承臺大體積混凝土溫度控制技術

劉清春

【摘 要】 某橋主墩承臺臺身尺寸為15.6×15.6×6m（長×寬×高），每個承臺C30混凝土總量為1460.16m3。文章介紹了大體積混凝土溫度控制措施，并對主墩承臺的兩種不同冷卻水管布置的冷卻效果進行了闡述。

【關鍵詞】 主墩承臺 大體積混凝土 溫度控制 施工控制技術

1. 概述

某橋主橋為93+3×170+93m五跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋，主墩承臺尺寸為15.6×15.6×6m（長×寬×高），每個承臺C30混凝土總量為1460.16m3。由于混凝土方量較大，承臺中心溫度會急劇上升，而降溫過程將會十分緩慢，長時間的高溫對混凝土的質量將會產生非常不利的影響。同時，承臺中心溫度的升高，使承臺斷面形成溫度梯度，產生較大的溫度應力，從而導致混凝土開裂，故在承臺施工過程中對水化熱溫度的控制尤為重要。

2. 溫度控制措施

大體積混凝土承臺施工過程采取以下措施進行溫度控制：

1） 采用低水化熱品種的水泥

大體積混凝土的溫度主要是由于水泥水化熱引起的，故在水泥品種的選擇時，采用了水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，以期從承臺的“發(fā)熱源”對溫度進行控制。

2） 摻入適量粉煤灰，以減小水泥用量

在減小混凝土自身的水化熱的同時，減少水泥的用量也是減小水化熱溫度進行溫度控制的有效手段，具體措施主要為摻入適量粉煤灰以代替部分水泥用量，同時也改善了混凝土的和易性、可泵性。

3） 降低混凝土入倉溫度

在對承臺“發(fā)熱源”進行控制的同時，降低混凝土的初始溫度亦是有效控制承臺溫度的措施，主要措施為：

（1）混凝土拌和用水泥禁止采用剛出廠的高溫水泥；

（2）在混凝土拌和前三天，對骨料進行覆蓋，避免陽光直接照射，以降低骨料溫度；

（3）拌和用水采用溫度較低的地下水。

4） 在承臺內布置冷卻水管

在承臺內設置冷卻水管，通過冷卻水的循環(huán)改善混凝土內部的散熱速度，其中7號墩承臺冷水管布置方式采用傳統(tǒng)的“直流式”—水循環(huán)方向由承臺一端到另一端（詳見圖1），6號墩承臺則采用了“輻射式”循環(huán)方式—水循環(huán)方向由承臺中心向外環(huán)形擴散（詳見圖2）。

3. 溫度測試及數據分析

除在施工過程中對主墩承臺進行以上降溫措施外，我們還需要更準確的了解承臺內部混凝土澆筑后溫度場的變化情況，這主要取決于對承臺內部溫度場監(jiān)控手段是否準確、可靠。

1） 溫度測試方法

在某橋主墩承臺施工過程中，我們采取在承臺內部預埋溫度傳感器的方法來測試相應點的溫度值，在混凝土覆蓋溫度傳感器后，開始進行溫度測試，以后延續(xù)間隔2小時測試一次，直至溫度開始下降為止；在溫度下降過程中，間隔4小時測試一次；在溫度下降至55℃后，間隔8小時測試一次，當溫度控制在45℃后停止測試。

當澆筑混凝土覆蓋冷卻水管后，冷卻水管開始通水，其進出水溫度的測試時間與溫度傳感器的測試時間同步進行。在測試溫度傳感器和冷卻水管進出水溫的同時，記錄外界大氣溫度。

2） 溫度控制原則

混凝土內外溫差較大時，承臺斷面會形成較明顯溫度梯度從而產生較大的溫度應力，導致混凝土開裂，故混凝土內外溫差不應大于25℃；同樣，混凝土邊緣與大氣溫差也不應大于25℃；由于承臺內部的冷卻水管作用，限制混凝土內部溫度的快速增長，但冷卻水管的溫度與混凝土溫度相差較大時，也會導致混凝土開裂，冷卻水管附近混凝土與出水口溫差不應大于20℃。

3） 溫度測點布置

承臺內部溫度測點的布置應能夠反映出承臺的溫度場變化情況，測點主要集中于承臺中心點、承臺邊緣、冷卻水管四周等，以便監(jiān)控人員能夠準確掌握承臺內部溫度變化規(guī)律。

4） 溫度測試結果

對每一溫度測點在混凝土覆蓋后開始觀測，升溫階段每兩小時測量一次，同時對進出水溫度及大氣溫度進行記錄，據以作出各測點溫度-時間曲線，限于篇幅我們只列出具有代表性的6、7號墩承臺內部最高溫度Tmax，混凝土邊緣溫度Tb，冷卻水管出水口溫度Tc，大氣溫度Tq，及冷卻水管附近混凝土溫度Tl，來反映控制原則中的溫差（Tmax-Tb）、（Tb-Tq）、（Tl-Tc）隨時間的變化。

某橋主墩承臺施工過程中，我們對其進行了全面的溫度測試，收集了大量原始數據，對承臺的內部溫度場有了比較清楚的了解，通過對原始數據的分析，得出結論如下：

（1）從上述溫度-時間曲線中可以看出，各測點溫度均在溫度控制原則范圍之內，說明施工過程中所采取的溫控措施是合理、有效的。

（2）承臺中心位置在混凝土澆筑后，溫度迅速上升，而降溫過程十分緩慢，通過對6號、7號墩承臺的溫度-時間曲線的比較我們可以發(fā)現，7號墩承臺各測點溫度雖在控制原則范圍之內，但7號墩各測點溫度較6號墩偏高，整個降溫時間達182h，而6號墩承臺則只用了132h，主要是因為6號墩承臺冷卻水管布置形式在7號墩承臺基礎上作了改進，布置形式改為以中心向四周環(huán)形擴散，使得冷卻水以最低溫度循環(huán)至承臺中心點，降溫時間較7號墩有了明顯的下降，說明冷卻水管在大體積混凝土施工過程中的效果十分明顯，冷卻水管的布置形式對冷卻效果也有較大的影響。

（3）在混凝土澆筑大約7天后，混凝土表面溫度基本趨于穩(wěn)定，故拆模時間基本可以確定為7天。

（4）由于混凝土表面溫度明顯比混凝土中心溫度下降速度快，故拆模后的養(yǎng)生和保溫工作至關重要，可采用覆蓋麻包或草袋并淋水養(yǎng)護。

4. 小結

6、7號墩承臺于2006年10月澆筑完成，由于溫控措施得當，使得這樣大方量的承臺未出現溫度裂縫，達到了設計要求，并成功運用于其它各主墩承臺，證明我們制定的溫控措施是成功的。

通過對某橋兩主墩承臺的施工，使我們對大體積混凝土溫度監(jiān)控有了更進一步的認識，為今后大體積混凝土施工積累了寶貴經驗。