淺析橋梁大體積混凝土澆筑過程的溫控防裂措施

陳懷彬

摘 要 橋梁大體積混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)就是控制好混凝土的水化熱溫度，澆筑過程中建立完善的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，用以指導混凝土的澆筑及后期養(yǎng)生拆模采取相應的溫控防裂措施，以減少混凝土形成有害裂縫的可能性，本文通過實際施工案例簡單分析了具體施工中所遇到的環(huán)境及采取相應的措施，為大體積混凝土施工提供一種思路及解決方案。

關鍵詞 大體積混凝土;澆筑過程;溫控防裂

1橋梁大體積混凝土的定義及施工技術要求

1.1 大體積混凝土的定義

橋梁工程中的大體積混凝土是指：現(xiàn)場澆筑的最小邊尺寸為1～3m且必須采取措施以避免水化熱引起的溫差超過25℃的混凝土稱為大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土澆筑的施工技術要求

（1）大體積混凝土的澆筑應在一天中氣溫較低時進行。混凝土入模前的模板與鋼筋溫度以及附近的局部氣溫均不應超過40℃，混凝土的澆筑溫度不宜高于28℃。冬天澆筑混凝土的入模溫度應不低于10℃。

注：混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，在混凝土50～100mm深處的溫度。

（2）混凝土用料應遮蓋，避免日光曝曬，并用冷卻水攪拌混凝土，以降低入倉溫度。必要時，在混凝土內(nèi)埋設冷卻管通水冷卻。

（3）加強內(nèi)外溫度觀察，當發(fā)現(xiàn)溫差超過規(guī)定要求時，應及時采取有效措施，進行處置。

（4）還應采取其他降低內(nèi)外溫差的措施[1]。

2案例項目概況

G50S滬渝高速重慶至涪陵段，梨香溪特大橋主墩承臺采用左右幅共用一個整體承臺的設計方案，承臺尺寸為18.7m（縱向）×28.7m（橫向）×4m（高度），混凝土設計為C40，每個承臺的澆筑方量為2683.5m3。承臺位于長江支流梨香溪河兩岸的階地上，施工時間為當年7月份。

3大體積混凝土澆筑的溫控防裂分析及措施

3.1 混凝土施工的溫控防裂條件分析

（1）該承臺內(nèi)鋼筋布置較多，不適宜分塊澆筑，宜采用整體一次性澆筑完成。

（2）為保證溫控需要，混凝土所需原材料需嚴格按規(guī)范進場，并建立遮陽雨棚，在混凝土開拌前購買冷卻冰塊放入拌合水中。

（3）鋼筋綁扎時除按設計要求進行冷卻水管的布置外，對承臺核心區(qū)域（兩主墩墩身正下方）進行冷卻水管的加密布置。各冷卻水管單獨設置進水口和排水口，利用階地條件在高處設置高位水箱供水，配置兩臺高揚程大流量的水泵向水箱供水。

（4）承臺模板采用大塊鋼模板，外加棉氈覆蓋。

（5）采購HTSY-B大體積混凝土溫度測試儀對承臺內(nèi)部溫度進行量測和監(jiān)控。承臺外部利用便攜式紅外測溫儀進行溫度測量。

（6）養(yǎng)生期直至拆模前的養(yǎng)生方式采取塑料薄膜覆蓋，接入冷卻水管出口的熱水進行灌水養(yǎng)生。

3.2 混凝土澆筑過程的溫控防裂措施實施

（1）混凝土澆筑采用分層法澆筑：承臺采用2臺泵車從左到右，循環(huán)逐層覆蓋的方式澆筑，根據(jù)混凝土泵送時自然流淌形成坡度的特點采用“薄層覆蓋，循序推進”。每層澆筑厚度約為40cm。利用層面散熱減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力。

（2）采用二次振搗工藝：混凝土澆筑采用二次振搗工藝，排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，提高混凝土抗裂性能。

（3）冷卻水管按設計從基底以上70cm開始布設，共設5層、豎向間距90cm，其中第二、四層的布置方向是在第一、三、五層的基礎上順時針旋轉(zhuǎn)180o布置的，在主墩墩身正下方的18.5m（橫向）×10m（縱向）范圍設置加密冷卻水管層。

（4）溫度監(jiān)測點均衡布置：溫度監(jiān)測點的布置范圍以承臺平面內(nèi)兩條對稱軸線的一半對稱軸線為測溫區(qū)，并在該區(qū)域內(nèi)呈平面布置;在承臺平面對稱軸線的半條對稱軸線，按面積控制，承臺范圍內(nèi)垂直埋設共9根監(jiān)測熱電耦補償導線;熱電耦補償導線與微機數(shù)據(jù)采集儀相連，監(jiān)測數(shù)據(jù)由采集儀處理打印。從混凝土開始澆筑起，進行混凝土溫度測試，每小時提供一份溫度監(jiān)控報表，當監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示混凝土內(nèi)表溫差接近25℃并有上升趨勢時，及時報警。溫度監(jiān)測點布置如下圖：

注：兩軸相交點位置的溫度監(jiān)測點埋設于第一層冷卻水管下，其余的兩個方向的四個點沿兩軸向外依次埋設于第二至第五層冷卻水管下。

（5）混凝土內(nèi)部的溫度監(jiān)控：當承臺澆筑達到覆蓋第一層冷卻水管后，即可開機進行混凝土內(nèi)部溫度的監(jiān)測，每小時進行一次數(shù)據(jù)收集對比。當混凝土內(nèi)溫度超過混凝土表面溫度20℃時，立即開通第一層冷卻循環(huán)水對混凝土內(nèi)部進行降溫，溫度控制應達到以下要求：已澆筑混凝土的里表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度） 不宜大于25℃;已完混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d;混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。如此反復循環(huán)直至澆筑完承臺的全部混凝土，全部開通9個點的溫度監(jiān)測，并依次完成冷卻水的通水降溫。

3.3 混凝土澆筑完成后的溫控防裂措施實施

（1）根據(jù)各測點收集的混凝土內(nèi)部溫度情況，利用水泵調(diào)整水箱的水位和冷卻水管進口閥門控制水流，以達到混凝土內(nèi)部溫度的控制。

（2）利用紅外測溫儀測量出水口溫度及混凝土表面溫度，與測溫儀收集的內(nèi)部溫度進行對比，確保溫度監(jiān)控系統(tǒng)工作正常，且控制混凝土里表溫差不超過25℃。

（3）待承臺混凝土表面泌水快風干時，由人工用塑料薄膜對承臺表面進行覆蓋，把冷卻水管出口的熱水灌入塑料薄膜上，任由熱水從四周模板的覆蓋棉氈滲出，這樣確保整個承臺混凝土均在熱水下養(yǎng)生，同時縮小混凝土里表的溫差，保證了混凝土里表溫差不超過25℃。

（4）溫度監(jiān)測頻率一直按每小時一次進行收集，直到混凝土內(nèi)部溫度連續(xù)穩(wěn)定開始下降后，改為每兩小時收集一次，當混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境氣溫的溫差小于25℃后改為每天收集一次，直至養(yǎng)生期滿足規(guī)范要求且混凝土里表溫差不超過25℃后方可進行拆模。

4溫控防裂的效果及注意事項

梨香溪特大橋的兩個主墩承臺（P10、P11號承臺）均采用了這種溫度監(jiān)控量測體系進行指導施工，拆模后通過技術人員詳細檢查兩個承臺混凝土均未發(fā)現(xiàn)有明顯的裂縫，并一次性通過驗收進入下一步的施工工序。經(jīng)濟上只增加購置了一套大體積混凝土溫度測試儀，耗材則需要重復購買監(jiān)測熱電耦補償導線，每次攤銷成本不足千元，但切實解決了大體積混凝土溫縮裂縫的施工難題，有很好的經(jīng)濟實用性。

雖然兩次大體積混凝土澆筑均取得了很好的效果，但施工過程也有一些瑕疵需要引起注意：

（1）混凝土的升溫理論計算和實際監(jiān)測偏差較大。（理論升溫參考《路橋施工計算手冊》計算公式及相應表格取值）。導致模板檁條及加勁肋設計對溫度計算不足，P10號承臺底部模板有局部變形現(xiàn)象，P11號承臺增設了加勁肋才解決了模板變形問題。

（2）對混凝土至鋼管再到冷卻水的熱交換過程理解簡單，以至于當溫升過快時對策簡單，只能采取加大水壓和水流速度來解決，沒能事前備降溫冰塊。

5結(jié)束語

就大體積混凝土的溫度控制而言，其核心就是解決混凝土里表溫差不大于25℃的問題。我們在解決了原材料的問題、解決了拌合降溫問題、解決了開盤澆筑時間問題之后，再建立一套完善的溫度監(jiān)控量測體系，根據(jù)監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)分析來指導施工中采取相應對策不失為一種實用方案，為徹底解決大體積混凝土有害裂縫，提高施工質(zhì)量奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1] 解雄越.大體積混凝土的溫控措施及應用[J].山西水利科技，2003，（4）：29-31.