艺及其工程实 践情况。 【 关键词】 横跨式 ； 大跨度； 钢结构； 分次平移 【 中图分类号J T U 7 5 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 0 1 0 0 7 8 0 3 满洲里第五代 新 国门工程 ， 雄踞 于 中俄边 界铁路 中央。该 工程总 长 1 0 5 m， 宽 4 6 6 m， 高 4 3 7 m， 铁路 两 侧对称设置钢筋 混凝 土框架剪力墙 结构塔楼 ， 在铁轨 上空“ 横架” 一座钢结构通廊 ， 将二座塔楼南北贯通 。 横跨 中俄铁路的该工程通 廊钢结 构 ， 外 形轴线尺 寸为 4 3 41 4 1 X 1 0 5 m， 重 量 约 2 0 8 t ， 安 装 高 度 达 1 8 7 5 m， 是该工程施工的核心难点。现有 2条宽轨和 1 条准轨从 国门通廊 下穿过 与俄罗斯 接轨 ， 同时还预 留4 5 条复线 位置。在不影响 国际列 车通行 的前 提 下， 利用有限时间 ， 在跨越铁路 的复杂地 形情况 下 ， 将 又高、 又重、 又大的通廊钢结构安装就位， 施工难度极 大。经过工程技术人员刻苦攻关 ， 精心研究 出一套适 用 可行、 安全快速的施工方法 ， 经实践取得 了成功。 过 l m时， 内部混凝 土所受到的外界影响 已不显 著 ， 中 部 的降温速率小 于表 面与底 部的降温速率即缘于此 。 由此可见 ， 在本工程 中的大体积混凝土热量 散失主要 依靠混凝土裸露的上表面散发， 底部散热能力很低。 从 各测温点数据来看 ， 混凝 土不 同部位 的温 差值 均控制在 2 5 C 之 内， 满足 Y B J 2 2 4 9 1 块 体基础 大体 积混凝 土施工技术规程 第 2 0 5条规定 的要求 ， 防止 了过大温差的产生。 4结语 ( 1 ) 工程用大体 积混凝 土施工 配合 比采 用的掺 加粉煤灰和缓凝组分 ， 有效 地使水化热峰值推迟 到 了 3 d 左右出现， 同时水化热峰值大大降低， 这对于保证 混凝土的质量不产生温度裂缝是极其有利的 。 ( 2 ) 实 测温度数据显示 ， 混凝土不同部位 的温差 值均控 制在 2 5 之 内， 满足 Y B J 2 2 4 9 1 块体 基础 大 体积混凝土施工技术规程 第 2 0 5 条规定 的要求 ， 防 止了过大温差的产生。 参考文献 1 邢德勇 ，徐三峡 三峡三 期大坝 工程 大体积 温控技 术综 述 1 工艺原理及关键技术 1 1 工 艺原理 采用构 件工 厂 化加 工 ， 在 工 厂先 加 工钢 结构 组 件 ， 再加工其它组件 ， 运到现场进行拼装组合。现场先 分别对拼装场地 和吊车站车场地按要 求进 行处理 ； 对 钢构件等进行现场组拼焊接 。 钢构件采用多机 抬 吊作业 ( 流动式起重机 的主吊 与辅 吊数量 经验算 确定 ) 的方 法 ， 应用 分钟 网络计划 和计算机控制同步滑移施工技术， 将钢构件平移、 吊 装就位 。 钢构件吊装就 位之后 ， 进行 临 时 固定 ； 然后再 利 用吊车拼装其它杆件； 吊装完成后再用高强度螺栓进 行 连接安装 。 J 水力发电 。 2 0 0 5 ， ( 1 O ) ：1 4一l 7 2 吴中伟 ， 廉慧珍 高性能混凝土 M 北京 ： 中国铁道出版社 ， 1 9 9 9： l一1 9 3 叶琳昌 ， 沈义 大体积混凝土施工 M 北京 中国建筑工业 出版社 ，1 9 8 7 ：l 一3 【 4 J H P L ie n ，FHWit u n a n C o u p l e d b e a t a n d r r I a 8 s h r a n s f e r i n e o n c a e t e e l e m e n t s a t e l e v a t e d t m p e r a t u r e J N u c l e a r E n n e e r i n g a n d D e s ig n ， 1 9 9 5 ， ( 6 ) ： 58 5 黄永剐 。 大体积混凝土温度监测与裂缝控制 D 西安： 西安 建筑科技大学 ， 2 0 0 4 ： 5 8 6 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北京 ： 中 国 电力出版社 ， 1 9 9 9 ： 1 2 4 7 K e i t h Q u i ll i n ，G e o ff O s b o r n e ，A n 1 a l Ma j u r n d a r ，B l,2 d ll l - s if E f - f e c t s o f W C r a t i o a n d c u r i n g c o n d i t i o n s O n s t r e n g t h d e v e l o p me n t in B R E C E M C o n c r e t e J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 1 ， ( 3 1 ) ： 6 2 76 3 2 收稿日期 2 0 0 9 0 6 0 1 作者简介 阮有力 ( 1 9 7 1 一) ， 男 ， 湖南 长沙人 ， 高级工程师， 从 事公路桥梁施工管理工作。 ( 编辑王亚清)