李海蕾 吳祥松 董紅晶

大體積混凝土在連續(xù)澆筑和硬化過程中，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量水化熱，由于混凝土熱阻很大，熱量聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，而表面散熱較快，這樣在混凝土內(nèi)部和表層形成較大溫差?；炷羶?nèi)表溫差升降溫變化加上環(huán)境因素的影響導(dǎo)致不均勻溫度變形和溫度應(yīng)力產(chǎn)生，一旦拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土內(nèi)部或表面產(chǎn)生裂縫。這種溫度裂縫是混凝土早期開裂的主要因素之一，往往是貫穿性的有害裂縫，對結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、整體性、耐久性甚至承載能力十分不利。為確保溫度應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度，避免溫度裂縫產(chǎn)生，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的溫度控制和溫度監(jiān)測十分必要。《混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》以及《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》都對大體積混凝土的溫度控制和溫度監(jiān)測做出相應(yīng)的規(guī)定。溫度監(jiān)測不是目的而只是一種手段，根據(jù)監(jiān)測了解混凝土溫度場分布變化情況，采取或者調(diào)整合理而有效的溫度控制措施才是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。

1 溫度控制方案設(shè)計(jì)

1.1 原材料選用

混凝土采用C45商品混凝土。采用早期強(qiáng)度發(fā)展快的水泥，為防止混凝土裂縫，摻Ⅱ級粉煤灰，石子采用5 mm～25 mm碎石，外加劑采用ZWL-A-Ⅲ高效減水劑，砂采用中砂，在混凝土中摻加合力TEA膨脹劑，水采用冰水(冰塊放入飲用水中)。在混凝土澆搗前，由宣城市雙樂商品混凝土廠家進(jìn)行多組不同摻量的試配級配，然后根據(jù)施工環(huán)境及設(shè)計(jì)施工要求選擇最優(yōu)的級配比為水泥∶水∶黃砂∶碎石∶外加劑∶粉煤灰∶外加劑=304∶200∶730∶1 005∶7.1∶60∶6.23，單位:kg/m3，混凝土采用泵送施工。 在每次施工時(shí)，由雙樂商品混凝土公司提供商品混凝土質(zhì)保等相關(guān)資料，現(xiàn)場試驗(yàn)人員配合混凝土廠家及時(shí)調(diào)整配合比，嚴(yán)格控制入模溫度和坍落度，保證混凝土施工質(zhì)量及施工連續(xù)性。

1.2 冷卻管

在混凝土中埋設(shè)降溫水管從混凝土初凝后開始通水以降低混凝土水化熱，在板面做蓄水養(yǎng)護(hù)并保持濕潤。根據(jù)施工計(jì)算手冊進(jìn)行混凝土水化熱絕對溫升值計(jì)算?；炷林行淖罡邷囟扰c表面溫度之差:Tmax-Tb=69-37.2=31.8℃＞25℃。因此混凝土的溫度控制還需要另外采取措施，在大體積混凝土內(nèi)設(shè)置DN50水管。連續(xù)冷卻水從開始完全啟動(dòng)至溫度降低到符合要求為止。

1.3 承臺(tái)大體積混凝土施工分層澆筑

承臺(tái)澆筑第1層為2 m，第2層為2 m。施工時(shí)間為12月4日～1月3日，氣溫低，采用了較低的混凝土入模溫度，控制溫升，延長溫升峰值時(shí)間。由于承臺(tái)長度超過厚度的3倍，為保證結(jié)構(gòu)整體性和施工連續(xù)性，采用斜面分層法澆筑。

1.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土在澆筑完畢后的12 h以內(nèi)加以覆蓋，并灑水保濕養(yǎng)護(hù)，覆蓋采用一層薄膜加一層保溫被的方式，現(xiàn)場另備一層塑料薄膜、一層草包以做保溫保濕備用。要求薄膜的搭接不得小于150 mm，保溫被的搭接不小于100 mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施。大體積混凝土澆筑后為減少升溫階段內(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫在混凝土初凝后及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，并在混凝土表面一層塑料薄膜外面再覆蓋地毯保持混凝土表面濕潤。

2 施工現(xiàn)場溫控監(jiān)測

2.1 測點(diǎn)布置

1)環(huán)境溫度。對測時(shí)的環(huán)境溫度進(jìn)行量測。2)豎直方向溫度測點(diǎn)布置。距離承臺(tái)頂面55 cm，150 cm，270 cm的三個(gè)平面上布設(shè)測點(diǎn)，共計(jì)27個(gè)測點(diǎn)。3)水平方向測溫點(diǎn)布置。根據(jù)對稱性在承臺(tái) 1/4平面上布置測溫點(diǎn)編號(hào)分別為 1，2，3，4，5，6，7，8，9。4)進(jìn)水溫度和出水溫度監(jiān)測。對上、中、下三個(gè)冷卻管的進(jìn)水和出水溫度進(jìn)行量測。5)混凝土表面溫度。對草袋或薄膜下的混凝土溫度進(jìn)行量測測點(diǎn)的水平位置與混凝土內(nèi)部測點(diǎn)的水平位置相同。

2.2 監(jiān)測儀器

JMT-36C型溫度傳感器是一種高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、防潮及絕緣性良好的新型傳感器?？蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、能源、交通、鐵路、建筑等行業(yè)中的溫度測量配合JMZX系列自動(dòng)化測試系統(tǒng)可作多點(diǎn)溫度場的定時(shí)自動(dòng)循環(huán)檢測。

3 溫度監(jiān)測及結(jié)果分析

在澆筑和養(yǎng)護(hù)期間對混凝土內(nèi)表溫度實(shí)施全天24 h的連續(xù)監(jiān)測，測試間隔為8 h/次，監(jiān)測期從混凝土澆搗時(shí)起至中心溫度進(jìn)入安全期結(jié)束，持續(xù)兩周左右，共得到多個(gè)測溫?cái)?shù)據(jù)，基本能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的反映施工過程中整個(gè)基礎(chǔ)底板溫度場變化的情況。

1)圖1為主墩承臺(tái)中心測點(diǎn)的溫度變化曲線。2)圖2為主墩承臺(tái)邊緣測點(diǎn)處各測點(diǎn)溫度發(fā)展變化情況。3)圖3為不同測點(diǎn)內(nèi)表溫差隨齡期的發(fā)展變化情況。

中心測點(diǎn)5被破壞，中心測點(diǎn)23后期被破壞，中心測點(diǎn)14最高溫度為69.5℃，沒有超過《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》6.2.7條建議的最高溫度70℃。

1)溫度變化由急劇的升溫和緩慢的降溫兩個(gè)階段組成，降溫速率遠(yuǎn)低于升溫速率，溫度在兩周后逐步趨于穩(wěn)定發(fā)展。2)升溫階段在澆筑2 d～3 d后達(dá)到峰值，中心區(qū)域最高溫度可達(dá)69.5℃左右，表面最高溫度比中心低5℃～15℃，底層溫度峰值最低。3)表層混凝土和大氣直接接觸溫度波動(dòng)較大，中心區(qū)域溫度基本不受外界氣溫影響。4)表層降溫速率較快，中心點(diǎn)次之，底層測點(diǎn)降溫速率最低。5)澆筑后混凝土內(nèi)表溫差迅速上升兩天后就接近20℃，隨后由于表面蓄熱養(yǎng)護(hù)及內(nèi)設(shè)冷卻管方法逐漸發(fā)揮作用，表面溫度上升溫差又逐漸減小。

綜上所述，宛溪河大橋右幅主墩承臺(tái)的混凝土配合比設(shè)計(jì)合理，選用混凝土材料合理，承臺(tái)設(shè)計(jì)中采用冷卻水管的方法是有效的，混凝土澆筑后通過有效的保溫養(yǎng)護(hù)來提高表層溫度、減小內(nèi)表溫差并控制降溫速率，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》。

4 結(jié)語

1)采用中低熱低堿水泥連續(xù)級配、空隙率小的石子，采用緩凝型外加劑大摻量礦粉和粉煤灰水泥用量低，且采用90 d強(qiáng)度，從而有效降低水泥水化熱。2)施工中，采用混凝土分層澆筑和較低的混凝土入模溫度，控制了溫升，延長了混凝土溫升峰值出現(xiàn)的時(shí)間。3)用水泵將冷水壓進(jìn)冷卻水管，經(jīng)冷卻水管流動(dòng)通過熱交換直接將水化熱帶走，根據(jù)需要調(diào)節(jié)水流速度，達(dá)到控制溫度的目的，工程表明這種方法非常有效、快捷。4)除考慮大體積混凝土內(nèi)外溫差、中心與頂面溫差外，還應(yīng)關(guān)注中心與側(cè)面溫差均控制在25℃以下。工程結(jié)果表明承臺(tái)沒有出現(xiàn)溫度裂縫，溫度控制措施不僅有效地防止了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生、保證了工程質(zhì)量，而且縮短了施工周期，并為后續(xù)工程的施工提供了保障。

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