關于大體積混凝土溫度控制技術的分析與研究

蒙明俊

(安順市交通建設工程質量監督站)

大體積混凝土施工工藝在公路橋梁施工中的運用比重越來越高，并且已經成為了特大橋梁的關鍵施工技術。對于大體積混凝土施工工藝的應用來說，溫度控制技術是其關鍵性內容，只有對其溫度進行合理而有效的控制與管理，才能提高大體積混凝土施工工藝的運用質量與效率，最終提高公路橋梁的整體施工水平。

1 工程概況

五岔河特大橋位于蓉遵高速仁懷至赤水高速公路第五合同段，該橋是全線的性控制工程，橋長939.4 m，跨徑組成:5 ×40 mT 梁+(96 +180 +96)m 連續剛構+9 ×40 mT;下構為空心薄壁墩、柱式墩、柱式臺、樁基承臺基礎。其中6#、7#主墩基礎為樁基承臺基礎，承臺混凝土方量達2 270 m3(24.2 ×18.8 ×5 m)。

2 大體積承臺混凝土澆筑施工工藝流程(圖1)

圖1 五岔河特大橋6#、7#墩承臺混凝土施工工藝流程圖

3 大體積承臺混凝土施工溫度控制措施

溫差是大體積混凝土裂縫產生的主要原因，混凝土裂縫會切斷結構的斷面，進而破壞結構的整體性和穩定性。為有效解決此問題，五岔河特大橋6#、7#墩承臺混凝土施工溫度控制從原材料質量控制，配合比選取，澆筑工藝，拆模時間，通水散熱，混凝土養護等多方面來控制內外溫度，確保內外溫差控制在25 ℃之內。

3.1 降低承臺混凝土受約束作用

因承臺混凝土在澆筑完成后要受到封底混凝土及挖孔灌注樁樁頭錨固筋約束的作用，在混凝土澆筑初期其彈性模量低，有可能在底部產生收縮裂縫，為盡量減少承臺混凝土受約束作用，在澆筑承臺封底混凝土后對其表面進行壓光處理。

3.2 配合比選取

混凝土配合比的設計應根據大體積混凝土的結構特點和溫控進行，應盡量降低混凝土的最大絕熱溫升，推遲混凝土溫度峰值出現時間，提高相應齡期的抗拉強度，可采用“雙摻”技術。

五岔河特大橋6#、7#墩承臺施工配合比

3.3 原材料控制

(1)水泥的選用

大體積承臺混凝土產生結構裂縫的最主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現早期溫升及后期降溫現象。故在混凝土配合比的配制、設計中，選用低水化熱水泥，，且設計摻加水泥重量17%的粉煤灰，使水泥水化熱較普通水泥大為降低，并且可以延長水化熱峰值的出現時間，有利于混凝土抗拉強度的提高。

(2)粗細集料的控制

粗集料選用4.75～16 mm 與16～31.5 mm 二級連續級配，同時采用大粒徑粗集料;細集料采用細度模數為2.8，平均粒徑為0.380 mm 的中砂。通過試驗比對發現，采用上述集料與采用單級配的小粒徑粗集料和細度模數為2.2，平均粒徑為0.335 mm 的細集料，水泥用量減少35～45 kg，用水量減少25～35 kg，從而有效的降低了混凝土的最大絕熱溫升。

(3)摻入外加價

混凝土配合比設計摻入1%的RST－1 型減水劑，能延長混凝土終凝時間，改善混凝土的和易性，同時減少拌和用水量，降低水灰比，從而能有效降低水化熱，推遲混凝土最高溫度峰值出現的時間。

(4)摻合料

在混凝土中摻加適量的活性摻合料，既可降低水泥用量，又可降低大體積混凝土的水化升溫。本橋選用遵義產粉煤灰，表觀密度2 200 kg/m3，摻量為水泥用量的17%。

(5)選擇合理澆筑時間和控制入模溫度

結合當地多年氣溫資料，5 月中旬氣溫預計在20 ℃左右，所以混凝土入模溫度也不會太高，是澆筑的最佳季節，故選擇一天氣溫度較低的時間開始施工。同時為降低骨料的入模溫度，白天采用篷布覆蓋集料，避免集料因陽光直接照射而溫度太高;在混凝土輸送泵水平泵的整個長度內覆蓋一層草袋，灑水降溫，減少混凝土泵送過程中吸收熱量;采用兩臺泵車同時施工，加快施工速度。

(6)合理采用溫控措施

①冷卻水管的布設

冷卻水管采用內徑50 mm，壁厚2.5 mm 的輸水鋼管，采用絲扣接頭連接纏繞止水帶，水平布置于混凝土不同層面內，水平間距0.5 m，層間間距1.0 m。所有冷卻水管均需做密閉性試驗，保證管道密封良好。安裝時要確保位置準確、固定牢靠。混凝土澆筑時注意保護，以免踐踏、碰撞而損壞冷卻水管。

②測溫元件的埋設

為做好測溫工作，適時掌握混凝土內部溫度變化，在承臺1/4 的一個角按照三條線布設溫度應變片，即從承臺的中心到兩邊的垂線、從中心到承臺一角的邊線，水平布置在兩根冷卻管之間，垂直布置在兩層冷卻管之間，表面溫度測量采用溫度計。

圖2 冷卻水管及溫度應變片布置圖

③溫度測量

混凝土溫度采集內容主要包括混凝土入模溫度、每個溫度應變片處的混凝土內部溫度、草袋內溫度、草袋外溫度(即外界氣溫)、冷卻管進出水溫度。第1～第5 d 每2 h 測溫一次;第6～第14 d 每4 h 測溫一次;第14～第28 d 每8 h測溫一次;第28 d 之后視溫度變化情況再定。

根據所采集的數據進行溫度曲線的繪制，溫度曲線繪制包含每一測點內部溫度隨時間變化曲線;同一豎向截面上，溫度沿高度變化曲線;同一高度(厚度)測點沿承臺水平截面溫度變化曲線;外界氣溫隨時間變化曲線。

最后根據所測數據分析混凝土內部溫度變化情況，及時調整冷卻管進出水溫度及水的流速，確保混凝土內外溫差不大于25 ℃。

④通水降溫

將水箱放置在基坑的邊沿，高于承臺的頂標高，通過勢能轉換為水流動的動力，同時安排5 臺水泵備用。自混凝土開始灌注時，測量混凝土入模溫度、當地氣溫，作為計算內部溫升的基礎。當澆筑至第一層冷卻管位置處時，即對冷卻管通水，每一層冷卻水管進水口，各設閥門，出水口匯于同一集水箱內，再通過集水箱中的水泵將水抽至入水箱，形成冷卻水整個路徑的循環。

通過應變片實測混凝土內部溫度與實測進水口溫度，當溫差大于25 ℃時，增加水溫和進水速度;當溫差小于20 ℃時，降低水溫和進水速度。通水時間不小于15 d。

(7)合理分區分層澆筑

該橋承臺混凝土采用整體連續澆筑法，將該橋承臺平面分為三個區，層厚50 cm，共30 個澆筑小塊。該澆筑工藝可利用混凝土層面散熱，有效降低混凝土的溫升，同時可依靠上一段混凝土的抗拉強度拉抗下一段混凝土的溫度收縮應力。

圖3 混凝土澆筑分塊立面圖

(8)混凝土的養護

混凝土養護主要是起到保濕和保溫作用，保溫的主要目的是減少混凝土表面的熱擴散，防止溫差過大產生表面裂縫;保濕的主要目的是防止混凝土表面出現收縮裂縫。

①通過混凝土中心計算溫度計算公式T1(t)=Tj+Th·ζ(t)計算，3 d、6 d、9 d、12 d、15 d、18 d、21 d 的混凝土中心計算溫 度 分 別 為82.32 ℃、66 ℃、61.85 ℃、57.06 ℃、51.49 ℃、46.69 ℃、41.96 ℃。由上可知，混凝土內部溫度在養護18 d 后溫度約可降至40～50 ℃之間，考慮澆筑日平均氣溫在25～30 ℃間，因此該橋承臺混凝土養護時間約需18 d。

②通過保溫材料厚度計算公式δ =0.5h·λx(T2－Tq)Kb/(λ(Tmax－ T2))，計算得出保溫材料厚度為0.12 m，同時結合實際情況，該橋采取1 層草袋、1 層塑料薄膜保溫保濕養護，即可保證承臺5 m 厚混凝土板的控裂要求。

(9)嚴格控制拆模時間

拆模時間控制是否合理直接影響到混凝土表面是否會產生收縮裂縫。根據測量的混凝土內部溫度與測量的外界氣溫的差值來決定拆模時間，若兩者溫差大于25 ℃則不能拆模，繼續通水散熱，直至氣溫與混凝土內部溫度小于25 ℃時間才可以拆模。

4 結 論

在大體積混凝土施工工藝應用過程中，溫度的控制是其核心內容，如果溫度控制的不合理，勢必會造成混凝土施工中出現裂縫。要想避免裂縫的出現，就需要合理并科學的應用大體積混凝土溫度控制技術，并對其進行不斷的優化與改進。

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［2］潘偉村.對大體積混凝土無冷卻水管溫度控制技術的探討［J］.中華民居(下旬刊)，2014，(7):276－277.

［3］趙迪.大體積混凝土溫度場的仿真分析計算［J］.硅谷，2014，(3):118－120.

［4］大體積混凝土施工規范(GB 50496－2009)［S］.