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user: 3. 温控防裂措施 3.1. 大体积泵送混凝土配合比优化 1) 选用中热硅酸盐水泥，(目前低水化热得矿渣硅酸盐水泥基本不生产)，充分利用混凝土后期强度，减少水泥用量。 2) 采用北京建恺混凝土外加剂有限公司JKPCA-01聚羧酸高效减水剂。 可用更多的粉煤灰取代水泥。 3) 掺加30%的粉煤灰，降低水泥用量，减少水泥水化热。 4) 选用质量优良的粗细集料：粗集料根据泵送要求，选择了5~20 mm连续级配，且石子的含泥量 ≤ 1%，其中泥块含量 ≤ 0.5%；细集料采用级配良好的中砂，特别控制砂的含泥量 ≤ 2%，其中泥块含量 ≤ 1%。增加混凝土的抗裂性。 3.2. 降低浇注温度 浇筑温度低可以降低混凝土的最高温升，一是选择弥勒气温低的1~4月分浇筑，二是施工用砂、石料均存放在拌合站的料棚内，三是与厂家协调尽可能水泥温度低的时候运至施工现场，四是施工用水避免太阳长时间的暴晒。 3.3. 改进搅拌工艺和浇筑方案 在搅拌混凝土时改变以往的投料方式，采取先把水、水泥和砂搅拌后，再投放碎石进行搅拌的方法(即二次投料法)。这种搅拌工艺的优点是无泌水现象，使硬化后的混凝土界面过渡层的结构致密，粘结加强。 一是拱座混凝土实行分块分层浇筑，分块浇筑层高控制在400 cm以内，分层要做到第一层浇筑完成后，第二层开始浇筑时，第一层混凝土尚未凝固，如此逐层连续进行，直至浇筑完毕。且分层浇筑摊铺厚度不大于50 cm；二是分层连续浇筑不得随意留施工缝，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。三是在混凝土浇筑过程中，应及时进行混凝土表面的处理：在大体积混凝土浇筑过程中，由于混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土的浇筑质量，要及时清除混凝土表面泌水；在混凝土初凝前用铁磙筒碾压二遍，再用木抹子搓平、压实，三次成活，可以有效防止混凝土表面龟裂。 3.4. “内排外保”，减少混凝土内外温差 大体积混凝土内外温差控制在25℃以内，可避免混凝土出现温度收缩裂缝，为此我们采取了以下措施： 3.4.1. “内排” 尽快排出混凝土内部热量，降低混凝土内部温度。在混凝土浇注以前，预先在混凝土内安设循环水管道作散热管，混凝土浇筑中和浇筑后开启水循环散热，连续养9~12天，混凝土达28天后用不低于结构混凝土标号的水泥净浆将散热管灌实。 1) 散热管布置 散热采用φ42 × 2.5 mm焊接钢管，层间分别布置。厚度为4 m浇筑块沿竖直方向水平面置4层，厚度为2.5 m浇筑块水平布置3层，层内管间距上下、左右均为1 m左右，层间上下间距满足层内要求，个别为0.75 m；具体见图1~4。由于C30混凝土只设护面钢筋，散热管需与架立角钢就近固定，或再设架立钢筋固定，架立钢筋位置及规格依现场情况而定，能满足稳定即可。 2) 冷却水池的布置 为了满足冷却水管中连续通水要求，在基坑上方设置两个高位水池，在下方设置一个低位出水集水池。利用高、低位水池的高差压力使冷水从冷却管进口流入到出水集水池，在出水集水池内安设水泵，将出水集水池的水向高位水池抽入，完成冷却水的循环，具体布置见图5。冷却水管的进出口与进出水总管之间的连接需设置阀门，具体见图6。 图1. 混凝土散热管平面布置图 图2. 4 m层高混凝土散热管布置图 图3. 3 m层高混凝土散热管布置图 图4. 2.5 m层高混凝土散热管布置图 图5. 水冷散热循环系统示意图 图6. 进出水管连接示意图 3.4.2. “外保” 在混凝土表面采取保温措施，控制混凝土内外温差及表面与环境温差，避免出现深层裂缝和表面裂缝。拱座顶面和四周采用一层塑料薄膜和5 cm厚草袋覆盖保湿保温养护，因为拱座于冬季施工，大气温度较低，根据情况需要在浇注的拱座顶面盖彩条布作暖棚，减小混凝土的内外温差。 3.5. 混凝土浇筑块水化热分析及温度裂缝控制计算 在混凝土浇筑之前，根据施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热的绝热最高温升值、各龄期收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估量可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制、预防裂缝的出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取措施调整混凝土的入模温度、降低水化热温升值、降低混凝土内外温差、改善施工操作工艺和混凝土拌合物性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算，直至计算的应力在允许的范围内为止。 C40混凝土部分水化热分析及温度裂缝控制计算：以拱座C40混凝土部分浇筑第三层为例计算(详见“混凝土部分水化热分析及温度裂缝控制计算”计算书)，此层计算能满足温度裂缝控制要求，其它C40混凝土部分浇筑层也能满足要求，通过计算可得： 1) 浇筑温度 T j = 21 + ( 15 − 21 ) × ( 0.032 + 0.03 + 0.45 ) = 17.9 ˚ C 入模温度： T 0 = 21 + ( 15 − 21 ) ( 0.032 + 0.03 ) = 20 ˚ C . 2) 混凝土绝热温升(T(t)) (表1)。 Table 1 Adiabatic temperature rise of concret t (d) 度T j (℃) T MAX (℃) T(t) (℃) 3 17.9 57 33.8 6 17.9 57 47.6 9 17.9 57 53.2 12 17.9 57 55.4 15 17.9 57 56.4 18 17.9 57 56.7 21 17.9 57 56.9 24 17.9 57 57.0 27 17.9 57 57.0 30 17.9 57 57.0 表1. 混凝土绝热温升(T(t)) 3) 用一层塑料薄膜加5 cm厚草袋保温养护内外温差和环境与表面温差： (符合小于25℃要求) (表2)。 Table 2 Internal and external temperature difference and environmental and surface temperature difference of concrete with a layer of plastic film plus 5 cm thick grass bag insulation maintenanc 龄期(d) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 混凝土表面估算温度(℃) 17.9 27.1 31.4 32.9 31.9 29.7 27.6 25.4 23.7 22.5 22.2 混凝土中心温度估算(℃) 17.9 42.9 52.6 56.2 53.9 48.9 44.0 39.0 35.0 32.1 31.6 估算内外温差(℃) 15.8 21.2 23.3 22.0 19.2 16.4 13.6 11.3 9.6 9.4 估算环境与表面温差(℃) 12.1 16.4 17.9 16.9 14.7 12.6 10.4 8.7 7.5 7.2 表2. 一层塑料薄膜加5 cm厚草袋保温养护内外温差和环境与表面温差 4) 循环水水冷散热效果分析。 为了防止温度收缩裂缝产生，对散热管的布置和散热循环水的流量进行了相关的分析，如表3、4所示： Table 3 Cooling effect of circulating water cooling heat dissipatio 循环散热日降温公式 T ( t ) = ( 24 * ρ g * Δ T * Δ L * W ) / ( D * C * P ) ， D = 74.9 m 3 水的比重ρg (kg/m 3 ) 进、出水口温差 ΔT (℃) ΔL (m 3 /h) 水的比热W (KJ/Kg∙k) 混凝土比热C (KJ/Kg∙k) 混凝土密度P (Kg/m 3 ) d (天) 日降温T (℃) 累计降温(℃) 绝热温升(℃) 通水后温升(℃) 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 1 5.0 5.0 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 2 5.0 10.0 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 3 5.0 15.0 33.8 18.8 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 4 5.0 20.1 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 5 5.0 25.1 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 6 5.0 30.1 47.6 17.5 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 7 5.0 35.1 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 8 5.0 40.1 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 9 5.0 45.1 53.2 8.0 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 12 45.1 55.4 10.3 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 15 45.1 56.4 11.3 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 18 45.1 56.7 11.6 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 21 45.1 56.9 11.8 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 24 45.1 57.0 11.9 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 27 45.1 57.0 11.9 1000 4 1.9 4.2 0.85 2400 30 45.1 57.0 11.9 表3. 循环水水冷散热效果 Table 4 Temperature of concrete center after circulating water cooling heat dissipatio t (d) T j (℃) T MAX (℃) T(t) (℃) ζ ζ * ( t ) (℃) T中(℃) 散热后T中℃) 3 17.4 50.3 29.8 0.74 22.1 39.5 29.8 6 17.4 50.3 42.0 0.73 30.6 48.0 29.0 9 17.4 50.3 46.9 0.72 33.8 51.2 23.0 12 17.4 50.3 48.9 0.65 31.8 49.2 23.7 15 17.4 50.3 49.7 0.55 27.4 44.8 23.2 18 17.4 50.3 50.1 0.46 23.0 40.4 22.4 21 17.4 50.3 50.2 0.37 18.6 36.0 21.5 24 17.4 50.3 50.3 0.3 15.1 32.5 20.7 27 17.4 50.3 50.3 0.25 12.6 30.0 20.2 30 17.4 50.3 50.3 0.24 12.1 29.5 20.1 表4. 循环水散热后混凝土中心温度 从上表计算看出，通水后降温可以通过循环水管的进水流量控制，实际施工时可根据实测温度值来控制循环水冷却的周期(本计算按9天通水循环散热考虑)；按计算结果分析要将各龄期内外温差、环境和表面温差控制在20℃以内完全可以做到。其它浇筑的混凝土层均按此法调整水流量来满足降温速度要求，通水后降温宜控制在1.5℃/d以内，温度陡降不超过10℃为混凝土监测报警值。本计算书中第6天至第9天平均每天降温2.0℃，略大于1.5℃/d。 5) 温度应力的验算(混凝土浇筑前裂缝控制计算) (表5)。 Table 5 Calculation of temperature Stres 龄期(天) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 T 0 (℃) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 T ( τ ) (℃) 18.8 17.5 8.0 10.3 11.3 11.6 11.8 11.9 11.9 11.9 T Y ( t ) (℃) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.9 3.4 3.8 4.2 4.6 T q (℃) 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1 Δ T i (t) 15.9 15.6 9.8 11.8 12.9 13.6 14.1 14.6 15.0 15.4 E ( t ) (×10 4 MPa) 0.769 1.356 1.804 2.146 2.407 2.607 2.759 2.875 2.964 3.032 a (×10 −6 MPa) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 ν 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 S 0.5 0.45 0.42 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 0.31 0.3 R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 σ (温度应力(MPa) 0.72 1.12 0.87 1.19 1.39 1.50 1.56 1.58 1.62 1.65 抗拉应力(MPa) 2.1 1.86 2.01 安全系数 2.9 1.66 1.2 表5. 温度应力的验算 由上述计算结果可知：采取上述“内排外保”措施后，大体积混凝土温度应力不大于抗拉应力且抗裂安全系数均大于1.15，满足要求，混凝土不会产生裂缝。