張海峰

（中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況。某特大橋橋位橫跨鹽津河V型峽谷，受鹽津河切割影響，兩岸均為懸崖絕壁，橋的兩岸及上下游均為風(fēng)景旅游區(qū)。本橋分為左右兩幅，其主橋部分的結(jié)構(gòu)形式均為128m+220m+128m的三跨一聯(lián)的三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)形式，全橋平面位于直線段，縱向位于-2.0%坡段上。全橋長(zhǎng)為496.640m。主梁為采用縱向、橫向和豎向三向預(yù)應(yīng)力體系的變截面單箱單室直腹板箱梁，按懸臂澆注施工方法設(shè)計(jì)。本橋1、2號(hào)主墩混凝土矩形承臺(tái)塊體尺寸均為20.4m×11m×6m，體積為1346.4m3，屬于大體積混凝土，其混凝土標(biāo)號(hào)為C30，水泥用量高，且采用一次性澆注，為避免施工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，防止溫度裂縫的產(chǎn)生，決定對(duì)本橋承臺(tái)進(jìn)行溫度控制。

2 溫度控制原理。眾所周知，水泥礦物的水化反應(yīng)許多化學(xué)反應(yīng)一樣是放熱的，由于混凝土具有較低熱傳導(dǎo)性，使得澆筑體內(nèi)部溫度會(huì)因大體積混凝土產(chǎn)生的水化熱而快速上升，與此同時(shí)，混凝土內(nèi)外之間會(huì)因?yàn)榛炷镣獠康纳岫纬蓽囟忍荻龋M(jìn)而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度裂縫。所以必須限制用于大體積混凝土的水泥水化放熱速度和放熱量進(jìn)行，使得溫度升高速度變慢，從而延長(zhǎng)散熱時(shí)間，防止混凝土出現(xiàn)裂縫。在大體積混凝土施工階段，一方面是由于內(nèi)外溫差導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束和結(jié)構(gòu)物的外部約束阻止這種變形，一旦混凝土應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許范圍內(nèi)時(shí)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響。對(duì)混凝土進(jìn)行溫度控制的主要目的，就是防止產(chǎn)生裂縫。根據(jù)裂縫形成機(jī)理，預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生的重點(diǎn)措施應(yīng)放在降低混凝土水化熱延緩混凝土升溫時(shí)間、防止因溫度驟降而造成過(guò)大的溫差等方面上。

3 溫控標(biāo)準(zhǔn)。溫控計(jì)算采用《大體積混凝土施工期溫度場(chǎng)及仿真應(yīng)力場(chǎng)分析程序包》進(jìn)行，該軟件能夠模擬混凝土的實(shí)際形成過(guò)程，考慮了混凝土的分層分塊澆筑、分層厚度、澆筑溫度、施工間歇期混凝土水化熱的散發(fā)規(guī)律及方式冷卻降溫、外界氣溫、混凝土及基巖彈模變化、混凝土徐變等各種因素，計(jì)算準(zhǔn)確控制精度高。根據(jù)混凝土溫控計(jì)算，承臺(tái)混凝土在施工期不出現(xiàn)溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)：(1)混凝土澆筑溫度(澆筑溫度是指混凝土振搗后，距離混凝土表面5cm-10cm處的溫度值)小于30℃；(2)混凝土內(nèi)部最高溫度(混凝土內(nèi)部最高溫度是指混凝土施工期內(nèi)部最高溫度值)小于70℃；(3)混凝土內(nèi)表溫差(混凝土內(nèi)表溫差是指混凝土內(nèi)部斷面平均溫度與混凝土表面5cm處溫度差)小于25℃：(4)混凝土降溫速率小于2.0℃/d。

4 主要溫控措施。為滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)，防止裂縫產(chǎn)生，對(duì)混凝土施工的每一環(huán)節(jié)嚴(yán)格管理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，提出了一系列的溫控措施，主要包括：(1)優(yōu)化混凝土配合比。采用5mm～40mm連續(xù)級(jí)配碎石，細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)大于2.4的中砂，摻WL-1型緩凝劑，內(nèi)摻一定數(shù)量粉煤灰。粗、細(xì)骨料的含泥量分別控制在1%、2%以下。(2)在混凝土內(nèi)部設(shè)置四層冷卻水管，層間距為100cm，每層水管相鄰管水平間距為100cm，通水量不低于20L/min，每層水管有4進(jìn)水口和4出水口。(3)控制混凝土入模溫度。混凝土攪拌站的砂、石料預(yù)先進(jìn)倉(cāng)，防止日光曝曬。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，加快澆筑速度，減少運(yùn)輸車運(yùn)輸時(shí)間及停歇時(shí)間。在混凝土輸送硬管上覆蓋濕麻袋，并經(jīng)常淋水散熱。混凝土表面木尺刮平，木蟹打磨。初凝前二次木蟹打磨，防止表面出現(xiàn)收縮裂縫。在混凝土終凝后即蓄水30cm左右養(yǎng)護(hù)及保溫10d，抽水后用濕麻袋覆蓋。（5）進(jìn)行水化熱監(jiān)控。大體積混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中由于水化熱的作用，混凝土溫度升高，混凝土通過(guò)模板、保溫材料與大氣進(jìn)行熱交換熱量，在混凝土內(nèi)部形成不均勻、非定常溫度場(chǎng)。過(guò)大的溫度梯度將使混凝土產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，特別在混凝土澆灌早期，由于混凝土強(qiáng)度較低，容易產(chǎn)生裂縫。

（1）混凝土中最高溫度區(qū)域?yàn)樵诨炷恋闹胁繀^(qū)域，這是由于在中部區(qū)域混凝土熱量集中且不易發(fā)散的原故。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示混凝土從澆注到溫度穩(wěn)定過(guò)程中出現(xiàn)的最高溫度為第三天（68小時(shí)）承臺(tái)中心的3#點(diǎn)為52.4℃。早期溫升很快.3天左右即達(dá)到最高溫度.隨后混凝土溫度開(kāi)始緩慢下降。降溫速率逐漸減小。

(2)測(cè)試期間降溫基本穩(wěn)定，降溫速率均在2.0℃/d以內(nèi)?；炷翝仓囟仍?2.0℃～27.0℃之間。承臺(tái)內(nèi)部最高溫度為67℃滿足混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)。每層內(nèi)部測(cè)點(diǎn)所測(cè)溫度基本一致，但在距表面50cm左右處混凝土溫度發(fā)生突降。一般在13℃左右.產(chǎn)生了很大的表面梯度，經(jīng)檢測(cè)，施工期最大內(nèi)表溫差為15.8℃，滿足混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)。

(3)混凝土內(nèi)部溫度較高的時(shí)間段，出現(xiàn)在混凝土澆注后的2～3天內(nèi)，其后溫度開(kāi)始緩慢降低，尤其從循環(huán)水管出水口的溫度變化趨勢(shì)曲線上可明顯的看到混凝土內(nèi)部的變化趨勢(shì)。

(4)眾所周知，當(dāng)循環(huán)水管內(nèi)的水流較大時(shí)，通過(guò)同水流進(jìn)行熱交換而損失掉的混凝土熱量就多，混凝土的溫度必然就降低的多，而當(dāng)循環(huán)水管內(nèi)的水流較小時(shí)，通過(guò)同水流進(jìn)行熱交換而損失掉的混凝土熱量就少，混凝土的溫度必然就降低的少。本橋由于停電,左幅承臺(tái)在澆注后118小時(shí)循環(huán)水暫停后，各測(cè)點(diǎn)溫度明顯回升,我方要求重新開(kāi)放循環(huán)水后溫度平穩(wěn)下降。

(5)在監(jiān)測(cè)期間，由于承臺(tái)體積不是很大且施工方注意混凝土的養(yǎng)護(hù)，用循環(huán)水管中流出的熱水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，大大降低了內(nèi)外溫差，各觀測(cè)點(diǎn)溫度總體比較平穩(wěn)，未出現(xiàn)較大溫度梯度，未在混凝土承臺(tái)上發(fā)現(xiàn)裂縫。由于采取合理的溫控措施，嚴(yán)格按溫控標(biāo)準(zhǔn)的要求控制，溫控效果良好。承臺(tái)混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律完全符合溫控標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到了預(yù)期溫控效果，及時(shí)在業(yè)主要求節(jié)點(diǎn)工期內(nèi)完成了工作。

對(duì)于大體積混凝土而言，溫度控制措施的成敗將直接決定大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)劣，而一旦大體積混凝土澆灌完畢，除冷卻水降溫的措施外，其它的措施都是被動(dòng)的、非高效的。某大橋承臺(tái)，在設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控各部門(mén)的緊密協(xié)作下，取得了較好的溫控效果，大體積混凝土的施工實(shí)踐表明，對(duì)于承臺(tái)等大體積混凝土施工，只要合理地確定施工方案和降溫監(jiān)測(cè)方案，就能有效地將溫度差控制在合理的范圍以內(nèi)，從而避免溫度裂縫的產(chǎn)生，保證混凝土的質(zhì)量和施工的順利進(jìn)行。在具體施工過(guò)程中也積累了不少施工經(jīng)驗(yàn)，掌握了大量溫控觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其它類似工程有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義，為以后大體積混凝土的施工提供了有益的借鑒。

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