溫控措施及熱工計算(1)冬季施工措施①概述根據唐山地區氣象站溫度測定記錄，此地冬季溫度很低，極端最低溫度可達到-20℃左右，給予混凝土的配置、運輸、施工帶來一定的難度，為了保證混凝土的施工質量，在最低氣溫低于-5℃以下時不進行施工，在-5℃以上至5℃之間時采用冬季施工，并經過科學計算，合理采用各種的混凝土溫度控制措施，保證混凝土的入模溫度符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》和《鐵路混凝土與砌體工程施工規范》的要求，滿足混凝土的內部最高溫度不宜超過60℃，內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不大于15℃，養護用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15℃的要求；并滿足當地晝夜平均氣溫(最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21室外氣溫的平均值)連續3天低于5℃或最低氣溫低于－3℃時的冬季施工要求。②熱工計算混凝土比熱(C)：單位重量的混凝土，其溫度升高1℃所需要的熱量。C30每方混凝土熱工計算材料名稱重量(㎏)材料占混凝土質量百分比p(%)材料比熱c(kJ/㎏·K)水泥2349.940.536砂74130.010.92碎石106731.480.96水+外加劑155.96.624.187粉煤灰+礦粉1566.630.961每方混凝土比熱C1p—C=(pp—C=(pccc+pscs+pgcg+pwcw+pfcf)=0.97kJ/㎏·K③冬季混凝土拌合物溫度計算a.C30混凝土拌合物溫度T0T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw－wsamsa－wgmg)+C1×(wsamsaTsa+wgmgTg)－C2×(wsa×msa+wgmg)+4.2mjTj]÷[4.2mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)+4.2mj]注：mce、msa、mg、mf、mw、mj—水泥、砂、碎石、粉煤灰(礦粉)、水、外加劑的用量(㎏)Tce、Tsa、Tg、Tf、Tw、Tj—水泥、砂、碎石、粉煤灰(礦粉)、水的溫度(℃)wsa、wg—砂、碎石含水率(%)C1、C2—水的比熱容(kJ/㎏·K)及冰的溶解熱(kJ/㎏·K)；當骨料溫度＞0℃時，C1=4.2，C2=0；當骨料溫度≤0℃時，C1=2.1，C2=335。各種材料用量及溫度(預設氣溫為-10℃)情況1每方混凝土各材料用量(㎏)各材料溫度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.9000060103.01.0各種材料用量及溫度(預設氣溫為-5℃)情況2每方混凝土各材料用量(㎏)各材料溫度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.9555560103.01.0各種材料用量及溫度(預設氣溫為0℃)情況3每方混凝土各材料用量(㎏)各材料溫度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.91055560103.01.0各種材料用量及溫度(預設氣溫為5℃)情況4每方混凝土各材料用量(㎏)各材料溫度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.91510101060103.01.0C30混凝土拌合物溫度T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw－wsamsa－wgmg)+C1×(wsamsaTsa+wgmgTg)－C2×(wsamsa+wgmg)]÷[4.2mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)]在情況1狀態下，T01=11.27℃＞5℃。在情況2狀態下，T02=15.3℃＞5℃。在情況3狀態下，T03=15.7℃＞5℃。在情況4狀態下，T04=19.7℃＞5℃。B.C30混凝土拌合物出機溫度T1T1=T0－0.16×(T0－Ti)注：Ti—攪拌棚內溫度(℃)，設定為10℃。在情況1狀態下，T11=11.04℃＞5℃。在情況2狀態下，T12=14.46℃＞5℃。在情況3狀態下，T13=14.8℃＞5℃。在情況4狀態下，T14=18.2℃＞5℃。c.C40混凝土拌合物經運輸到澆筑時的溫度T2T2=T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)注：α—溫度損失系數(h-(1)，當用混凝土攪拌車運輸時，α=0.25t1—混凝土拌合物自運輸到澆筑時的時間(h)，設定混凝土運輸為30minn—混凝土拌合物運轉次數，根據現場測試，混凝土攪拌運輸車裝卸2次。Ta—混凝土拌合物運輸時環境溫度(℃)。T2=T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)在情況1狀態下，T21=6.4℃＞5℃。在情況2狀態下，T22=7.4℃＞5℃。在情況3狀態下，T23=12.3℃＞5℃。在情況4狀態下，T24=16.3℃＞5℃。d.C40混凝土澆筑成型完時的溫度T3cccmcT2+cfmfTf+csmsTsccmccmc+cfmf+csmss注：T3—考慮模板和鋼筋吸熱影響，混凝土成型完成時的溫度(℃)cc—混凝土的比熱容(kJ㎏·K)，根據上述計算cc為1.107kJ㎏·Kcf—模板的比熱容(kJ㎏·K)，資料查找cf為0.48kJ㎏·Kcs—鋼筋的比熱容(kJ㎏·K)，資料查找cs為0.48kJ㎏·Kmc—每立方混凝土重量(㎏)，根據上述計算mc為2420㎏mf—每立方混凝土相接觸模板的重量(㎏)，設定每立方混凝土相接觸模板的重量mf為200㎏ms—每立方混凝土相接觸鋼筋的重量(㎏)，設定每立方混凝土相接觸模板的重量mf為100㎏Tf、Ts—模板、鋼筋的溫度，模板預熱到10℃，鋼筋未預熱采用環境溫度(℃)，在情況1狀態下，T31=5.8℃＞5℃。在情況2狀態下，T32=7.1℃＞5℃。在情況3狀態下，T33=12℃＞5℃。在情況4狀態下，T34=15.8℃＞5℃。④合理的混凝土冬季溫控措施經上述計算，當氣溫進入-10℃低溫度時，應對混凝土骨料進行保溫措施和拌合用水進行加熱措施處理，經拌合用水加熱升溫至60℃的混凝土熱工計算后，上述各項溫度都滿足《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》要求。a混凝土骨料的保溫措施：骨料在運輸過程中，應采用保溫棚布進行密封，達到料倉后，對骨料采用帆布進行嚴密的掩蓋，使其溫度在0℃以上。必要時對砂、石料加熱保溫在5℃以上。b對拌合用水的加熱措施：拌合用水采用通蒸汽加熱進行升溫處理，加熱升溫為60℃，但不超過80℃。c拌合用水加熱后，混凝土材料攪拌投料順序為：水→砂→碎石→水泥→粉煤灰(礦粉)→外加劑。攪拌時間較常溫下延長50%，確保拌合站混凝土工作性能與和易性滿足要求。d采用封閉式攪拌樓并配置空調，保證溫度在10℃以上。e冬季施工時模板周圍用帆布覆蓋，適當通蒸汽保持溫度在10℃～15℃。同時在氣溫較高的白天進行施工，晚上不進行砼澆筑。f泵管連接時要檢查泵管是否有積水、冰凍，清洗泵管時，在泵管彎頭處拆開，排干泵管里的積水；砼輸送泵采用保溫材料覆蓋，輸送砼前用熱水沖洗攪拌主機及輸送管道。g混凝土灌注工藝：持循通汽、邊打邊掀、每段到頂、邊打邊蓋，分層厚度300mm。澆筑時間控制在6小時以內。h冬季施工采用蒸養棚覆蓋，通蒸汽養護砼，養護分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段，靜停不小于4小時，升溫速度不大于10℃/h，每半小時測試溫度，恒溫時混凝土芯部溫度、混凝土表面溫度、環境溫度差不大于15℃，芯部溫度不大于60℃，表面溫度不大于45℃，降溫速度不大于10℃/h；拆除蒸養棚罩后，在混凝土表面噴涂養護劑進行自然養護。i拆模時混凝土強度應達到設計強度的80%以上；混凝土芯部與表層，表層與環境溫差均不大于15℃，氣溫急劇變化時不易拆模。3.6夏季溫控措施(1)概述根據唐山地區氣候特點，夏季氣溫不高，極端溫度為39℃，但天氣變化頻繁，給予砼的配制、運輸、施工帶來一定的難度。為了保證張唐客重載鐵路砼質量，經過科學的計算，采取各種合理的溫控措施，確保砼入模溫度符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》所規定的不得高于30℃，砼內部溫度最高不宜超過65℃，混凝土內部溫度與表面溫度差不宜大于15℃。當晝夜平均氣溫高于30℃,混凝土進入夏季施工。夏季混凝土工程施工除滿足本規定外，還應滿足《鐵路混凝土工程施工技術指南》。(2)科學的熱工計算C40砼拌合溫度每方砼原材料重量、溫度比熱及熱量，見下表：(列舉實例)材料名稱重量W(kg)比熱CKJ/kg℃W×CKJ/℃材料溫度℃T×W×C水泥3200.536171.52406860.8砂子7280.92669.762013394碎石10910.961047.362020947.2水+外加劑1564.187653.1721811757.1粉煤灰+礦粉1250.96120303600合計2661.856559.1由公式Tc=∑T×W×C/∑W×C=56559.1/2661.8=21.2℃a.出罐溫度Ti由公式Ti=Tc-0.16×(Tc-Td)，其中：Td：攪拌樓溫度(℃)，夏季取Td=26℃故Ti=21.2-0.16×(21.2-2(6)=22.0℃b.砼澆筑溫度Tj由公式Tj=Ti+(Tq-Ti)(A1+A2+A(3)，其中：Tq—室外平均氣溫，此時取Tq=30℃A1—砼裝卸溫度損失系數，每次Ai=0.032，裝卸2次，故A1=0.032×2=0.064A2—砼運輸時溫度損失系數,A2=t＆,t—運輸時間(min)取t=20min，＆--砼運輸時熱損失值，按攪拌運輸車取＆=0.0042,故A2=0.0042×20=0.084A3=0.03t,t為澆搗時間,取t=20min,則A3=0.03×20=0.6故Tj=21.2+(30-21.(2)*(0.064+0.042+0.(6)=27.4℃＜30℃(3)合理的溫控措施①拌合站搭蓋砂石遮陽棚進行三面圍護，避免夏季曝曬造成砂石料溫度過高，導致砼入模溫度增高。②水泥設2個筒倉輪流使用，避免剛運到的水泥溫度太高，同樣導致砼入模溫度增高。③每天設專人測量室外氣溫，砼出機、入模溫度，發現砼溫度超過30℃時，及時向水中投入冰塊。④在砼內部放置測溫探頭，全程監測砼內部溫度。砼表面采用保溫材料覆蓋、灑水養護等辦法減少砼內外溫差。⑤拌合站料斗、水池、皮帶運輸機、攪拌樓采取遮陽措施。⑥宜盡可能在氣溫較低的晚上攪拌混凝土，以保證混凝土的入模溫度滿足設計要求，當設計未規定時，混凝土的入模溫度不宜高于30℃。⑦混凝土材料攪拌投料順序為：砂+水泥+粉煤灰+礦粉投料及攪拌→水、外加劑投料及攪拌→粗骨料投料及拌合→拌合→出料。⑧當高溫施工不可避免時，應通過試驗掌握混凝土在不同溫度、不同原材料等的情況下坍落度的損失情況。制定相應的措施，根據氣溫適當增加混凝土的出機坍落度，保證混凝土到施工現場時符合施工要求。⑨各拌合