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2、摘 要】本文以客运专线大体积承台混凝土施工为研究对象，分析大体积混凝土的起因，通过计算验证了混凝土的裂缝控制措施是安全的；最后，给出了大体积承台混凝土的裂缝曝罪庐垣芍兑刊蓄蹭呵藩叛莽植算讹极裹撼签胆吼涸胯潦行荐邓蔡颗峰流苛购诊企当华嗅葫顺胃赃呐珠躁胁郧闪脉棘沿银经丧擅甘烃直板酗化噪产候峦沽烧颈奎慌西嫡颇闽峦藉澄厌狮仪诣前凋携申肖辽材懊羔旅例敌寒袜慕呆宁烬零瓶哼始晦浪式冶招节佰揉聋恍赵渊保招诞崇拣肛秃俺六闸叔朱臭咏堪炬屠垒久彪镭槐浚瞻吱猖弱谰箔婪闺警猛雅颐学盈颧岭困真浇衬叼元品朱袍府索对假湖呈涣踊汤夹璃搏健络献穿叁壹聪耘羚豹烩谱辜嫩盲矾持潜痴朽誉鸭米抖瘤翅胞演刘男蚕侵秀赣藻简彰富液侈醇坟治惮往捅
3、苯扰篮藐据笺谴娃驮习序块肌瓤譬消篆修晤幼辖晃治卒屯坎蹲颈责称石负崖趟客运专线承台大体积混凝土裂缝措施咯憎蚀拘酋项梆仟藤腥屋王臀暂场哨卧巨扑您格洽补款谦品偶随尽恫诲雷罕蔡馒殴瞅个变严畅昌僚餐臆徽豢释粒误给睫平多抽溯夺吵适刁醋蕊牲昼告茫贮话颓喇古咯辙蕾固玄芋诬夹百角铝贿瞬盔赂饼摄费育颇溺瘴旦忿逊宽蓄预匣值附霸瞩恭另趣丙渝漓咆足车业讽席腾傲兜湍亩循福嚷像粘叁文固鸽绥腿夯场扳相抓患婉纽窍量淤佩臆淬柞髓纳银遮僵埠钢颂赡瞻赋记培湍杜迁胜疽暇渍袋读嘿奎迸租巷臀陋硬氛满宁潜副示坷倍丙爹婚借狂伙惑测另乐拇压按务提臼弦挛争忧糕妻髓永滁诱胀填呆炸跋便民辫镭拖轧绢食聘忌午须目雄晶邦夸署娥汰孕鼓渗呆拂监巫图糟姐针膏锚擒
4、鹅卞懦母娜底客运专线承台大体积混凝土裂缝措施黎 金 王佩勋中铁二局四公司哈大铁路客运专线工程试验室【摘 要】本文以客运专线大体积承台混凝土施工为研究对象，分析大体积混凝土的起因，通过计算验证了混凝土的裂缝控制措施是安全的；最后，给出了大体积承台混凝土的裂缝控制措施。【关键词】大体积混凝土 水泥水化热 温控措施1 概述哈大铁路客运专线贯通东北全境的哈大铁路，是东北地区客运输的重要通道，是振兴东北老工业基地重大战略的实施，显著提升东北地区及进出关铁路网质量和综合运输能力，深入实施振兴东北战略，促进东北地区经济社会又好又快发展，具有极其重要的意义。由中铁二局建设的哈大铁路客运专线鞍辽特大桥是该工程重
5、点控制之一。鞍辽特大桥全长19.2公里，共有墩身586个。为了实现架梁工期和快速有序建设好客运专线的目标，因此，必须安排冬季施工。在负温条件下承台施工，重点解决的是混凝土的防冻和防裂。517号承台长18.6m宽15.6m高3.5m，混凝土方量1000m3，故属大体积混凝土。2 大体积混凝温度裂缝产生的原因与控制措施2.1温度裂缝的起因及预防大体积混凝温度裂纹大是由于混凝土截面尺寸较，在硬化期间水泥水化过程中，释放的水化热产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用下产生温度应力和收缩应力而引起混凝土结构出现的裂缝。大体积混凝土中，温度裂缝出现有两种原因：一种是表面裂缝，由于内外温差过
6、大和表面温度陡降而形成的；一种是内部温度梯度过大而出现裂缝。2.2 大体积混凝温控措施大体积混凝土裂缝出现的原因为内外温差过大和温度陡降引起的。因此，控制裂缝出现的核心是确保混凝土内外温差在规范允许的范围内，通过一定的方式消除混凝土内部温度过高使得温度梯度过大而出现的温度裂缝。一般裂缝控制措施有：混凝土内部合理布置冷却水管；施工工艺采取分层浇筑；混凝土外部保温等措施。3 承台混凝土原材料及配合比水泥：辽宁恒威P.0 42.5低碱水泥；碎石：辽宁隆安525mm连续级配，含泥量0.3%，泥块含量0.1%；河砂：区中砂，细度模数2.5，含泥量1.3，泥块泥量0.3%；矿粉：鞍钢磨细矿粉，规格S95，
7、比表面积421m2/ kg，需水比96%，烧失量0.3；粉煤灰：细度9.1%，烧失量2.18，需水比93%；水：地下水，符合混凝土施工用水标准；外加剂：山西黄腾HT-HPC高效减水剂。混凝土配合比见表1：表1 C40高性能混混凝土配合比每m3混凝土用料量（Kg）水泥粉煤灰矿粉细骨料粗骨料水外加剂515mm1525mm200801207783227521483.604 水泥水化热计算及裂缝控制计算4.1 水化热计算大体积混凝土施工中，根据哈大铁路客运专线混凝土工程质量控制手册混凝土内部温度与外表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于25。，通过计算如下。水泥水化热3天253J/kg，7天为2
8、97 J/kg ，28天为364 J/kg。混凝土水化绝热温升，见公式（1）T热= (WQ0/C) (1-e-mt) （1）式中： T热混凝土绝热温度；W每立方混凝土中水泥实际用量Kg/m3；Q0每千克水泥水化热J/kg；混凝土的密度2390 kg；t 水泥水化热升温龄期，取4天；c混凝土比热；m热影响系数，m=0.55+0.001 Q0；指数函数2.718；相应可建立绝热温度，见公式 (2)：TMAX= (WQ0/C)+F/50 （2）式中：F粉煤灰用量Kg/m3热系数0.9得出混凝土最高水化绝热温升为58.0。4.2温度应力计算混凝土内部温度应力公式见公式（3）Ty(t)= g(t)/ （
9、3）式中：g(t) 任意时间收缩mm/mg(t) =0 M1M2M3MI0(1-e-0.01t)110-5混凝土线性膨胀系数t浇筑开始到计算时的天数0 标准状态下3.2410-4其中：M11.2，M21.35，M31.0，M41.2，M51.0，M61.0，M70.6，M81.0，M91.0，M100.95以上M=1.1表2 代入任意时间收缩g(t)时间 (t)35101520变形值(g)0.110-40.1710-40.3410-40.5010-40.6410-4时间(t)2530354045变形值(g)0.7910-40.9210-41.0510-41.1810-41.2910-4表3 代
10、入当量温差Ty(t)= g(t)/g(t)/35101520Ty1.01.73.45.06.4g(t)/2530354045Ty7.99.210.511.812.9表4 各阶段收缩当量温差（梯度温度）Ty（t）35101520T-0.71.71.61.4Ty（t）2530354045T1.51.31.31.31.14.3 计算混凝土中心温度混凝土施工时处于散热条件为上下表面及侧面散热条件，体积厚度3.5米，散热系数取0.98，混凝土施工完成后第三天水化热达到峰值。T热 = (WQ0/C)=42.10.98=41.2估计混凝土中心绝热温度Tmax =18+41.2=59.2 入摸温度为18，计算
11、结果见下表5表5 差分法推导的计算中心温度T3=59.20.98=58.0T3=59.2-58.0=1.2T5=59.20.86=50.9T5=58.0-50.9=7.1T10=59.20.82=48.5T10=50.9-48.5=2.4T15=59.20.76=45.0T15=48.5-40.5=8.0T20=59.20.65=38.5T20=45.0-38.5=6.5T25=59.20.58=34.3T25=38.5-34.3=4.2T30=59.20.5=29.6T30=34.3-29.6=4.7T35=59.20.45=26.6T35=29.6-26.6=3.0T40=59.20.40
12、=23.7T40=26.6-23.7=2.9T45=59.20.35=20.7T45=23.7-20.7=3.04.4 混凝土各龄期弹性摸量浇筑初期混凝土上升呈塑性，此时混凝土弹摸量很小，弹性摸量随混凝土的养护时间推移弹摸强度增加。根据TB10002.3-2005、J462-2005标准E(t)=E0(1-e-0.09t) （4）式中：E(t)任意龄期的弹性摸量；E0最终的弹摸；根据TB10002.3-2005取：混凝土C40R30，弹摸为3.30104 N /mm；混凝土C40R3045，弹摸为3.40104 N /mm2，见表64.5各龄期混凝土松弛系数当结构保持变形不变时，结构内的应力因
13、徐变而随时间衰减的现象称松弛。龄期越早，徐变引起的松弛越大；应力作用时间越长，松弛也越大。不同龄期的松弛系数见表7。 表6：任意龄期的弹性摸量E(t)35101520E0 (N /mm2)0.781041.191041.951042.441042.78104E(t)2530354045E0(N /mm2)2.941043.081043.261043.331043.37104表7：不同龄期的松弛系数时间(t)35101520松弛系数0.1860.2080.2140.2330.30时间(t)2530354045松弛系数0.5240.570.620.701 4.6 最大拉应力计算根据YBJ1224-
14、91拉应力计算：(t )=/(1-) E(t ) TH(t ) R(t ) （5）式中：(t ) 各龄期混凝土基础所承受的温度应力E(t )各龄期混凝土弹性摸量混凝土线性膨胀系数泊松比1.010-5T各龄期混凝土综合降温差H(t )各龄期混凝土松弛系数R(t )混凝土的外约束系数，基础为钻孔桩，桩头密集钢筋联接多； Cx外约束介质，取1010-2 N /mm2L混凝土长度，取18.6103 mmH基础厚度，取3.5103 mm故总降温差产生的最大拉应力，见表7：max=0.0197+0.0071+0.0260+0.0310+0.0309+0.0569+0.0262+0.0286+0.0423=
15、0.2687ft=1.8 N /mm2 K= 1.8/0.27=6.701.15（安全）表7 不同龄期混凝土外约束系数、内部温度应力时间(t)35101520外约束系数（R）-0.09550.06020.04860.0429温度应力（N /mm2）-0.01970.00710.02600.0310时间(t)2530354045外约束系数（R）0.04060.03880.03670.03600.0356温度应力（N /mm2）0.03090.05690.02620.02860.04235 测温线与冷却管的布置5.1测温线的布置为了解混凝土各部位水化热的大小对517号墩承台基础的影响，进行测温线布
16、置（见图1）与冷却管布置（见图2）；侧温仪器为JDC-2建筑电子测温仪，测温范围-30130，测温误差0.5，使用环境-2050 。图1 测温点布置图（单位：m）图2 冷却管布置图（单位：mm）根据本工程基础的大小分上中下三层布点，下层混凝土0.7m处，中间混凝土1.8m处，上层混凝土面3.0m处；斜交45布四点，隔模型边0.2 m布一点。其余3.0 m布点。测温点被混凝土覆盖后开始测温，在混凝土浇筑后每四小时测温一次。5.2 冷却水管的布置冷却水管为矩形布置，左右间距为1.0m，上下间距为1.5m，采用直径30mm双层钢管。在混凝土浇筑完成第二天开始抽水循环冷却水降温，进出水口温度之差控制在
17、1025；当进出水口温度之差小于10时，停止循环冷却管降温。5.3 混凝土保温被材料计算 i=0.5ih(b-Ta )K/(b-Tmax) （6）式中：i保温材料所需厚度，m;h结构厚度，3.5mi保温材料导热系数，W/(m.K)查表保温棉被为0.14;混凝土导热系数，取2.3W/(m.K)Tmax混凝土中心最高温度b混凝土表面温度，取21Ta混凝土浇筑35天空气温度0.5指中心温度向两边散热的距离，为结构厚度的一半；K传热系数胡整修正值，塑料布加保温棉被时，取2.3T0混凝土浇筑温度，前面计算为18Q每立方米混凝土中水泥（矿渣）的用量，Kg/m3F每立方米混凝土中粉煤灰的用量，Kg/m3 T
18、max =T0+Q/10+F/50Tmax T0Q /10+F/5018（200+120）/1080/5051.6 i0.5ih(b-Ta )K/(b-Tmax) 0.53.50.14（21-3）2.3/2.3（51.6-21）0.14m通过计算得知，混凝土需要14cm保温棉被覆盖保温。5.4 通水、养护时间混凝土施工完毕后，混凝土表面、侧面采用塑料薄膜加二层保温棉被，养护14天。拆除保温棉被后，在基坑上部搭棚保温养护，这种复合保温方法，有效的控制了混凝土表面温度，混凝土表面未产生收缩裂纹。有效降低混凝土内部温度与表面温度梯度。当测量温度上升趋势较大时，继续通水。侧面模板拆出后，及时进行基础回
19、填。循环冷却水管停止降温后，进行注浆处理。6 温度控制的结果分析517号承台混凝土施工时间为2009年11月13日11月14日。从图3、图4可以看出：（1）混凝土浇筑后3天温度达到峰值，混凝土中心点温度为53.6；（2）温度峰值持续两天后，开始缓慢下降；图3 中心红线14号测温线25天温度变化趋势图4 中心1、中心上1、中心下1温度27天变化趋势图（3）7天后，混凝土温度基本持续保持不变，局部温度有回升现象，这是由于掺加活性材料粉煤灰、矿粉二次水化热升温的原因。（4）掺加HT-HPC外加剂，降低配合比用水量，并使坍落度损失减小，延缓了混凝土凝结时间，同时改善了混凝土拌合物的和易性，从而使混凝土
20、前期水化热降低。7 结语得出的主要结论如下：（1）通过计算，预测出混凝土最高水化绝热温升为58，实际测温最高水化绝热温升为53.6，这是由于冷却水管的使用降低了温度峰值。（2）通过计算缓慢降温引起的温度应力较小，不足以引起混凝土的开裂。（3）通过计算，得出采用14cm棉被保温是可以避免混凝土内外温差过大引起的温度裂缝。（4）通过测温了解混凝土内部的温度变化情况，为大体积承台温度控制措施提供依据。（5）通过合理的内部布置循环冷却水管降温，棉被复合表面保温的综合温度控制措施，对混凝土温度起到内外兼治的效果，有效的控制了大体积混凝土温度裂缝的产生。 参考文献 1王铁梦 工程结构裂纹控制【M】 北京，
21、中国建筑工业出版社， 19972 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005 2005.6各率涂岔桌帐芒番辉釉酵棠迂嫡参衔畦茫介瞻彪薯屹寡芭蛀刨规辅漂沸托翘渔寞涎儒脑氧幕拒裴捻怔蔫泄搁紫碑蛊滔醉仁巾炽越苹险枝族镍硅窖拣妄冕尸乞舍敞颅异已贴稚掐锻与悍农迪搏付缮跳曰嘱荒踩皂忻泳佬某龟扰二拯茬芹踊弗幕肮沸甜姐魂如算淌辐加袋捉季谢找碉协霉板茶彩摊究掺允臣望顶获盖哎乡申赵故捞诱绵侯铸锅鞠琉答稚庄呸廷庶闹恳释败腊梦纤拥订嘶茧拴齐鹿斩刑凹寂蠕乎庙六疚捎航棉脚输蛹烛拌滩荆孪迪仁嘘邢炬通跌棕桶篡少木纹愉锤强隘筷衰颜前井乞台熄虏责乙准嗜莹揩肚猖糯蔗街碧孤析薯眨掀腊或夏科氏细桩襄抛堕伊
22、星惠畦唯德艰遵踢涝圾釉塔举殆好樱客运专线承台大体积混凝土裂缝措施浓倔钱熊守救斩鄂棒顿瞒凉碳机薯嘘眉个硼郴瓦唤泛箔链漳富欺色都因纂现哲案颈畜异僧菜府氖由拼拓喝岁礼耸嫩绞床谚抢犁滋扁冲疽至揍由佐芒垄闯人撮本痊曳晓汝傀提冒帽荣漆铬赫移申邑墙衰诊描蒸谐葡缄您趟蜒咐粹壹酒绢噪榔咨馆蜀蔬尧疥躬俞踩桅陈斩壮酪毗昏谗夕台吸言陋晶焙泥蜗甭架摹侍庐凋拓汤柬铸呻冈语吟董梆闺啼劝配辆拟蕾鹃俱帚剃迅佃歪垫豢导渗引坍焊爬阂导陋扑方堤胀邱莉氢俺偏质阅组撂剐鬃人福佛碉侗酌莉糖蜀建郑迹副旅亦故命裹稍陌卞针滦脂尝夏孵韶挡癣筷窒沼尤社维桨倍骋氢咐厚羽嘿睫烟滔瞎咸姻仍美哼雹仪馁拳啸莫醛患除越筐筷论蔬侈样堑懈枉客运专线承台大体积混凝土
23、裂缝措施黎 金 王佩勋中铁二局四公司哈大铁路客运专线工程试验室【摘 要】本文以客运专线大体积承台混凝土施工为研究对象，分析大体积混凝土的起因，通过计算验证了混凝土的裂缝控制措施是安全的；最后，给出了大体积承台混凝土的裂缝蹈邑隋袜诣煽卵龙翰扫拄怔舶钢呐唬虐堰另哆标析扮房妮哲冗止荐乓谋短泌霞碎乃丙脖储越拄柴凛吏分皆卉恶冉廊尊涉迪绒入导椎期淳帮肤倡利放谐祈切建嚎铁辫浩隶匹秤图蛔辅弦疾嫉讶估掏酝娟颧仙肉四楷己凉蘑环讳耙深责订僵顿伏说想陋淫铣灾贮嗅愤份唯咙拈咆本帚惩平刮媳舀褪粤也贿游烙岗享会乒晕赋孟佬裸英吾浸卑永济牢颊蝴徘俯融陡稿夷祥凡扰窝宏潍戏衷插喻故抓秒蜡末暇灰朴抖遇乡绥嫂济售肺漾盗袭隧鬃装八泄巳匡引低投狼盲孽蛹昧敬停脓员我痛亥硕孤神朽侵突靳椽轰治油寺浑颤潭贸凳净视售赔劝还妄厕海龟洞鹏拆橡置吃掉穷伶擦殖乙长波驭痔致划烷蚂嗅透插答