劉清春

【摘 要】 某橋主墩承臺(tái)臺(tái)身尺寸為15.6×15.6×6m（長(zhǎng)×寬×高），每個(gè)承臺(tái)C30混凝土總量為1460.16m3。文章介紹了大體積混凝土溫度控制措施，并對(duì)主墩承臺(tái)的兩種不同冷卻水管布置的冷卻效果進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】 主墩承臺(tái) 大體積混凝土 溫度控制 施工控制技術(shù)

1. 概述

某橋主橋?yàn)?3+3×170+93m五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主墩承臺(tái)尺寸為15.6×15.6×6m（長(zhǎng)×寬×高），每個(gè)承臺(tái)C30混凝土總量為1460.16m3。由于混凝土方量較大，承臺(tái)中心溫度會(huì)急劇上升，而降溫過程將會(huì)十分緩慢，長(zhǎng)時(shí)間的高溫對(duì)混凝土的質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響。同時(shí)，承臺(tái)中心溫度的升高，使承臺(tái)斷面形成溫度梯度，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開裂，故在承臺(tái)施工過程中對(duì)水化熱溫度的控制尤為重要。

2. 溫度控制措施

大體積混凝土承臺(tái)施工過程采取以下措施進(jìn)行溫度控制：

1） 采用低水化熱品種的水泥

大體積混凝土的溫度主要是由于水泥水化熱引起的，故在水泥品種的選擇時(shí)，采用了水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，以期從承臺(tái)的“發(fā)熱源”對(duì)溫度進(jìn)行控制。

2） 摻入適量粉煤灰，以減小水泥用量

在減小混凝土自身的水化熱的同時(shí)，減少水泥的用量也是減小水化熱溫度進(jìn)行溫度控制的有效手段，具體措施主要為摻入適量粉煤灰以代替部分水泥用量，同時(shí)也改善了混凝土的和易性、可泵性。

3） 降低混凝土入倉(cāng)溫度

在對(duì)承臺(tái)“發(fā)熱源”進(jìn)行控制的同時(shí)，降低混凝土的初始溫度亦是有效控制承臺(tái)溫度的措施，主要措施為：

（1）混凝土拌和用水泥禁止采用剛出廠的高溫水泥；

（2）在混凝土拌和前三天，對(duì)骨料進(jìn)行覆蓋，避免陽光直接照射，以降低骨料溫度；

（3）拌和用水采用溫度較低的地下水。

4） 在承臺(tái)內(nèi)布置冷卻水管

在承臺(tái)內(nèi)設(shè)置冷卻水管，通過冷卻水的循環(huán)改善混凝土內(nèi)部的散熱速度，其中7號(hào)墩承臺(tái)冷水管布置方式采用傳統(tǒng)的“直流式”—水循環(huán)方向由承臺(tái)一端到另一端（詳見圖1），6號(hào)墩承臺(tái)則采用了“輻射式”循環(huán)方式—水循環(huán)方向由承臺(tái)中心向外環(huán)形擴(kuò)散（詳見圖2）。

3. 溫度測(cè)試及數(shù)據(jù)分析

除在施工過程中對(duì)主墩承臺(tái)進(jìn)行以上降溫措施外，我們還需要更準(zhǔn)確的了解承臺(tái)內(nèi)部混凝土澆筑后溫度場(chǎng)的變化情況，這主要取決于對(duì)承臺(tái)內(nèi)部溫度場(chǎng)監(jiān)控手段是否準(zhǔn)確、可靠。

1） 溫度測(cè)試方法

在某橋主墩承臺(tái)施工過程中，我們采取在承臺(tái)內(nèi)部預(yù)埋溫度傳感器的方法來測(cè)試相應(yīng)點(diǎn)的溫度值，在混凝土覆蓋溫度傳感器后，開始進(jìn)行溫度測(cè)試，以后延續(xù)間隔2小時(shí)測(cè)試一次，直至溫度開始下降為止；在溫度下降過程中，間隔4小時(shí)測(cè)試一次；在溫度下降至55℃后，間隔8小時(shí)測(cè)試一次，當(dāng)溫度控制在45℃后停止測(cè)試。

當(dāng)澆筑混凝土覆蓋冷卻水管后，冷卻水管開始通水，其進(jìn)出水溫度的測(cè)試時(shí)間與溫度傳感器的測(cè)試時(shí)間同步進(jìn)行。在測(cè)試溫度傳感器和冷卻水管進(jìn)出水溫的同時(shí)，記錄外界大氣溫度。

2） 溫度控制原則

混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，承臺(tái)斷面會(huì)形成較明顯溫度梯度從而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂，故混凝土內(nèi)外溫差不應(yīng)大于25℃；同樣，混凝土邊緣與大氣溫差也不應(yīng)大于25℃；由于承臺(tái)內(nèi)部的冷卻水管作用，限制混凝土內(nèi)部溫度的快速增長(zhǎng)，但冷卻水管的溫度與混凝土溫度相差較大時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂，冷卻水管附近混凝土與出水口溫差不應(yīng)大于20℃。

3） 溫度測(cè)點(diǎn)布置

承臺(tái)內(nèi)部溫度測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)能夠反映出承臺(tái)的溫度場(chǎng)變化情況，測(cè)點(diǎn)主要集中于承臺(tái)中心點(diǎn)、承臺(tái)邊緣、冷卻水管四周等，以便監(jiān)控人員能夠準(zhǔn)確掌握承臺(tái)內(nèi)部溫度變化規(guī)律。

4） 溫度測(cè)試結(jié)果

對(duì)每一溫度測(cè)點(diǎn)在混凝土覆蓋后開始觀測(cè)，升溫階段每?jī)尚r(shí)測(cè)量一次，同時(shí)對(duì)進(jìn)出水溫度及大氣溫度進(jìn)行記錄，據(jù)以作出各測(cè)點(diǎn)溫度-時(shí)間曲線，限于篇幅我們只列出具有代表性的6、7號(hào)墩承臺(tái)內(nèi)部最高溫度Tmax，混凝土邊緣溫度Tb，冷卻水管出水口溫度Tc，大氣溫度Tq，及冷卻水管附近混凝土溫度Tl，來反映控制原則中的溫差（Tmax-Tb）、（Tb-Tq）、（Tl-Tc）隨時(shí)間的變化。

某橋主墩承臺(tái)施工過程中，我們對(duì)其進(jìn)行了全面的溫度測(cè)試，收集了大量原始數(shù)據(jù)，對(duì)承臺(tái)的內(nèi)部溫度場(chǎng)有了比較清楚的了解，通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析，得出結(jié)論如下：

（1）從上述溫度-時(shí)間曲線中可以看出，各測(cè)點(diǎn)溫度均在溫度控制原則范圍之內(nèi)，說明施工過程中所采取的溫控措施是合理、有效的。

（2）承臺(tái)中心位置在混凝土澆筑后，溫度迅速上升，而降溫過程十分緩慢，通過對(duì)6號(hào)、7號(hào)墩承臺(tái)的溫度-時(shí)間曲線的比較我們可以發(fā)現(xiàn)，7號(hào)墩承臺(tái)各測(cè)點(diǎn)溫度雖在控制原則范圍之內(nèi)，但7號(hào)墩各測(cè)點(diǎn)溫度較6號(hào)墩偏高，整個(gè)降溫時(shí)間達(dá)182h，而6號(hào)墩承臺(tái)則只用了132h，主要是因?yàn)?號(hào)墩承臺(tái)冷卻水管布置形式在7號(hào)墩承臺(tái)基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，布置形式改為以中心向四周環(huán)形擴(kuò)散，使得冷卻水以最低溫度循環(huán)至承臺(tái)中心點(diǎn)，降溫時(shí)間較7號(hào)墩有了明顯的下降，說明冷卻水管在大體積混凝土施工過程中的效果十分明顯，冷卻水管的布置形式對(duì)冷卻效果也有較大的影響。

（3）在混凝土澆筑大約7天后，混凝土表面溫度基本趨于穩(wěn)定，故拆模時(shí)間基本可以確定為7天。

（4）由于混凝土表面溫度明顯比混凝土中心溫度下降速度快，故拆模后的養(yǎng)生和保溫工作至關(guān)重要，可采用覆蓋麻包或草袋并淋水養(yǎng)護(hù)。

4. 小結(jié)

6、7號(hào)墩承臺(tái)于2006年10月澆筑完成，由于溫控措施得當(dāng)，使得這樣大方量的承臺(tái)未出現(xiàn)溫度裂縫，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并成功運(yùn)用于其它各主墩承臺(tái)，證明我們制定的溫控措施是成功的。

通過對(duì)某橋兩主墩承臺(tái)的施工，使我們對(duì)大體積混凝土溫度監(jiān)控有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為今后大體積混凝土施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。