承臺大體積混凝土溫度控制技術

摘 要：通過對重慶嘉華嘉陵江大橋承臺溫度裂縫的理論分析和計算，采用多種降溫措施，利用先進的測溫設備，實現了大體積混凝土溫度控制的信息化管理，取得了理想的效果，可為同類工程借鑒。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度控制技術；溫測數據

1 概述

重慶嘉華嘉陵江大橋位于渝中區華村與江北區許家灣之間，橫跨嘉陵江，其南北引道工程分別位于渝中區和江北區，施工里程為K4+812～K5+340，橋長約1000米，雙向8車道。該橋正橋跨徑為138+252+138m預應力混凝土連續剛構橋，梁體為變截面單箱單室、垂直腹板。單懸臂施工梁段劃分為3m、3.5m、和4m三種，共計33個節段， 雙幅橋面寬37.6m。懸臂澆筑最大澆注重量350t。

2#、3#墩為連續剛構橋的主墩，每個墩各有兩個墩柱，兩墩柱設置在同一承臺上，每個承臺均設計為34.4×19.8×6.5m的長方體，承臺砼采用C30鋼筋砼，理論砼圬工方為：4427.3m3。

該承臺設計要求為原槽一次性澆筑，最終實際澆筑砼方量分別為4582m3、4523m3，澆筑時間分別為76小時和73小時。按美國砼學會給出的大體積砼的定義：任何現澆砼，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的即稱為大體積砼。這里提出了砼內部溫度及體積變形引起的開裂問題，這是在大體積砼結構中普遍存在的質量通病，裂縫一旦形成，特別是貫通性裂縫出現在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時可能危害到建筑物的安全使用，所以如何采取有效措施對大體積砼內部溫度進行控制，防止大體積砼的開裂，是本課題研究的重點。

2 大體積砼溫度裂縫成因分析

砼澆注過程后10-40小時內，隨著水化作用的進行，砼將釋放出大量熱量，砼是種散熱性很差的材料，外面與大氣直接接觸，加之砼施工季節為3月中旬左右，外界溫度較低，砼在冷卻過程中，勢必形成內熱外冷，混凝土內外溫度的不均勻變化，會引起混凝土體積的不均勻變化即溫度變形，這種變形的不均勻表現為相對收縮應力，當相對收縮應力超過了砼的抗拉強度時，就有可能形成溫度裂縫。所以必須采取有效措施控制砼內部溫度及大體積砼的內外溫差。

3 大體積砼溫度控制

通過以上分析，在大體積砼的施工過程中，優化砼配合比、控制水泥用量、降低砼入模溫度等是有效控制砼內部溫度的措施，采取合理的施工方法控制內外溫差（小于250C內）是防止大體積砼開裂的關鍵。

3.1 化砼配合比

3.1.1 水泥。由于溫差主要由水化熱引起的，所以為了減小溫差，主要盡量降低水化熱要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細度的函數，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調整水泥的細度模數，所以本橋采用中熱普硅42.5R水泥，水泥用量為300kg/m3，水化熱量Q=377KJ/kg，相同強度等級的普通水泥水化熱為461kJ/kg。使用高強度等級水泥可以減少水泥用量，從而減少總體水化熱。

3.1.2 摻加粉煤灰及優質外加劑。為減少水泥用量，降低水化熱并提高砼的和易性，采用摻15%的粉煤灰代替部分水泥，從而減少水泥用量，同時粉煤灰的火山灰反應進一步改善了砼內部的孔結構，例砼中總的孔隙率降低，孔結構進一步的細化，分面更加合理，使硬化后的砼更加重要致密。

摻加AJ高效減水劑，以減少用水量和水泥用量，從而減少水化熱；砼中摻加微膨脹劑，增加砼的主動抗裂性能。

3.1.3 用粒徑較大的顆粒形狀好和級配好的碎石，因為粗骨料料徑越大，級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的泥砂漿量和水泥用量就越小，從而減少水化熱。

3.1.4 加機制砂，改善細骨料級配，同時減少水泥用量，減小化熱。

3.1.5 盡可能地降低坍落度，低坍落度砼用水量少，利于降低溫度，減少干縮，盡量減少水泥用量，坍落度控制在16-18之間。

3.1.6 砼澆筑前裂縫控制計算：

承臺為C30砼，采用普硅42.5R水泥，水泥用量為300kg/m3， 水化熱量Q=377KJ/kg，砼比熱c=0.96KJ/kg.K，砼密度ρ=2400kg/m3，砼的入模溫度T0=180C，W/C=0.6，Ec=3.0×104N/mm2，近期可能最低溫度：80C，平均氣溫：120C，砼標準狀態下最終收縮值ε0=3.24×10-4，徐變影響的松弛系數：S（t）=0.3，砼的外約束系數：R=0.32，與澆筑水泥及溫度有關經驗常數：m=0.3。計算可能產生的最大溫度收縮應力和；露天養護期間（15d通水降溫期）可能產生的溫度收縮應力及抗裂安全度。