大体积混凝土温升控制计算
田师府至桓仁铁路新建工程TH-1标段
谢家崴子特大桥挖井基础大体积混凝土温升控制检算书
中铁九局集团有限公司总工办
2013年8月10日
田师府至桓仁铁路新建工程TH-1标段
谢家崴子特大桥挖井基础大体积混凝土温升控制检算书
检 算:
审 批:
中铁九局集团有限公司
2013年8月10日
目 录
一、工程概况 1、桥梁概况
2、挖井基础结构情况 3、当地自然气候条件 二、编制依据
三、挖井基础大体积混凝土施工温升控制方案 四、大体积混凝土温升控制计算 (一)、基础参数
(二)、混凝土水化热热工计算 1、混凝土拌和物的温度计算To (o C ): 2、混凝土拌和物的出罐温度T 1(o C ):
3、混凝土拌和物经运输至成型完成(入模)时的温度T 2(o C ): 4、考虑模板和钢筋吸热影响,混凝土成型完成时的温度T 3(o C ): 5、混凝土水化热最终绝热温升值T max (o C) :
6、混凝土浇筑后水化热开始至任一时刻龄期t (d )的核心温度 7、挖井基础中心内部混凝土温度变化曲线 五、大体积混凝土施工注意事项
一、工程概况 1、桥梁概况
田师府至桓仁铁路新建工程TH-1标段谢家崴子太子河特大桥,位于辽宁省本溪县谢家崴子村境内,主要为跨越太子河、耕地和道路而设。中心里程为DK14+452,孔跨布置:1孔32m 简支T 梁+27孔64m 简支箱梁+1孔32m 简支T 梁,桥全长1873.74m 。
本桥基础均为挖井基础,0#台、29#桥台的基础为矩形,其中0#台的基础横宽6m 、纵宽14.06m 、高13m ,29#台的基础横宽5.8m 、纵宽13.86m 、高13m 。1#-28#墩的基础为圆端形,基础的圆形直径分部于8.5m ~14.75m 的范围内(共21个大小不等的尺寸),基础设计高度为8m ~18m (其中4个基础的高度小于10m 、24个基础的高度大于10m ),基础上部为砾土、下部为岩层(其中砾土深度为4m ~11m 、岩层深度为2m ~20m )。位于河道中的挖井基础为9、10号墩,8、11号墩位于河滩上。
本桥的两座桥台设计为T 型桥台,28#墩高墩设计采用圆端形实心墩、其余1#-27#墩身设计均采用圆端型空心墩,墩高26m ~71m ,平均48.5m ,26#墩最高71m 。
2、挖井基础结构情况
本桥挖井基础最小挖深9m 、最大挖深20.4m ,基础的圆形直径分部于8.5m ~14.75m 的范围内。按相关《规范标准》本基础均属于大体积混凝土。挖井基础设计为C30钢筋混凝土。一般分为两次浇筑成型:深入岩石不需要护壁部分浇筑一次,岩石以上部分立模浇筑一次。挖井基础结构如图1所示。
图1、挖井基础结构示意图
3、当地自然气候条件
桓仁满族自治县位于辽宁东部山区,浑江中下游,东经124°27'—125°40',北纬40°54'—41°32',东接吉林省集安市,南临辽宁省宽甸县,北靠辽宁省新宾县、吉林省通化市。气候属于温带大陆性湿润季风气候,四季分明,年平均气温7.4℃,平均活动积温3184℃,年平均相对湿度66%,平均无霜期153天左右,多年平均日照时数2538小时,多年平均降水量870毫米。
本桥挖井基础混凝土浇筑施工期预计在2013年9月下旬开始,至2014年6月。在此期间,自然气温按T a=+15o C 估算(每天平均气温)。
二、编制依据
1、《DK14+452.00谢家崴子太子河特大桥施工图》(图号:桥施A0628); 2、《铁路混凝土工程施工技术指南》【铁建设〔2010〕241号】; 3、《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4-2005); 4、《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010); 5、《新建田师府至桓仁铁路工程TJ-1标段实施性施工组织设计》; 三、挖井基础大体积混凝土施工温升控制方案
施工现场搭设混凝土集中拌合站。混凝土拌合站工作条件应满足今冬明春负温气候条件施工要求。最低应满足气候温度-15o C 以上的条件工作。拌合站应确保砂石料保温、拌合水加温的暖棚或棚护条件。确保混凝土搅拌出灌温度不低于+10C 要求。负温气候混凝土运输罐车采用覆盖保温防寒措施。
挖井基础在正温条件施工时,根据气温条件,可采用蓄水保护法,温度稍低时采用覆盖保温法养护;在冬季负温气候条件下施工时,挖井基础混凝土养护采用暖棚蓄热养护法。在基础上搭设防寒棚或保温棚。
主题思想是控制混凝土搅拌温度及浇筑成型温度,通过控制混凝土搅拌温度达到保证混凝土结构体与外界温差不大于20o C 。以达到基础结构不产生收缩裂缝。
控制的主要措施是:参加粉煤灰,降低水化热量;按规范参加片石,减少水化热量;积极安排在低温季节施工,控制混凝土入模温度;在夏季高温条件施工时,搅拌水加冰屑,降低混凝土出灌温度;混凝土浇筑采取延缓混凝土的凝固硬化时间-拉长混凝土的水化热峰值,混凝土缓凝时间按10小时设计施工配比。
四、大体积混凝土温升控制计算
o
(一)、基础参数
1、挖井基础(C35)混凝土配合比(kg/m3)
注:挖井基础设计为C30混凝土,暂时没有C 配合比,暂按墩身的C35配合比计算。
(二)、混凝土水化热热工计算
1、混凝土拌和物的温度计算To (o C ):
T o =
0. 9(W c T C +W S T S +W g T g ) +4. 2T w (w w -P s w s -P g W g ) +C 1(P s W s T s +P g W g T g ) -C 2(P S W s +P g W g )
4. 2W w +0. 9(W c +W s +W g )
To =14.5(o C ) 上式中:
Ww 、Wc 、Ws 、Wg ……水、水泥、砂、石的用量(kg );
Tw 、Tc 、Ts 、Tg ……水、水泥、砂、石的温度(o C )。水温度按地下水+10 o C 计算,水泥温度按+20 oC 计算,砂、石子温度平均按+15 oC 计;
Ps 、Pg ……砂、石的含水率,砂含水5%,碎石含水1%; C 1、C 2……水的比热容(kJ /kg . K )及溶解热(kJ /kg )。 当骨料温度>0 oC 时,C 1=4.2,C 2=0。 按普通硅酸盐水泥计算。
2、混凝土拌和物的出罐温度T 1(o C ): T 1=To-0.16(To -T b )=15.4(o C )
式中:T b ……搅拌机棚内温度+20o C 。
3、混凝土拌和物经运输至成型完成(入模)时的温度T 2(o C ): T 2=T1-(at+0.032n)(T 1-Ta )=15.4(o C )
式中:t ……混凝土自运输至浇筑入模的时间,大约45分钟,则0.75小时; n ……混凝土转运次数,1次到位; T a … 运输时的环境温度,按+15o C 计;
α……温度损失系数(h m -1),本工程混凝土运输罐车,α取0.10。
4、考虑模板和钢筋吸热影响,混凝土成型完成时的温度T 3(o C ): T 3=(CcWcT2+CtWtTt+CgWgTg)/(CcWc+CtWt+CgWg)=15.4(o C )
式中:Cc 、Ct 、Cg ……混凝土、模板、钢筋的比热容(kJ /kg . K ),Cc=1.05,模板采用
钢模板取Ct=Cg=0.63;
Wc …………每立方米混凝土的质量(kg );
Wt 、Wg ……与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋的质量。估算配筋率和模板面积估算为Wt=6.2kg,Wg=169kg;
Tt 、Tg ……模板、钢筋的温度,温度不低于+15o C 。 5、混凝土水化热最终绝热温升值T max (o C) :
T max =
m c Q
=43.0(o C ) C ∙ρ
公式中:T max ——混凝土的绝热温升值(o C ); m c ——每立方米混凝土水泥用量(kg/m3);
Q ——每公斤水泥水化热量(kJ/kg),普通P.O42.5水泥461(kJ/kg)。 ρ——混凝土的质量密度,取2400kg/m3; C ——混凝土的比热,取0.96(kJ/kg ·K );
6、混凝土浇筑后水化热开始至任一时刻龄期t (d )的核心温度
挖井基础浇筑后任一龄期内部中心温度计算表
7、挖井基础中心内部混凝土温度变化曲线
第640升。
得低于2℃。
4 在相对湿度较小、风速较大的环境条件下,可采取场地洒水、喷雾、挡风等措施,或在此时避免浇筑有较大暴露面积的构件。
5 混凝土应分层浇筑,分层厚度(指捣实后厚度)应根据搅拌与运输能力、浇筑速度、振捣能力和结构特点等条件确定。泵送混凝土的最大摊铺厚度不宜大于600mm ,其它混凝土最大摊铺厚度不宜大于400mm 。
在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时,应在下层混凝土初凝 前浇筑完成上层混凝土。上下层同时浇筑时,上层与下层前后浇筑距离应保持1.5m 以上。在倾斜面上浇筑混凝土时,应从低处开始逐层扩展升高,保持水平分层。
6 混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时,其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。对不同混凝土的允许间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水胶比和外加剂类型等条件通过试验确定。
当超过允许间歇时间时,应按浇筑中断处理,同时应留置施工缝,并作出记录。施工缝的平面应与结构的轴线相垂直。
7 在浇筑混凝土过程中或浇筑完成时,如混凝土表面泌水较多,须在不扰动已浇筑混凝土的条件下,采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时,应查明原因,采取措施,减少泌水。
8 浇筑混凝土期间,应设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等的稳固情况,当发现有松动、变形、移位时,应及时处理。
6.8.3 自高处向模板内倾卸混凝土时,为防止混凝土离析所采取的措施应符合下列规定:
1 从高处直接倾卸时,混凝土自由倾落高度不宜超过2m ,以不发生离析为度。 2 当倾落高度超过2m 时,应采用串筒、溜管或振动溜管等辅助设施进行混凝土浇筑。
3 串筒出料口距混凝土浇筑面的高度不宜超过1m 。
8.2.4 当设计有要求时,可在混凝土中填放片石(包括经破碎的大漂石)。填放片石应符合下列规定:
1 可埋放厚度不小于15cm 的石块,埋放石块的数量不宜超过混凝土结构体积的20%。
2 应选用无裂纹、无水锈、无铁锈、无夹层且未被烧过的、抗冻性能符合设计要
求的石块,并应清洗干净。
3 石块的抗压强度不低于混凝土的强度等级的1.5 倍。
4 石块应分布均匀,净距不小于150mm ,距结构侧面和顶面的净距不小于250mm ,石块不得接触钢筋和预埋件。
5 受拉区混凝土或当气温低于0℃时,不得埋放石块。
2 冬期浇筑混凝土,宜采用热水拌和、加热骨料等措施提高混凝土原材料温度,混凝土入模温度不宜低于5℃。混凝土浇筑后应及时进行保温保湿养护。1 保湿养护的持续时间,不得少于28d 。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行,当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20℃时,可全部拆除。