承台温控方案

东沙特大桥主塔承台大体积
砼温度控制方案
广东省长大公路工程有限公司
二○○六年三月

东沙特大桥主塔承台大体积砼温度控制
一、 概况
东沙特大桥主塔 承台长28m、宽19m、厚6m，砼标号为C
30
，共
3092m
3
，属于典型的大体积砼施工。大体积混凝土施工时遇到的普遍问
题是温度裂缝。由于混凝土的体积大， 聚集的水化热大，在混凝土内
外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的
温度应力，导致裂缝产生。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是
控制裂缝产生的关键。
二、 温控措施
1、 合理选择原材料，优化混凝土配合比。
1）、水泥。选用水 化热低、安定性好的水泥，如矿渣水泥、火山
灰水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能的减少水 泥用量，
以减少水泥的水化热。
2）、骨料。尽量选用级配较好的初集料。
3）、外加剂。掺加适量的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。
2、 施工方法
混 凝土水平分层浇注，第一层3米，第二层3米，封底0.8米。分
层间歇时间一般为5-7天。
3、 混凝土结构内部埋设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，降
低混凝土内部温度，减小内 表温差，通过测温点测量，掌握内部各测
点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。
1）、埋设冷却水管。冷却循环水管采用φ42.25mm黑铁管（自来
水管），埋设位置详见布置图 。每层水管的进、出水口互相错开，且
出水口有调节流量的水阀和测流量设备。埋设位置及测温点见”冷 却

1

水管布置示意图”。
2）
测试仪器及测点布置

温度计选用的是南京电力自动化设备厂的DW型铠 装差动式温度
计，用SQ－1和SQ－2型数字和比例电桥测读。
测点布置：沿浇注高度，布 置在底部、中部和表面；平面布置在
边缘和中间。测点的布置距边角大于50cm距表面不小于20cm 。测点布
置见布置图。
3）、冷却水管安装时，要以钢筋骨架或支撑桁架固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，并做通水试验。
4）、每层循环水管被混凝土 覆盖并振捣完毕，达到终凝后即在该
层水管内通水。循环冷却水的流量可控制在10-20Lmin，使 进、出水
的温差小于10℃，每隔一天改变一次通水方向，自砼浇注开始，冷却
水管中连续通冷 却水14天。
5）、冷却水管使用完毕，需压注水泥浆封闭。
4、控制混凝土的入模温度和环境温度。
砂、石等原材料保持含水率均匀，使水灰比准确无误 ，以减少砼
配合比不均匀而产生的应力集中。
5、温度观测
1）、砼浇注开始并砼温度进行观测，记录砼的入仓（入模）温度。
2）、砼初凝时，观测砼温度。
3）、砼初凝后，每2小时观测一次温度，直到温度达到最高 后，
每4小时观测一次，观测2天。同时测大气温度。
4）、以后每天观测一次。
5）、浇注下一层砼时重复以上步骤，并同时观测以前所有测点温

2

度。
6）、所有测点编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。
7）、在测温过程中发现温差超过25℃时，应及时加强保温或延缓
拆除保温材料。
6、养护
砼浇注完后，必须进行养护，混凝土表面保持湿润。

三、 有关理论计算说明
（一）水化热最高温度计算
1、水化热试验资料
此次施工采用 粤秀42.5水泥，经水化热试验得知：3天每公斤水泥
的水化热为230KJ，7天每公斤水泥水化热 为255KJ。
2、绝热温升计算
水泥水化热随时间的变化如下公式：
Q
t
=Q
0
（1-e
-mt
）
其中Q
0
：单位重量水泥的最终发热量（kgkg）;
m：散热速率（1天）；
t：龄期（天）。
e为常数2.718
根据试验资料列出以下方程：

230=Q
0
（1-e
-3m
）
255=Q
0
（1-e
-7m
）
解方程得
：Q
0
=256.213
m=0.76
混凝土绝热温升计算如下：

3

T（t）=（CQ
0
cρ）*（1-e
-mt
）
C：单位体积水泥用量（kgm
3
）；
c：混凝土的比热，取0.97；
ρ：水泥的质量密度，取2400 kgm
3
。
最高温升为：
a、水泥用量269 kgm
3
的T
max
=29.6℃
b、水泥用量200 kgm3的T
max
=22℃
c、水泥用量350 kgm3的T
max
=38.5℃
建议采用a或b的水泥用量，减少水化热。
（二）混凝土拌和温度计算
混凝土的拌和温度符合下式：
T
C
?
Wc?
?
T
i
Wc

或
T
i
Wc
C
?
?
T
?
Wc

计算时列下表：（按269 kgm
3
计算）
混凝土拌和温度计算表
重量W 比热c
热当量Wc 热量TiWc 混凝土拌和
材料名称 （kg） （kJkg.K)
（kJ℃）
温度Ti
（kJ） 温度Tc
（1） (2)
（3）=（1）
（℃）
（5）=（3
×（2）
（4）
）(℃)
×（4） (6)=(5)(3)
水泥 269 0.84 225．96 30 6778.8
砂子 747 0.84 627．48 30 18824.4
碎石 1035 0.84 869．4 30 26082
拌和水 172 4.20 722．4 25
18060

合计Σ 2223 2445.24
69745.2
28.52
混凝土拌和温度： Tc=(ΣTiWc)(ΣWc)=28.52℃
（三）混凝土浇注温度
混凝土出搅拌机后 ，经过运输、平仓、振捣过程后的温度，称浇
注温度。混凝土浇注温度与外界气温有关。根据经验资料， 浇注温度
可采用下式计算：

4

Tj=Tc+(Tq- Tc)×（A1+A2+A3+……+An）
Tj：混凝土浇注温度；
Tc：混凝土拌和温度，取28.52；
Tq：混凝土运输和浇注时的室外温度，取30；
A1、A2、A3：为温度损失系数，取0.036。
Tj=28.52+(30-28.52)×0.036=28.57℃。
（四）
混凝土的内部温度

混凝土内部温度与水泥水化热引起的绝热温升、混凝土浇注温度

Tn=Tj+T(τ)×ξ
Tn：混凝土中心温度；
Tj：混凝土浇注温度； < br>T(τ)：在τ龄期时混凝土的绝热温升，T（τ）=（CQ0cρ）*（1-
e
-m< br>）；
ξ：不同浇注块厚度的降温系数，浇注 3.0m时取0.68。
浇注块厚度取3.0m：Tn=28.57+29.6*0.68=48.7℃
（五）
采取冷却水管降温混凝土混凝土平均最高温度计算

采取冷却水管降温混凝土内部平均 最高温度Tmax计算采用下式：
T
T
b
)C
a2
(Ts
?T
b
)(1?X)C
a2
T
r
max?
(T
j
?
1?C
a1
X
?
1?C< br>a1
X
?
1?C
b

a1
X
?T< br>其中：
T
max
：混凝土内部平均最高温度（℃）；
T
j
：混凝土浇注温度，取28.57（℃）；

T
b
：混凝土表面温度，取气温
T
q
=30℃；
T
s
：冷却水管初期通水温度,取25（℃）；
5
以及浇注的厚度（散热与厚度有关）有关。按下式计算：
τ

T
r
：通过表面及冷却水管散热之后的水化热温升，其
值可用时差法求得第 3天达到最高，为26.57（℃）；
C
a1
：底部不绝缘，上层新混凝土接受下层 混凝土及
表面散热的残留比,取0.1；
C
a2
：底部不绝缘，上层新混凝 土向下层混凝土及表
面散热的残留比,取0.715；

X
：冷却水管散热比，取0.74。
最终：T
MAX
=56.59℃（浇注厚度3m）

混凝土产生的最大温度收缩应力

混凝土产生的最大温度收缩应力可用下式计算： < br>???
E
(?)
??T
1??
S
h(?)
R
K

?
：混凝土的温度（包括收缩）应力（Mpa）；
E
(?)
：混凝土龄期弹性模量，最大取3.00×10
4
；
?T
：混凝土的最大综合温差，按下式计算：
?T?T
2
j?
3
T
(?)
?T
y(?)
?T
q
或
?T?T
max
?T
y(?)
?T
b

T
j
：混凝土浇注温度：
T
(?)
：混凝土龄期水化热温升；
T
y((?)
：混凝土收缩当量温差；
T
y
(t)?
?
y
(t)

?
?
y
(t)?
?
0
(1?e
?0.01t
)M
，
?
0
?4
y
y
取
3.24?10
、M 为非标准条件下的修
正系数取1.33,t取30天（上下层混凝土浇注间歇30天）；
T< br>y
?
t
?
?
?
y
?
t
?< br>?
=11.17
℃

6
（六）

T
q
：混凝土浇注后稳定时温度，一般取平均气温；
T
max
：混凝土内部最高温度，取48.7；
T
b
：混凝土表面温度，取30。
?T?T
max
?T
y
?
?
?
?T
b
?29.87

S
h(?)
：考虑徐变影响的松弛系数,取0.288；
R
K：混凝土的外约束系数，当岩石地基时取1，一般
地基取0.25-0.5，考虑到封底混凝土同样 存在收缩，此时
取0.3；
?
：混凝土的泊松比，取0.15；
?
：混凝土的线膨胀系数，取1×10
-5

最终：
?< br>??
?
?
?
?
?
??
?5
?29. 87
1?
?
S
h
?
?
?
R
K=
3.0?10
4
?1?10
1?0.15
?0.288?0. 3
=0.911MPa
承台砼设计为C
30
，其抗拉强度为R
l
＝1.75MPa
则砼的抗裂安全度为

K?
R
l
7 5
?
?
1.
0.911
?1.92?1.15

满足抗裂条件
7