橋梁大體積混凝土承臺澆筑溫度控制研究

劉 英， 稅 寧 波

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620806)

1 概 述

成都某斜拉橋主塔承臺為矩形結構，縱橋向長26 m，橫橋向寬50 m。承臺高度為5 m，所需C40混凝土總量為5 975 m3(單個承臺)；封底混凝土厚度為1.5 m，所需C30混凝土總量為1 792.5 m3(單個承臺)。

主塔承臺混凝土根據水化熱計算分析，若采用一次澆筑，水化熱較大，已設計的溫控措施無法滿足要求，故需分層進行澆筑。項目部根據承臺高度并結合施工需要，將混凝土澆筑分2次進行，第一次澆筑2 m，第2次澆筑3 m。

2 主塔承臺采取的溫控措施

(1)混凝土溫控?；炷敛捎美渌韬?，通過加入工業用冰或采用制冷機組降低拌和用水的溫度。

水泥均使用出廠10 d以上的產品，不使用剛出廠的散裝水泥，以避免水泥本身的高溫導致混凝土入模溫度偏高。水泥存滿后，靜置3 d以上并進行安定性試驗。

在料倉遮蓋棚上面采用噴淋設備降低環境溫度，以達到降低骨料溫度的效果。

調整主塔承臺混凝土配合比，降低混凝土的坍落度，減小水膠比，降低承臺混凝土澆筑過程 中產生的水化熱。

在混凝土中加入適量的緩凝劑，延長混凝土的初凝時間，進而可以降低水化熱。

由于混凝土運輸距離較遠，因此，在罐車運輸過程中用保溫篷布覆蓋罐車車身以減少混凝土在運輸過程中的升溫，同時在現場搭設防曬棚，防止罐車暴曬而導致混凝土入模溫度上升。

(2)冷卻水管。為降低混凝土水化熱引起的升溫，在承臺內部布設冷卻水管。冷卻水管采用外徑48 mm，壁厚3.5 mm、熱傳導性能好的Q235C鋼管。冷水管共設5層，其中在下層混凝土中設置2層，上層混凝土中設置3層。冷卻水管上下、左右間距均為1 m，距承臺邊緣的最小距離不小于0.5 m，每層高度可根據承臺內的鋼筋布置情況作適當的調整。各水箱位置可根據現場情況調整[1]。冷卻水管的布置情況見圖1。

圖1 冷卻水管布置圖

通過調節進水流量及水溫控制進水溫度與混凝土最高溫度之差在15 ℃～25 ℃之間；出水溫度與進水溫度之差為3 ℃～6 ℃；降溫速率不大于2 ℃/d，且不大于1 ℃/h[2]。

每層冷水管設4個進水口、4個出水口。通常情況下，水管中的水流速度在0.49～0.82 m/s之間時降溫效果較好。該方案取單個水管的流量為3 m3/h=50 L/min，水流速度約為0.63 m/s。

澆筑混凝土時，各層冷水管自被混凝土完全覆蓋時開始通水。第一次澆筑的承臺混凝土中的冷水管(即下面2層水管)通水14 d，進水溫度分別為15 ℃(第1 d)、25 ℃(第2 d)和30 ℃(第3～14 d)；第二次澆筑的承臺混凝土中的冷水管(即上面3層水管)通水10 d，進水溫度分別為25 ℃(第1 d)和30 ℃(第2～10 d)。進水口與回水口方向每24 h進行一次倒置[3]。

(3)澆筑方式。將自建拌和站到達現場時的混凝土坍落度控制為110～130 mm，主要用于供應皮帶布料機現場澆筑；將商品混凝土站到達現場時的混凝土坍落度控制在180～220 mm，主要用于泵車現場澆筑。小坍落度混凝土主要用于澆筑承臺中部，兩種坍落度混凝土的結合可有效降低混凝土在澆筑過程產生的水化熱。

商品混凝土站與自建拌和站共同作業，1 h內可供應252 m3混凝土，可以滿足主塔承臺的澆筑施工。

主塔承臺處安排2輛泵車和1臺皮帶布料機進行澆筑，每2 h 24 min澆筑一層(50 cm)，每h 252 m3，混凝土運輸車輛配備了12輛(自有站配5輛車，商混站配7輛車)，每車運輸混凝土21 m3，考慮到各種影響因素，第一次(2 m)混凝土澆筑時間為12 h 36 min，第二次(3 m)混凝土澆筑時間為19 h 24 min。

3 主塔承臺后期的養護降溫

(1)在混凝土澆筑完畢、初凝前，立即進行噴霧養護工作。

(2)為降低混凝土的絕對溫度，混凝土的入模溫度應控制在20 ℃以下。對于頂層混凝土，終凝后先覆蓋保溫被進行蓄水養護14 d，采用保溫被覆蓋進行保溫養護；對于側面混凝土，帶模蓄水養護14 d?；炷敛鹉r間應大于14 d。

(3)大體積混凝土在養護期間應加強測溫，大氣溫度、環境溫度每天測四次，混凝土入模溫度每工作班不少于三次。養護期對混凝土的測溫前3 d每2 h測一次，4～7 d每6 h測一次，后一周每12 h測一次，每次測溫均應做好記錄。測溫指標包括:大氣溫度、混凝土表面溫度、混凝土內部溫度等。

(4)在保溫養護過程中，應對混凝土澆筑體的里表溫差和降溫速率進行現場監測，監測點布置情況見圖2，將混凝土降溫速度根據工程情況控制在2 ℃/d以下，且不大于1 ℃/4 h。當實測結果不滿足溫控指標要求時，應及時調整保溫養護措施[3]。

圖2 測溫監測布置點示意圖

(5)測溫過程中若發現混凝土內外溫差超過25 ℃時，應及時采取相應措施，如加強保溫等，及時調整混凝土的內外溫差。

(6)撤除保溫層時，混凝土表面與大氣的最大溫差應小于20 ℃。同時，及時將承臺進行回填土覆蓋。

4 主塔承臺降溫成果分析

通過預埋的溫控元件監測得到以下數據：

對圖3進行分析得出以下結論：主塔承臺第一層內部最高溫度出現在澆筑后的第3天的8點左右，其值約為70 ℃，此時環境溫度為25 ℃左右，最大溫升為45 ℃，符合規范要求。主塔承臺第二層內部最高溫度出現在澆筑后的第2天的10點左右，其值約為75 ℃，此時環境溫度為31 ℃左右，最大溫升為44 ℃，符合規范要求[4]。

以上監控數據以及成品外觀可以說明該工程主塔承臺采取的溫度控制措施合理，有效地防止了主塔承臺大體積混凝土的開裂[5]。

圖3 溫度監測圖

5 結 語

在該工程中對混凝土原材料、混凝土成品進行了溫度控制，采用不同類型的灌注機械并加以冷卻水管的降溫措施，主塔承臺大體積混凝土降溫效果明顯，對今后大體積混凝土施工提供了豐富的施工經驗，降低了大體積混凝土開裂的風險。