熊邵輝，黃明非

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067)

1 工程概況

武佐河特大橋主橋為178m+380m+178m雙塔雙索面預應力混凝土梁斜拉橋，主塔承臺為長方體結構(圖1)，尺寸 33.8m ×22.2m ×5m，混凝土設計標號為C40混凝土，總方量為3751.8m3屬于大體積混凝土，一次性澆筑完成。承臺澆筑時間為2013年1月3日09:00～1月7日下午18:00，澆筑時間105h。主塔塔座為棱臺形，分左右幅，單幅塔座底面尺寸為17.5m×14.5m，頂面尺寸為15.8m ×12.8m，塔座高3m，左右幅共計混凝土方量約為1433.7m3。右幅塔座混凝土澆注24h，左塔座澆筑21h。

圖1 武佐河特大橋承臺示意圖(單位:cm)

2 溫度控制的目標

由于大體積混凝土澆注后內(nèi)外溫差導致產(chǎn)生應變，但結構物的約束阻止這種應變，從而產(chǎn)生了溫度應力，一旦溫度應力超過混凝土所能承受的極限抗拉強度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。因此溫度監(jiān)控目的是控制大體積混凝土內(nèi)外溫差，把裂縫控制在某個界限內(nèi)或防止溫度裂縫的產(chǎn)生。具體目標如下:

1)控制大體積混凝土內(nèi)部升溫速率，降低最高溫升;

2)控制大體積混凝土內(nèi)部降溫速率，使其內(nèi)外溫差在允許范圍內(nèi);

3)控制大體積混凝土的基礎溫差和上下層溫差，以防止其出現(xiàn)貫穿性裂縫和層間裂縫。

3 溫度控制的措施

產(chǎn)生溫度裂縫的因素主要有水泥品種、混凝土配合比、外界溫度、外部約束條件和混凝土收縮變形等。因此溫度控制的措施也主要從優(yōu)化配合比、控制入模溫度、采用分層澆注施工、養(yǎng)護時采取循環(huán)水控溫等方面來控制內(nèi)外溫差。

3.1 配合比優(yōu)化設計

水泥水化熱是引起混凝土溫升的主要因素，在保證達到設計強度的情況下應盡可能地減少水泥用量。同時要求選用低水化熱的普硅水泥，并根據(jù)試驗室的試驗數(shù)據(jù)摻入一定量的粉煤灰以降低發(fā)熱量。外加劑要采用緩凝型的外加劑，使混凝土內(nèi)部的溫峰值推后。

3.2 合理分層澆筑

通過合理劃分大體積混凝土澆筑塊的層厚，可以利用澆筑塊的層面進行散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。武佐河特大橋大體積混凝土澆筑劃分為6個區(qū)域，每次澆筑層厚40cm。同時采取兩次振搗、兩次抹面的工藝，以提高混凝土的密實度和抗裂性。

3.3 降低入模溫度

控制混凝土原材料的溫度，選擇混凝土的澆筑時間，降低混凝土的入模溫度。武佐河特大橋承臺混凝土澆筑時間在1月，外界氣溫平均達7℃，混凝土入模溫度控制在17℃以下。塔座澆筑時間是在5月，外界平均氣溫達25℃，由于采取地下水沖洗碎石及砂，水泥溫度降至22℃，左右塔座入模溫度均在25℃以下。

3.4 循環(huán)水控溫

承臺:豎直方向冷卻水管布置為4層，每層均采用3根進水管，3根出水管，進出水管均在混凝土內(nèi)預埋，并通循環(huán)冷卻水，冷卻水管的間距為1m。

塔座:豎直方向冷卻水管布置為3層，每層均采用2根進水管，2根出水管，進出水管均在混凝土內(nèi)預埋，并通循環(huán)冷卻水，冷卻水管的間距為1m。

根據(jù)實測混凝土內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，調(diào)整水流速度和循環(huán)水水溫，在溫度上升期控制混凝土內(nèi)部升溫速率，降低最高溫升。在溫度下降期控制混凝土內(nèi)部降溫速率。

3.5 外層混凝土保溫

武佐河特大橋大體積混凝土外層保溫采用雙層塑料薄膜包裹，防止熱量向外擴散造成外層混凝土溫度下降。冬季施工承臺時頂面均采用溫水養(yǎng)護，并搭棚采用點鎢燈進行加溫。

4 溫度監(jiān)控的實施

4.1 溫度計算

分別將武佐河特大橋承臺、左塔座、右塔座混凝土的實際參數(shù)代入溫度計算經(jīng)驗公式，即可估算出相應大體積混凝土最大水化熱絕對溫升值。計算如下:

1)承臺:

式中:T'max為最大水化熱絕對溫升值，℃;mc為每1m3混凝土水泥用量，kg/m3;Q為每千克水泥水化熱量，可取290kJ/kg(普通425號水泥);C為混凝土的比熱，在 0.84 ～1.05 之間，可取 0.96kJ/(kg·℃);ρ為混凝土的質(zhì)量密度，kg/m3，取2450kg/m3。

則混凝土內(nèi)部最高溫度計算公式如下:

1)承臺:

式中:T0為混凝土的入模溫度，℃。

4.2 實時溫度監(jiān)測

實時溫度監(jiān)測是通過對埋入混凝土中的溫度傳感器進行實時測量，得到混凝土不同部位溫度數(shù)據(jù)，通過對這些溫度數(shù)據(jù)進行分析，掌握不同部位溫度變化趨勢。并配合施工單位采取有針對性的溫控措施，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

1)溫度傳感器的埋設。

利用承臺對稱性選擇承臺的四分之一進行溫度測量。為了確保所測數(shù)據(jù)具有代表性，因此沿承臺高度設置4層，每層埋設13個測點，整個承臺共設 置52個測點，具體測點布置如圖2所示。

圖2 武佐河特大橋承臺溫度傳感器布置示意圖(單位:cm)

單個塔座的溫度傳感器布設在平面上，采用按塔座頂面四分之一，每層16個點。沿高度上采用底層、中層和頂層3層布設，單個塔座共計需要溫度傳感器48個。溫度傳感器的布置如圖3所示。

圖3 武佐河特大橋塔座溫度傳感器布置圖(單位:m)

2)溫度監(jiān)測頻率。

承臺溫度數(shù)據(jù)采集頻率在溫度上升階段每2h采集一次，在溫度下降階段每4h采集一次。塔座溫度數(shù)據(jù)采集采用遙控實時監(jiān)測系統(tǒng)(GPRS遠程監(jiān)測儀)進行連續(xù)觀測，在混凝土溫度峰值出現(xiàn)以前設定每20min采集一次，混凝土的溫度峰值出現(xiàn)后每30min采集一次。

3)溫度監(jiān)測結果。

圖4 武佐河特大橋承臺混凝土內(nèi)部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

根據(jù)溫度監(jiān)測結果，繪制測點實時溫度曲線。觀測結果見圖4～圖9。

圖5 武佐河特大橋承臺混凝土外部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

表1給出了承臺和左、右塔座的溫度理論計算值與實際觀測值。

由表1可以看出:由于承臺混凝土澆筑的入模溫度較低，所以其理論溫度峰值小于塔座理論溫度峰值;另外，由于理論值計算并沒有考慮體積大小對溫度峰值的影響，而承臺體積大于塔座體積，所以承臺溫度峰值的理論值低于實測值，而塔座則相反。

圖6 武佐河特大橋左幅塔座混凝土內(nèi)部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

圖7 武佐河特大橋左幅塔座混凝土外部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

圖8 武佐河特大橋右幅塔座混凝土內(nèi)部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

圖9 武佐河特大橋右幅塔座混凝土外部測點溫度數(shù)據(jù)變化圖

表1 溫度理論計算值與實際觀測值比較表 ℃

5 結論

通過武佐河特大橋大體積混凝土溫度控制的實施，主要得出以下幾點結論:

1)盡可能采用緩凝型減水劑，使混凝土內(nèi)部溫度峰值推后。

2)在保證混凝土設計強度的情況下，優(yōu)化級配減少水泥用量。

3)在內(nèi)部降溫的同時一定要注意外部保溫。

4)大體積混凝土施工，需制定詳細的溫度監(jiān)控方案和溫度控制措施。

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