承台大体积混凝土冷却管布置验算与温度控制思考

验第与温•度控制忌考◊陕西铁路工程职业技术学院铁賂大体积混凝土施工，使用冷却管能有效降低承台内 混凝土水化热温度，避免混凝土裂纹的出现。本文结合现场

15 贮计，努谢尔特准数 = 1.86(Re/Pr/)%(#)% (红)° \"施工实例对冷却管的计算进行讨论，并提出来其他的控温措 施。1施工概况故：# = 1.86(Re,Pr/)%(¥)%(务严因为出水流出时的温度是未知数，说管内水的平均温度无

新建铁路承台为22.5 mx 10.5 mx4 m大体积混凝土结构， 计划釆用冷却管控制承台水化热，冷却管使用常见的＜b=48mm 鲂t=2mm黑铁管。2冷却管布设法确定，采用尝试误差法来确定。假定出水口温度是50t,则

管内的平均温度为tf =|(15 + 50) = 32.5 °C。根据此温度从附表中査出水的特性系数：流体粘度系数=8.015x1()7弦/m.s；水的导热系数：

混凝土热量主要来自于水化热反应，即混凝土在凝固过程

中内部胶凝材料与水发生化学反应产生的能量，其中水泥生成的热量最大。2.1水化热计算水泥砂碎石务=0.618沪/胁°C；普朗特尔准数：Pr,=5.42；水的比热：

C” =41747/弦.匕粉林0.488kg水矿粉减水剂根据極求质量通量：pWm =1220kg3. 524.670.760.60. 02774kg1027kg167kg132kg4. 4kg竽桃/“ = 509.3

丄 ”0.04124( kg/m2. s )表1配合比设计混凝化热大水化热温度:求雷诺准数：Re吃一 0.041X509 3 =]5885.8

卩f8.015X10-4nic-每立方米混凝土水泥用量，kg/m3; Q-水泥水化热量，J/Kg,

故:ax0.041 = 1 86(15885.8X5.42)%(―)^嚳空21)。“

0.618 216 “”查相关资料取337J/Kg; C-混凝土比热，取0.96J/Kg.Ko p-混凝土的质 量密度，取2400kg/m3; m-与水泥品种、浇捣时与温度有关的经验系 数，取0.3; t-混凝土浇注后至计算时的天数，取7天。T = 220x337 _e_0.3x7) = 220x337x0.8773571 = ⑺一 0.96x24001 丿一 0.96x2400 _

2 °C假定铁管的温度与混凝土温度相同，混凝土的入模温度按15 t,则tw=32.1+15=47.1t。*:fciitiag下：〃”=5.ioxioT ,即：最址化热绝热温度:220x337(1—厂)= 32.1 °C^=—(1-^)=C' p0.96x24002.2冷却管降温计算/yy(O 041-— =1.86x44.16x0.0574x1.8170.618a = 129.1 (W/m2. °C)根据能量守恒定律计算出口温度:(X7cdlQw —tf) = pWmFCP \"八—tf2 )129.1x^x0.041x216x(47.1-^) =509.3x^x0.0412x4174(r-15)根据水泵功率，水流速度按30 L/min ~ 50 L/min (计算取40L/min),贝!]：7d的总通水量为：40 X 60 X 24 x 7 X 2=806.4 m3(1)冷却管出水口水温计算。承台施工在11月份，査相关气候资料后，入水口水温按T=42.4 t复算温度与假定的温度接近，符合预设要求。学术研讨 533施工验证(3)

分次浇筑承台混凝土。大体积混凝土承台的厚度通常

按照《铁路混凝土工程施工技术规程》中的要求，大体积 较厚，现场可以分次浇筑，比如厚度为4 m的承台，可以分为两

混凝土芯部温度与表层温度之差不应大于20 t,为了验证现场 次浇筑，每次浇筑2 m,同样可以降低混凝土芯部温度。采取冷却管降温措施。前期经过水化热的计算，确定

需要在承台内部布设冷却水管的数量以及间距等，在绑扎钢筋

(4)

实际情况是否符合预设，在承台钢筋绑扎的过程中，埋设了一 定数量的测温片，按照每昼夜不少于4次的频率对混凝土芯部、 表层以及环境温度进行了监控测量，通过分析测温记录，发现 能馳温差控制酬范要求的20 \"C以内，满足要求。4对于大体积混凝土承台施工的思考的过程中将冷却水管固定在设计的位置处，待承台混凝土浇筑

完成后，利用水泵往承台内部通循环水，带出混凝土水化热产 生的热量。这种方式有几点需要注意的：一是水化热的计算模 型要和实际现场相符，也就要求计算所取的参数要尽量精确；

随着国家铁路网的大规模建设，越来越多的项目会遇到更

大体积的混凝土承台，如何控制混凝土芯部温度以及各级的温 差来保证承台施工质量，成为了施工单位的Y难题。从根源上分析，混凝土的热量来至于水化热，也就是在承 台浇筑完成后，混凝土中的水与水泥产生化学反应而生成的热

二是要按照频次监控混凝土芯部、表层以及环境的温度，若发 现温差接近规范要求的数值时，应加大冷却循环水的供水量， 让更多的热量被带混凝土内部；三是在混凝土芯部温度下降到

一定数值以后，就不需要再通冷却循环水，但留在承台混凝土 内部的冷却水管需要压浆填充密实，防止水管锈蚀后再引起承 台内钢筋的锈蚀。量，尺寸不大的结构物，可以通过混凝土外表放热来降低温

度，但对于大体积混凝土来讲，由于其结构尺寸增大，芯部产 生的热量无法快速到达表面而导致温度急剧升高，可能引起混

凝土裂缝的产生，进而影响混凝土的耐久性。通过理论与实际 的对比，结合现场施工经验，对于大体积混凝土承台，可以从

加强混凝土养护。承台混凝土浇筑完成后，由于水化

热反应，需要大量的水分，如果缺水，就可能产生裂缝，所以

(5)

需要及时对混凝土进行覆盖洒水保湿养护。为方便现场养护，

以下几个方面着手解决温度与温差问题。(1) 优化配合比。产生热量的两种材料为水和水泥，优化

可以在制作承台模板的时候比设计高度高出5 cm左右，让从冷 却水管内循环出来的热水蓄在承台的顶面，使承台外表始终保

配合比就可以在满足混凝土基本性能的情况下,从降低单方混 持湿润，同时可降低混凝土表层与环境之间的温差，减少裂缝 的产生。现场需配备专人养护，养护的时间不少于28天，当混

凝土中的水和水泥的用量方面考虑。对于水泥而言，可以采用 水化热低且凝结时间长的水泥，比如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐

凝土表层与环境最大温差小于20 t的时候，才可拆除保温覆盖

水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，同时在配合比中掺入粉煤灰和 层。粒化高炉矿渣粉，降低单方混凝土中水泥的比重。选择合适的 减水剂，降低混凝土单方用水量，减少混凝土的总体发热量。 在细骨料的选择上，使用级配良好的中砂，细度翩大于2.3。(2)

【参考文献】[1] 罗庚,胡宝生，辛国平.桥梁承台大体积混凝土水化热分析

降低混凝土的出机与入模温度。按照相关技术规程要

求，混凝土的入模温度不宜高于28 t,如果不采取相应的措

施，夏季施工很难满足。拌合站在拌合混凝土时，可以在拌合 用水内加入冰块来降低混凝土的的出机温度；对于入模温度， 可选择一天中温度较低的时候(比如晚上)浇筑混凝土。及温控措施U].公路交通技术,2013⑶[2] 张研，韩林，蒋林华，等.大体积混凝土温度应力与裂缝控制 [M].北京:科学出版社,2014[3] 张威.大体积混凝土水化热温控分析[D].武汉:华中科技大 学,2012(上接51页)南方农业,2015,9(15):47-48[16] 陈玉国，王海涛,李小杰，等.沃益多微生物菌肥对烤烟生 长发育和抗病性的影响Q].中国烟草科学,2015,36(03):63-67[17] 胡文兰.土笑微生物菌肥防控香蕉枯萎病田间药效试验 [A].云南省植物保护学会.云南省植保学会2018年度学术年会-绿 色植保支撑高原特色农业论文集[C].云南省植物保护学会:云南农 业科技编辑部,2018:2[18] 冯惠英，黄晶湖,郭秀珠，等.蔬菜育苗应用微生物菌肥的 研究[J].上海蔬•菜,2003(05):60-61[19] 焦永刚，郭敬华,董灵迪，等.生物菌肥对土壤生态环境改 良效果D].北方园艺,2017(13):135-139[20] 韦建玉，王政，黄崇峻，等.增施微生物菌肥对植烟土壤理 化性质及微生物量的影响口贵州农业科学,2018,46(11):57-61[21] 杜世坤.白银区根际微生物对玉米种子萌发的影响[J].甘 肃科技纵横,2014,43(07):118-119[22] 王小蒙，邵海峰,田龙军，等.微生物菌肥施用量对油菜种 子发芽及幼苗生长的影响[J].确肥与复肥,2019,34(01):36-38[23] Sandeep Kumar,Piyush Pandey,D.K.Maheshwari.Reduction in dose of chemical fertilizers and growth enhancement of sesame ( Sesamum indicum L.) with application of rhizospheric

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[27] 庞强强，蔡兴来，周曼，等.微生物菌肥对设施白菜生长、

品质和土壤酶活性的影响J].热带农业科学,2018,38(04):20-23本文由四川省科技厅项目(17ZZ019),乐山市科技局重点 研究项目(18JZD101 )和乐山师范学院人才启动项目 (XJR17005)共同资助。