基于水化热抑制剂的大体积混凝土温控技术

为完善现有大体积混凝土水化温升控制技术,并通过合理应用抑制剂温控措施来降低施工成本,基于水泥水化绝热温升曲线,提出了一种调节绝热温升方程中延迟放热时间的模型,进而控制混凝土掺入不同抑制剂的绝热温升过程。研究结果表明:延迟放热时间为0~3 d时,大体积混凝土内部温峰和内表温差呈不断减小的趋势;而在延迟放热时间为5~10 d时,由于延迟放热时间的增加,会导致多层浇筑混凝土的热量积蓄;选用延迟放热时间为3 d的浇筑混凝土,其温峰与内表温差均能达到温控目标;对于延迟放热时间为1 d的浇筑混凝土,若能将入模温度降低1~2℃,也能满足温控要求;本研究所提出的基于水化热抑制剂的混凝土温升调控技术,为大体积混凝土水化热温度场的调控提供了新的思路和方法。

预应力混凝土连续刚构桥零号块混凝土水化热温度控制

针对某预应力混凝土连续刚构桥零号块浇筑时,由于工期原因无法采用分层浇筑方式而使用一次性浇筑方式所产生的水化热温控问题,提出在零号块的内部空心部分设置贴合内壁的大体积降温水箱为主的方法,以达到控制零号块混凝土水化热温度的目的。首先,采用MIDAS/FEA有限元软件对零号块进行水化热温度场及温度变化的数值模拟。然后,根据模拟结果设计零号块温度测量系统,实时观测零号块混凝土的温度变化。通过对比各个测点温度的计算值和实测值,发现新的温控方法能够有效地将温升峰值控制在76℃以内,最大里表温差控制在20℃以内。

桥梁墩柱大体积混凝土自动化温度控制研究与应用

为实现对于大体积混凝土桥梁墩柱质量精准管控,基于物联网技术研发了适用于桥梁墩柱大体积混凝土水化热监测的温度采集模块及配套的上位机软件,在传输距离、设备功耗、系统容量等方面进行全面优化,极大提升了设备性能与用户体验,同时与冷却水系统进行联动,实现了混凝土内部温度有效控制。经过项目测试,证实了设备的有效性。

常泰长江大桥主航道桥主墩承台大体积混凝土抗裂技术研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 208 m的公铁两用双塔钢桁梁斜拉桥,主墩承台尺寸为77 m(横桥向)×39.8 m(顺桥向)×8 m(厚),采用C40混凝土,单个承台混凝土超过2万方。为降低承台大体积混凝土开裂风险,提高其抗裂性能,采用具有水化热调控和补偿收缩的功能性材料,基于温度场和变形场协同调控试验,开展承台大体积混凝土抗裂技术研究。试验结果表明:水化热调控材料可有效降低水泥水化热及放热速率,调控混凝土温度历程,有利于减少大体积混凝土温度裂缝;复合膨胀材料可以调控混凝土变形历程,有利于减小混凝土收缩变形,抑制混凝土收缩开裂。根据研究结果,该桥主墩承台混凝土掺加0.2%的水化热调控材料和8%的复合膨胀材料(配比为50%CaO+50%MgO),施工过程中采取控制入模温度、设置冷却水管、加强保温与保湿养护等措施。主墩承台混凝土拆模后未见裂缝,说明基于温度场和变形场协同调控的混凝土抗裂技术应用效果较好。

长大框架混凝土箱涵浇筑阶段温度应力场及裂缝控制分析

以某长大框架箱涵施工项目为依托,通过实验数据,分析研究了长大框架箱涵温度裂缝控制技术。采用在长大框架箱涵混凝土浇筑过程中设置监测点并实测其温度,再利用ANSYS有限元软件建立长大框架混凝土箱涵有限元模型进行混凝土温度应力场的模拟分析,总结出长大框架混凝土箱涵浇筑温度应力场的变化规律。通过改变长大框架箱涵混凝土入模温度、伸缩缝间距等因素,对长大框架混凝土箱涵最大温度梯度、最大位移及最大拉应力进行分析。结果表明:现场实测温度值与模拟得到的温度结果的变化规律基本一致;随着混凝土入模温度的升高,长大框架箱涵混凝土最大拉应力和最大位移均随之增大;从长大框架箱涵混凝土裂缝控制角度出发,可将30~35 m作为长大框架箱涵混凝土的合理伸缩缝间距。根据模拟结果制定的现场控制裂缝措施,有效控制了混凝土结构的裂缝产生,取得了良好的实际效果。

拱座大体积混凝土水化热及温控措施

为厘清拱座大体积混凝土浇筑过程中水化热温度及应力的主要影响因素,提出合理有效的温控措施,以贵州某拱桥拱座施工为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立仿真模型,将仿真计算结果与实测温度进行对比,并分析配合比、入模温度、环境温度以及冷却水流量、水温、通水时间等参数对混凝土温度场及应力的影响。结果表明:入模温度每增加5℃,内部峰值温度升高约3.8℃,核心点最大拉应力增加约0.08 MPa;环境温度每降低5℃,混凝土表面峰值温度降低约1.5℃;当冷却水流量超过0.4 m^(3)/h时,提高冷却水流量对温度场影响不明显;冷却水温与通水时间主要影响混凝土降温速率。

城市大体积混凝土施工温度控制技术研究

大体积混凝土结构施工过程中,易产生较大的温度应力,导致混凝土结构开裂,因此对于大体积混凝土的温升控制和抗裂控制较为关键。针对北京市通州城市副中心“城市绿心三大公共建筑共享配套设施2标”施工涉及的筏板基础大体积混凝土,选定原材料,设计配合比,进行了混凝土的热工性能分析和力学性能分析,使用MIDAS FEA软件进行数值模拟,在工程现场进行温度监测和分析。得出以下结论:1)混凝土的水化放热、绝热温升较低,热工性能良好,有利于降低混凝土结构内部放热;2)混凝土在标准养护和温度匹配养护条件下的抗压强度和劈拉强度均符合工程要求,且温度匹配养护条件下前期强度更高;3)数值模拟结果表明,最高温升为19.1℃,里表温差最大值为18.8℃,温度应力在120h左右达到峰值2.34MPa,符合温控指标及抗裂控制要求;4)筏板内部温升约21.1℃,2至3d达到峰值,筏板中部温升较高,顶部和底部温升较低。

大体积混凝土承台温控设计与现场应用效果研究

基于实际工程项目,阐述了大体积混凝土的温控方案的设计及计算参数的合理取值。采用Midas-Civil三维有限元分析软件进行了施工过程水化热模拟计算,并与实际温控成果数据进行比较。重点针对温度峰值及其出现时间、内外温差三个方面的差异进行了深入分析,提出了方案设计、模拟计算、现场监测、偏差分析相结合的大体积混凝土温控手段,可作为类似工程借鉴之用。

高寒地区桥墩承台水化热开裂及受力分析

文章以高寒地区某铁路桥为工程背景,详细分析了承台水化热产生裂缝的原因,进一步采用有限元软件ABAQUS进行对已开裂承台进行了局部应力分析,并提出了裂缝修补方案。结果表明:高寒地区冬季大体积混凝土在上边缘处容易开裂,应提前在钢模板表面铺设棉被以保温,按照设计冷却水程序通水降温,必要时搭设保温棚;在运营荷载下,由于桥墩处于受压状态,已开裂部位的所受的拉应力很小,不会引起裂缝扩展;封闭裂缝表面0.2~0.5 m深度后,在最不利荷载作用下,封闭裂缝处与未封闭裂缝面上的拉应力均很小,不会引起开裂。

大型泵站混凝土施工期削峰强度与水化热抑制剂、冷却水管参数的关系探究

大型竖井贯流式泵站的结构比较复杂,各浇筑块的结构和尺寸不尽相同,温控指标也不同,特别是夏季施工时,温控防裂难度大。对于不同结构部位,应采用精细化的削峰强度指标。利用等效冷却算法分别模拟不同水化热抑制剂掺量和不使用水化热抑制剂情况下,长方体浇筑块在不同水管间距、通水水温、通水流量下的温度峰值削峰强度,提出了一系列定量公式。可根据水化热抑制剂的掺量和削峰强度指标,通过所提公式计算相应通水水温的冷却水管布置密度和通水流量。研究结果可为类似泵站在高温季节施工的定量温控措施制定提供参考。

大体积混凝土底板温度裂缝控制技术研究

裂缝是土建工程中混凝土结构面临的最大问题。通过在大体积底板混凝土中掺入水化热抑制剂,调控水泥水化历程,减小混凝土温度收缩,进而减小混凝土温度裂缝出现概率。本文以武汉某地下室的大体积混凝土底板为例,应用温度裂缝控制技术,将混凝土温峰保持在40℃以下,经过后期观测,混凝土未出现贯穿性有害裂缝。为进一步验证大体积混凝土底板温度裂缝控制技术的应用效果,根据实测数据,采用Midas civil软件中的水化热分析模块,对混凝土底板进行有限元分析,温度云图显示,降温过程中结构内部没有产生较大的温度梯度,混凝土温度收缩小;温度裂缝系数显示,混凝土升温、降温阶段开裂风险均很低,说明大体积混凝土底板温度裂缝控制技术可调控混凝土温度收缩,降低混凝土开裂风险。

大体积混凝土试验及施工研究

文中以武夷新区云谷小区集中商业工程为例,针对大体积混凝土易出现温度裂缝的施工难题,在常规的混凝土配合比设计基础上掺入SY-K纤维抗裂防水剂和HHC-S水化热抑制剂,降低大体积混凝土水化热峰值,提高混凝土抗裂性能。文中采取了整体分层浇筑法、二次振捣、覆盖保温和智能温控等施工措施,确保大体积混凝土质量。

大体积承台混凝土水化热仿真及温控分析

以重庆某高速公路建项目某特大桥主墩承台大体积混凝土为研究对象,采用Midas FEA有限元软件对承台浇筑后336 h内的温度场进行了数值模拟和分析,并着重分析了入口温度为10℃、15℃、20℃时温度场随时间变化曲线。通过有限元结果熟悉承台水化热规律,确定温控方案并进行合理的管冷设计,以此来指导施工。研究结果表明:冷凝管入口温度为10℃时更有利于温度及裂缝的控制。

高强度混凝土水化热的研究

为了解高强度混凝土水化热温度的特点 ,从而为今后同类材料结构的温度控制打下基础 ,本文采用实测数据研究与理论分析相结合的方法 ,比较了高强度混凝土与普通混凝土在绝热温升和实测温度值方面的区别 ,论述了水化热温升对高强度混凝土强度发展的不利影响和对高强度混凝土冬季施工的有利影响 ,并讨论提出了高强度混凝土的温度控制标准 .文章认为 ,对厚度超过 1m的高强混凝土构件 ,应当采取相应的温度控制措施 ,控制构件的最高温度不超过 70℃ ,构件内外最大温差不超过 30℃ .

大体积混凝土施工期的水化热温度场及温度应力研究

针对使用低水化热复合硅酸盐水泥的某船闸底板混凝土,利用ANSYS程序对其温度场及温度应力进行了有限元数值模拟分析,并与中水化热普通硅酸盐水泥进行了比较,为大体积混凝土不出现有害温度裂缝的温控防裂措施提供了依据。

大体积混凝土水化热温度特征数值分析

为研究大体积混凝土水化热温度规律,防止早龄期混凝土开裂,以普立特大桥重力式锚碇散索鞍支墩基础第1层混凝土浇筑过程为例,对其水化热温度进行了连续监测.对实测混凝土水化热温度进行拟合分析,提出了基于指数函数和的形式的简化计算模型,该模型对混凝土水化热温升的拟合优度较好.利用混凝土温度有限元计算理论,结合散索鞍支墩基础所处的环境状况,建立考虑冷却管的三维有限元模型,对混凝土浇筑过程中的温度场进行模拟计算,计算结果和实测值吻合度高,并对散索鞍支墩基础在有无冷却管下的水化热温度进行了对比分析,为工程实际提供有益的参考.

混凝土中水泥水化反应放热模型及其应用

大体积混凝土结构水化热温度场分析的关键是混凝土中水泥水化反应放热模型的确定.基于化学反应动力学原理,提出了一种物理意义明确,考虑了温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土中水泥水化反应放热模型,并将其应用于有限元分析.算例分析表明,该模型能很好地拟合了混凝土绝热温升的实测数据,较精确地预测了在不同浇筑温度下混凝土绝热温升的变化规律.

大体积高强混凝土施工过程中温度场分析

针对高强混凝土中总胶凝材料用量较多导致水化热剧烈、从而产生裂缝的问题,对大体积高强混凝土施工过程中的温度场进行了分析.通过对模型结构进行温度监测来指导实际工程混凝土配合比设计,并对施工方案的合理性进行了研究,根据水化热试验确定大体积高强混凝土水化热的计算参数.运用有限元软件MIDAS/GEN及ABAQUS进行温度场分析,结果表明,大体积高强混凝土结构比普通大体积混凝土结构升温更快,峰值温度更高,应当加强养护;进行水化热计算时,水化热系数m及最终水化热Q0的常用值需针对大体积高强混凝土作适当调整.

C50大体积混凝土温度应力测试及抗裂性能研究

为研究不同配合比条件下高强度大体积混凝土浇筑早期内部的温度、应力变化以及提高早期抗裂性能的技术途径,采用温度应力传感器分别测试尺寸为6.5 m×2.0 m×4.5 m的粉煤灰掺量为15%以及粉煤灰和矿粉双掺总量为33%的C50大体积混凝土早期的温度及应力变化。研究结果表明:以上2种混凝土在3 d龄期时抗压强度均不低于设计值的80%,劈拉强度均大于2.6 MPa。混凝土内外最大温差出现在3~4 d之间,最大拉应力也出现在大约3~4 d之间,采用粉煤灰和矿渣双掺的混凝土,掺合料掺量占胶凝材料30%以上,能够有效降低混凝土早期内外温差且3 d抗拉强度并未显著降低,有利于提高混凝土的抗裂性。

基于四维温度场理论的大体积混凝土数值分析

为了分析探讨大体积混凝土在浇筑养护的过程中温度应力的分布规律,温度应力主要是由于水泥水化反应放出大量的热量和边界条件的约束而导致的,基于四维温度场理论,根据实际施工过程中温度测点和温控方案,建立较为合理的有限元分析模型,通过考虑混凝土的实际力学性能非线性增长的特性,分析大体积混凝土在施工过程的温度变化过程、温度场分布及应力分布情况,发现数值分析结果与规范吻合较好,其结果可为类似的大体积混凝土工程提供借鉴参考.