大體積砼施工溫度計(jì)算及施工技術(shù)

摘要:簡(jiǎn)述大體積混凝土施工的理論熱工計(jì)算，通過(guò)混凝土的理論熱工計(jì)算數(shù)據(jù)控制現(xiàn)場(chǎng)混凝土的入模溫度并結(jié)合施工技術(shù)措施防止溫度裂縫的產(chǎn)生，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:溫差混凝土施工技術(shù)

一、工程概況

本工程位于大港區(qū)中石油煉油廠(chǎng)東側(cè)。共10座10萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)罐，我單位主要負(fù)責(zé)施工6座原油儲(chǔ)蓄罐罐基礎(chǔ)工程(TK101-A~F)，主要施工內(nèi)容包括:基礎(chǔ)承臺(tái)、環(huán)墻施工及罐心回填施工。原油罐直徑80米，基礎(chǔ)承臺(tái)直徑81.6米、高0.6米，基礎(chǔ)環(huán)墻高1.7米，墻厚0.6米，直徑80米。

二、大體積混凝土施工溫度計(jì)算

1、混凝土配合比的選擇

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)混凝土為C35混凝土、為了降低混凝土的水化熱混凝土配合比選用低水化熱的水泥并摻入一定量的摻合料，配合比為:330(水泥):680(砂子):1095(碎石):165(水):23.5(外加劑):138(摻合料);

2、混凝土施工溫度計(jì)算:

⑴、砼拌和溫度計(jì)算:

⑵、混凝土出機(jī)溫度TI

由于攪拌機(jī)棚為敞開(kāi)式，故TI= T0=26.37℃。

⑶、混凝土澆筑溫度Tj

Tj=T0+(Ta-T0)(θ1+θ2+θ3+······+θn)

Ta—室外氣溫，考慮為25℃

θ1、θ2、θ3、······θn—溫度損失系數(shù)，按以下規(guī)定取用:

①、混凝土裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn)，每次θ=0.032，

②、混凝土運(yùn)輸時(shí)，θ=At，t為運(yùn)輸時(shí)間(min)，A查表得0.0042

③、澆筑過(guò)程中，θ=0.003t，t為澆筑時(shí)間(min)

混凝土裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn)考慮3次，混凝土運(yùn)輸時(shí)間為45min，澆筑時(shí)間為40min。

∑θ=θ1+θ2+θ3=0.405

混凝土澆筑溫度Tj=26.37+(25-26.37)×0.405=25.8℃

⑷、水化熱絕熱溫升值:

計(jì)算公式:T(t)=(1-e-mt)mcQ/Cρ

Tmax= mcQ/Cρ

T(t)—澆筑一段時(shí)間，混凝土的絕熱升溫值，℃;

mc—每立方米混凝土水泥用量，Kg/m3;

Q—水泥水化熱量，J/Kg;

C—混凝土的比熱，一般取0.92~1.00，取0.96 J/Kg.K;

ρ—混凝土的質(zhì)量密度，取2400 Kg/m3;

m—與水泥品種，澆搗時(shí)與溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般為0.2~0.4;

t—混凝土澆筑后至計(jì)算時(shí)的天數(shù)，d。

Tmax—混凝土的最大水化熱溫升值，℃

由水泥廠(chǎng)提供試驗(yàn)報(bào)告知，水泥3d水化熱為274 J/Kg，7d水化熱為305 J/Kg(計(jì)算時(shí)在此基礎(chǔ)上調(diào)30 J/Kg)

3d的絕熱溫升 :Tmax(3)=39.6℃

7d的絕熱溫升 :Tmax(7)=43.6℃

⑸、混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度Tmax

Tmax=Tj+T(t)·ζ

ζ—不同澆筑厚度的降溫系數(shù)，澆筑厚度為0.6m，查表的3d，ζ=0.36;7d，ζ=0.29

計(jì)算得:3d的Tmax=25.8+39.6×0.36=40.1℃

7d的Tmax=25.8+43.6×0.29=38.4℃

⑹、混凝土表面溫度Tb(t)

Tb(t)=Ta+(4/H2)h’(H- h’)△T(t)

Ta—大氣平均氣溫，15℃

H—混凝土的計(jì)算厚度H=h+2 h’

h—混凝土的實(shí)際厚度

h’—混凝土的虛厚度，h’=Kλ/β

λ—混凝土的熱導(dǎo)系數(shù)，取2.33W/m·K

β—熱傳導(dǎo)系數(shù)，混凝土表面用巖棉被保溫，

β=1/(δ/λ+1/βa)

δ—保溫材料厚度，取0.05m

λi—材料導(dǎo)熱系數(shù)，巖棉0.03~0.047，取0.04

βa—空氣傳熱系數(shù)，取23 W/m·K

K—計(jì)算折減系數(shù)，取0.666

△T(t)—齡期t時(shí)，混凝土內(nèi)部最高溫度與外界氣溫差

β=1/(δ/λ+1/βa)=1/(0.05/0.04+1/23)=0.77

混凝土的虛厚度h’=0.666×2.33÷0.77=2.01m

混凝土計(jì)算厚度H=0.6+2×2.01=4.62m

內(nèi)部最高溫度與外界最低氣溫差:

3d:△T(3)=40.1-15=25.1℃

7d:△T(7)=38.4-15=23.4℃

混凝土表面溫度:

3d:Tb(3)=39.7℃;Tmax-Tb(3)=0.4℃<25℃

7d:Tb(7)=38℃;Tmax-Tb(7)=0.4℃<25℃

結(jié)論:混凝土中心最高氣溫與表面溫度差未超過(guò)25℃，表面溫度與氣溫差3d、7d時(shí)也未超過(guò)25℃，混凝土溫度梯度能滿(mǎn)足防裂要求，因此混凝土采用表面覆蓋毛氈撒水養(yǎng)護(hù)，能夠保證混凝土內(nèi)部、表面、環(huán)境三者之間的溫度梯度在25℃以?xún)?nèi)。

三、混凝土的澆筑

1、混凝土的運(yùn)輸及澆筑順序:

①、混凝土的運(yùn)輸

混凝土運(yùn)輸時(shí)盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，盡量避免混凝土因運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成坍落度損失過(guò)大，混凝土坍落度控制在14~18cm，初凝時(shí)間在10h以上。采用混凝土運(yùn)輸攪拌車(chē)運(yùn)輸，在運(yùn)輸過(guò)程中以2~4r/min的慢速攪拌，卸料前快速攪拌30s后再卸料。

混凝土拌和物運(yùn)輸時(shí)間限制表氣溫(℃)無(wú)攪拌設(shè)施運(yùn)輸(min)有攪拌設(shè)施運(yùn)輸(min)

20~303060

10~194575

5~96090

②、混凝土的澆筑:

為避免出現(xiàn)收縮裂縫，承臺(tái)混凝土設(shè)置“十”字后澆帶，分兩次進(jìn)行澆注。承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)配備4臺(tái)混凝土輸送泵。對(duì)每臺(tái)混凝土輸送泵分區(qū)域進(jìn)行澆筑，確保上下層及交接帶處前后混凝土澆筑間隔不超過(guò)初凝時(shí)間，確?；炷猎诔跄敖硬?不超過(guò)10h)，不出現(xiàn)冷凝縫。混凝土斜向分層澆筑，每層厚度控制在30cm左右。為避免出現(xiàn)冷縫，每臺(tái)泵車(chē)每小時(shí)澆筑約25m3，4臺(tái)泵車(chē)每小時(shí)共澆筑約100m3。

混凝土振搗采用直徑70mm的插入式振搗器，振搗棒操作遵循“快插慢拔”的原則。振搗中控制好振動(dòng)棒的移動(dòng)間距不超過(guò)振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，既要防止漏振，也要防止過(guò)振，特別注意加強(qiáng)各區(qū)澆筑的匯合區(qū)，防止漏振。每點(diǎn)振搗時(shí)間已20~30s為宜，視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡及表面泛漿為準(zhǔn)。振動(dòng)器與側(cè)模保持5~10cm的距離，插入下層混凝土10cm左右，并保證在下層混凝土初凝前進(jìn)行振搗，使混凝土具有良好的密實(shí)度和整體性，防止出現(xiàn)施工冷縫。嚴(yán)禁振搗棒觸及鋼筋、預(yù)埋件等，在必要位置懸掛警示牌。對(duì)搗固人員要認(rèn)真劃分施工區(qū)域，明確責(zé)任，以防漏搗。

③、混凝土防溫度裂縫的措施

根據(jù)規(guī)范要求，混凝土內(nèi)外溫差不得超過(guò)25℃。為滿(mǎn)足此要求，在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)的前提下減少水泥用量，用添加劑代替，減小水泥水化熱。

嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，使其不高于27℃(根據(jù)計(jì)算得出)，如入模溫度高于27℃，拌和站必須采取降溫措施，確?；炷寥肽囟炔淮笥?7℃。

在混凝土養(yǎng)護(hù)程中，及時(shí)調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)措施，尤其是加強(qiáng)保溫措施，延緩混凝土升降溫速率，減小混凝土的溫差梯度，保證混凝土不開(kāi)裂。

在養(yǎng)護(hù)中通過(guò)測(cè)溫記錄，來(lái)指導(dǎo)降溫、保溫工作的進(jìn)行，控制混凝土內(nèi)表溫差從而將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃左右。

四.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)混凝土施工的溫度計(jì)算來(lái)采取相應(yīng)措施控制混凝土的入模溫度，通過(guò)混凝土內(nèi)布置散熱管通水降溫、頂面蓄水養(yǎng)護(hù)及連續(xù)測(cè)溫等技術(shù)措施來(lái)控制各個(gè)界面的溫度梯度，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)防止溫度裂縫的出現(xiàn)，保證大體積混凝土構(gòu)件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

1、周水興、何兆益、鄒毅松·路橋施工計(jì)算手冊(cè)·人民交通出版社

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3、交通部第一公路工程總公司·橋涵·人民交通出版社

4、中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布·公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2000·人民交通出版社