安徽宣城宛溪河大橋右幅主墩承臺溫度監控

李海蕾 吳祥松 董紅晶

大體積混凝土在連續澆筑和硬化過程中，水泥水化反應產生大量水化熱，由于混凝土熱阻很大，熱量聚集在內部不易散發，而表面散熱較快，這樣在混凝土內部和表層形成較大溫差。混凝土內表溫差升降溫變化加上環境因素的影響導致不均勻溫度變形和溫度應力產生，一旦拉應力超過混凝土抗拉強度，就會在混凝土內部或表面產生裂縫。這種溫度裂縫是混凝土早期開裂的主要因素之一，往往是貫穿性的有害裂縫，對結構的抗滲性、整體性、耐久性甚至承載能力十分不利。為確保溫度應力小于抗拉強度，避免溫度裂縫產生，大體積混凝土結構施工過程中的溫度控制和溫度監測十分必要。《混凝土結構施工及驗收規范》以及《混凝土結構耐久性設計與施工指南》都對大體積混凝土的溫度控制和溫度監測做出相應的規定。溫度監測不是目的而只是一種手段，根據監測了解混凝土溫度場分布變化情況，采取或者調整合理而有效的溫度控制措施才是防止溫度裂縫的關鍵。

1 溫度控制方案設計

1.1 原材料選用

混凝土采用C45商品混凝土。采用早期強度發展快的水泥，為防止混凝土裂縫，摻Ⅱ級粉煤灰，石子采用5 mm～25 mm碎石，外加劑采用ZWL-A-Ⅲ高效減水劑，砂采用中砂，在混凝土中摻加合力TEA膨脹劑，水采用冰水(冰塊放入飲用水中)。在混凝土澆搗前，由宣城市雙樂商品混凝土廠家進行多組不同摻量的試配級配，然后根據施工環境及設計施工要求選擇最優的級配比為水泥∶水∶黃砂∶碎石∶外加劑∶粉煤灰∶外加劑=304∶200∶730∶1 005∶7.1∶60∶6.23，單位:kg/m3，混凝土采用泵送施工。 在每次施工時，由雙樂商品混凝土公司提供商品混凝土質保等相關資料，現場試驗人員配合混凝土廠家及時調整配合比，嚴格控制入模溫度和坍落度，保證混凝土施工質量及施工連續性。

1.2 冷卻管

在混凝土中埋設降溫水管從混凝土初凝后開始通水以降低混凝土水化熱，在板面做蓄水養護并保持濕潤。根據施工計算手冊進行混凝土水化熱絕對溫升值計算。混凝土中心最高溫度與表面溫度之差:Tmax-Tb=69-37.2=31.8℃＞25℃。因此混凝土的溫度控制還需要另外采取措施，在大體積混凝土內設置DN50水管。連續冷卻水從開始完全啟動至溫度降低到符合要求為止。

1.3 承臺大體積混凝土施工分層澆筑

承臺澆筑第1層為2 m，第2層為2 m。施工時間為12月4日～1月3日，氣溫低，采用了較低的混凝土入模溫度，控制溫升，延長溫升峰值時間。由于承臺長度超過厚度的3倍，為保證結構整體性和施工連續性，采用斜面分層法澆筑。

1.4 混凝土養護

混凝土在澆筑完畢后的12 h以內加以覆蓋，并灑水保濕養護，覆蓋采用一層薄膜加一層保溫被的方式，現場另備一層塑料薄膜、一層草包以做保溫保濕備用。要求薄膜的搭接不得小于150 mm，保溫被的搭接不小于100 mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施。大體積混凝土澆筑后為減少升溫階段內外溫差，防止產生表面裂縫在混凝土初凝后及時澆水養護，并在混凝土表面一層塑料薄膜外面再覆蓋地毯保持混凝土表面濕潤。

2 施工現場溫控監測

2.1 測點布置

1)環境溫度。對測時的環境溫度進行量測。2)豎直方向溫度測點布置。距離承臺頂面55 cm，150 cm，270 cm的三個平面上布設測點，共計27個測點。3)水平方向測溫點布置。根據對稱性在承臺 1/4平面上布置測溫點編號分別為 1，2，3，4，5，6，7，8，9。4)進水溫度和出水溫度監測。對上、中、下三個冷卻管的進水和出水溫度進行量測。5)混凝土表面溫度。對草袋或薄膜下的混凝土溫度進行量測測點的水平位置與混凝土內部測點的水平位置相同。

2.2 監測儀器

JMT-36C型溫度傳感器是一種高精度、高穩定性、高可靠性、防潮及絕緣性良好的新型傳感器。可廣泛應用于石油、化工、能源、交通、鐵路、建筑等行業中的溫度測量配合JMZX系列自動化測試系統可作多點溫度場的定時自動循環檢測。

3 溫度監測及結果分析

在澆筑和養護期間對混凝土內表溫度實施全天24 h的連續監測，測試間隔為8 h/次，監測期從混凝土澆搗時起至中心溫度進入安全期結束，持續兩周左右，共得到多個測溫數據，基本能夠準確、實時的反映施工過程中整個基礎底板溫度場變化的情況。

1)圖1為主墩承臺中心測點的溫度變化曲線。2)圖2為主墩承臺邊緣測點處各測點溫度發展變化情況。3)圖3為不同測點內表溫差隨齡期的發展變化情況。

中心測點5被破壞，中心測點23后期被破壞，中心測點14最高溫度為69.5℃，沒有超過《混凝土結構耐久性設計與施工指南》6.2.7條建議的最高溫度70℃。

1)溫度變化由急劇的升溫和緩慢的降溫兩個階段組成，降溫速率遠低于升溫速率，溫度在兩周后逐步趨于穩定發展。2)升溫階段在澆筑2 d～3 d后達到峰值，中心區域最高溫度可達69.5℃左右，表面最高溫度比中心低5℃～15℃，底層溫度峰值最低。3)表層混凝土和大氣直接接觸溫度波動較大，中心區域溫度基本不受外界氣溫影響。4)表層降溫速率較快，中心點次之，底層測點降溫速率最低。5)澆筑后混凝土內表溫差迅速上升兩天后就接近20℃，隨后由于表面蓄熱養護及內設冷卻管方法逐漸發揮作用，表面溫度上升溫差又逐漸減小。

綜上所述，宛溪河大橋右幅主墩承臺的混凝土配合比設計合理，選用混凝土材料合理，承臺設計中采用冷卻水管的方法是有效的，混凝土澆筑后通過有效的保溫養護來提高表層溫度、減小內表溫差并控制降溫速率，滿足《混凝土結構耐久性設計與施工指南》。

4 結語

1)采用中低熱低堿水泥連續級配、空隙率小的石子，采用緩凝型外加劑大摻量礦粉和粉煤灰水泥用量低，且采用90 d強度，從而有效降低水泥水化熱。2)施工中，采用混凝土分層澆筑和較低的混凝土入模溫度，控制了溫升，延長了混凝土溫升峰值出現的時間。3)用水泵將冷水壓進冷卻水管，經冷卻水管流動通過熱交換直接將水化熱帶走，根據需要調節水流速度，達到控制溫度的目的，工程表明這種方法非常有效、快捷。4)除考慮大體積混凝土內外溫差、中心與頂面溫差外，還應關注中心與側面溫差均控制在25℃以下。工程結果表明承臺沒有出現溫度裂縫，溫度控制措施不僅有效地防止了混凝土結構裂縫的產生、保證了工程質量，而且縮短了施工周期，并為后續工程的施工提供了保障。

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