陳文彬

（漳州路橋翔通建材有限公司 福建 漳州 363006）

特大型橋梁墩承臺(tái)加冰混凝土供應(yīng)全過(guò)程溫控總結(jié)

陳文彬

（漳州路橋翔通建材有限公司 福建 漳州 363006）

廈漳同城大道 Ⅲ 標(biāo)段是一座跨九龍江的特大型橋梁，其西溪大橋 2#主墩承臺(tái)大體積混凝土施工溫控要求高，商品混凝土供應(yīng)運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、溫度控制難度大。本文簡(jiǎn)要總結(jié)了商品混凝土攪拌站生產(chǎn)供應(yīng)過(guò)程中如原材料、冰水、拌合物加冰、拌合物出機(jī)及運(yùn)輸過(guò)程等溫控技術(shù)及措施，拋磚引玉，互相交流。

大體積混凝土；預(yù)拌加冰混凝土溫控；原材料溫控；運(yùn)輸溫控

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

廈漳同城大道Ⅲ標(biāo)段是漳州市“十二五”綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃中提升國(guó)道網(wǎng)絡(luò)通行能力的重要組成部分，位于龍海市九龍江下游，是一座跨九龍江（北溪與西溪）、沙洲島的特大型橋梁，橋梁全長(zhǎng) 3.065km，包含北溪大橋、沙洲互通立交和西溪大橋。西溪主橋?yàn)楠?dú)塔扭背索斜拉橋，跨徑組成為 (88+200)m。邊跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，主跨為鋼箱梁。邊跨側(cè)為雙索面空間扭面索，主跨為準(zhǔn)單索面。橋塔為2#主墩基礎(chǔ)為整體式高樁承臺(tái)基礎(chǔ)，承臺(tái)尺寸30.5m×24m×6m，承臺(tái)底標(biāo)高為 -2.841m，頂標(biāo)高為+3.159m。承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35，方量為 4025.8m3，承臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖1 西溪主橋橋型布置圖

圖2 主橋 2#墩承臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

本工程為漳州市政府投資，項(xiàng)目業(yè)主為漳州市交通集團(tuán)，施工單位為中交二航局，商品混凝土供應(yīng)單位為漳州路橋翔通建材有限公司。

1.2 大體積加冰溫控混凝土工程技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）計(jì)劃 2#墩承臺(tái)混凝土施工時(shí)間為 2015年 5月至6月間，氣溫在 30～34℃ 左右，地面溫度可能達(dá)到 40℃ 左右，不利于混凝土拌合物溫度控制，需要進(jìn)行加冰溫控，但加冰量較難確定。

（2）主塔承臺(tái)混凝土為 4025m3，分兩次澆筑，一次性澆筑的混凝土方量大，施工要求高，現(xiàn)場(chǎng)組織與協(xié)調(diào)難度大。

（3）混凝土攪拌站距離澆筑地點(diǎn)約 28km 左右，運(yùn)輸路途遠(yuǎn)且復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)舊江東橋、沿北溪河道和幾個(gè)村道，時(shí)間久（約 1～1.5h），混凝土運(yùn)輸溫升要控制，難度大。

（4）承臺(tái)雖為大體積混凝土，但采用 28d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度評(píng)定，摻合料比例要求不能太大，水泥用量高，對(duì)入模溫度、絕熱溫升控制不利。

（5）施工單位要求混凝土供應(yīng)單位采用加冰控制混凝土入模溫度，入模溫度不大于 28℃；為延長(zhǎng)內(nèi)部絕熱溫升峰值提前發(fā)生，要求混凝土凝結(jié)時(shí)間控制在 44～46h。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料品種及技術(shù)參數(shù)

（1）水泥：春馳 P·O42.5，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：28d 強(qiáng)度≥50MPa，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量≤135ml。

（2）外加劑：高性能聚羧酸 LQ-100-Z，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：含固量 ≥14.0%，砂漿減水率 ≥19%（摻 1.15%）。

（3）粉煤灰：Ⅱ 級(jí)，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：細(xì)度 ≤20%，燒失量小于 2.5%，且篩余留底灰在 80 倍放大鏡下有可見(jiàn)明顯數(shù)量的玻璃球體。

（4）礦渣粉：S95 級(jí)，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：比表面積≥400m2/kg。

（5）河砂：中砂，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：細(xì)度模數(shù) 2.4～2.7，含泥量≤3.0%，泥塊含量≤1.0%。

（6）碎石：5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石，內(nèi)控技術(shù)指標(biāo)：含泥量≤1.0%，針片狀≤15%； 壓碎值≤12%。

2.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

配合比提前一個(gè)月設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，經(jīng)施工單位技術(shù)部門(mén)進(jìn)行確認(rèn)，其混凝土拌合物性能、力學(xué)性能等均能滿足施工要求。所確定的 C35 承臺(tái)配合比見(jiàn)表 1。

經(jīng)多次驗(yàn)證，混凝土拌合物坍落度為：180～200mm，擴(kuò)展度為：490～520mm，混凝土拌和物工作性能良好；混凝土28d 強(qiáng)度平均值 44.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)差 3.2 MPa。

根據(jù)混凝土澆筑用時(shí)及延遲最高絕熱溫升的要求，對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行了調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的初凝時(shí)間為 46～48h，室外（測(cè)試溫度：30～34℃）初凝時(shí)間為 32～38h。

3 原材料溫度控制

在可預(yù)見(jiàn)當(dāng)時(shí)澆筑環(huán)境溫度高（30～34℃）的情況下，要使混凝土入模溫度控制到 28℃ 以下，原材料溫度控制很關(guān)鍵，關(guān)鍵控制點(diǎn)有兩個(gè)，一是水泥、礦粉等入罐溫度較高的粉料的溫度要盡量降低；二是砂石骨料避免暴曬，所以需要進(jìn)行上述原材料專項(xiàng)溫度控制管理。提前儲(chǔ)備各種原材料，保證安全庫(kù)存量，如表 1 所示。

表1 C35 承臺(tái)配合比 kg/m3

3.2 采取各種措施，盡量降低各種原材料溫度

3.2.1 水泥

要求水泥廠專用庫(kù)儲(chǔ)量約 800～1000噸，控制水泥出廠溫度，到站水泥入罐前溫度 ≤65℃。站內(nèi)啟用 2～3 個(gè)專用罐提前存放水泥 7～15d，溫度降至 55℃ 以內(nèi)才能使用。

3.2.2 礦粉

要求礦渣微粉廠專用庫(kù)容量約 300～400 噸，控制礦粉溫度，到站礦粉入罐前溫度≤65℃。站內(nèi)啟用 1 個(gè)專用罐提前存放水泥 7～15d，溫度降至 55℃ 以內(nèi)才能使用。

3.2.3 砂石骨料

采用封閉搭蓋料倉(cāng)儲(chǔ)存砂石骨料，避免砂石骨料直接暴曬于太陽(yáng)底下。備用 2 個(gè)砂倉(cāng)、3 個(gè)碎石倉(cāng)，提前 2 天將材料入倉(cāng)自然冷卻，氣溫高時(shí)在料倉(cāng)內(nèi)通過(guò)噴淋、噴霧冷卻，使其溫度降至 30℃ 以下。

3.2.4 外加劑

站內(nèi)清出 2 個(gè)專用罐儲(chǔ)存高性能減水劑，避免外加劑直接暴曬于太陽(yáng)底下，控制水劑溫度與自然環(huán)境溫度一致。

4 混凝土拌合物加冰溫控措施的試驗(yàn)及控制

4.1 拌合水加冰溫控

（1）要有效降低拌合物溫度，除原材料盡量把溫度降到最低外，水溫的下降尤其重要。模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水池中加入碎冰后能夠快速降溫至 5℃，但要在 5℃ 以下恒溫就比較難，溫度波動(dòng)較大，所以 5℃ 拌合水溫是合理的選擇。

（2）拌合水加冰熱工平衡

采用冰塊加入拌合水中進(jìn)行降溫，加多少冰塊量？通過(guò)驗(yàn)證的冰水熱工平衡計(jì)算公式如下：

冰水混合熱平衡方程：

式中：A——混合前水溫，℃；

B——冰塊量，kg；

X——混合后水溫，℃；

λ——冰的溶化熱 335kJ/kg；

W——配合比中的用水量，℃。

（3）混凝土供應(yīng)是連續(xù)不斷的，控制拌合冰水溫度也是一個(gè)重點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常生產(chǎn)時(shí)采用邊補(bǔ)水邊加冰措施，160 噸拌合水每 3 個(gè)小時(shí)加入 10 噸冰塊可以維持 5℃ 水溫。

4.2 混凝土拌合物加冰溫控

環(huán)境氣溫在 30℃ 以上時(shí)，混凝土拌合物出機(jī)溫度要降低至 28℃ 下，還需要在攪拌過(guò)程中加入碎冰?；炷涟韬衔餃囟葻峁び?jì)算常見(jiàn)于各種文獻(xiàn)和施工方案中，公式有多種，算法不一，特別是對(duì)于加冰溫控這一塊闡述。筆者通過(guò)各種天氣溫度工況（30℃、32℃、34℃）進(jìn)行模擬試驗(yàn)，取得了相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)拌合物溫度熱工計(jì)算公式進(jìn)行修正：

式中：

To——混凝土拌合物溫度，℃；

mc——水泥用量，kg；

mf——粉煤灰用量，kg；

mk——礦渣粉用量，kg；

ma——外加劑用量，kg；

mw——水用量，kg；

ms——砂用量，kg；

mg——石用量，kg；

mb——碎冰用量，kg；

Tw——水的溫度，℃；

Tc——水泥溫度，℃；

Tf——粉煤灰溫度，℃；

Tk——礦渣粉溫度，℃；

Ta——外加劑溫度，℃；

Ts——砂溫度，℃；

Tg——石溫度，℃；

βg——石含水率 ，%；

βs——砂含水率 ，%。

Cc——水泥的比熱容，kJ/kg·k；

Cf——粉煤灰的比熱容，kJ/kg·k；

Ck——礦渣粉的比熱容，kJ/kg·k；

Cs——砂的比熱容，kJ/kg·k；

Cg——石的比熱容，kJ/kg·k；

Ca——外加劑的比熱容，kJ/kg·k；

Cw——水的比熱容，kJ/kg·k；

λ——碎冰的溶化熱，kJ/kg.k；

ε——碎冰的冷量利用率，取 0.85；

mb×5×Cw——碎冰溶化成 5℃ 拌合水時(shí)的熱當(dāng)量。

5 運(yùn)輸供應(yīng)過(guò)程的溫控

5.1 出機(jī)溫度控制

在加冰控制拌合物溫度的狀況下，模擬不同氣溫環(huán)境下攪拌機(jī)內(nèi)與下料至攪拌車后拌合物出機(jī)溫度的變化，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)境氣溫升高 1℃，混凝土出機(jī)溫度升高約為 0.1～0.3℃，且氣溫超過(guò) 32℃ 時(shí)出機(jī)溫度升高值越大。所以當(dāng)氣溫超過(guò)32℃ 時(shí)，就需要采用噴淋冰水降溫的方式對(duì)攪拌樓內(nèi)部、出機(jī)口的溫度進(jìn)行控制。

5.2 攪拌運(yùn)輸溫控

運(yùn)輸時(shí)間對(duì)混凝土拌合物溫度影響也很大。從攪拌站到施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)間正常情況下平均需要 1h，在上下班高峰期，則平均需要 1.5h。選取環(huán)境氣溫最高、地面輻射溫度最大的時(shí)間段（14：00～16：00）做試驗(yàn)，獲取混凝土拌合物溫度與運(yùn)輸時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，便于采取措施對(duì)混凝土運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行溫控。試驗(yàn)設(shè)定拌合物初始溫度為 26℃，模擬試驗(yàn)的結(jié)果如表 2。

表2 模擬試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：① 運(yùn)輸時(shí)間不變，環(huán)境溫度越高，拌合物溫度越高，且升高趨勢(shì)越大；② 環(huán)境溫度不變，運(yùn)輸時(shí)間越長(zhǎng)，拌合物溫度越高，且隨環(huán)境溫度越高，變化值越大；③ 環(huán)境氣溫達(dá)到 32℃ 以上時(shí)，需要對(duì)攪拌車采取隔熱措施（覆蓋或罐外噴灑冰水）或者降低拌合物出機(jī)溫度（26℃ 以下），否則，到現(xiàn)場(chǎng)混凝土入模溫度將超過(guò) 28℃；④ 實(shí)際施工時(shí)，須注意選擇氣溫較低的日子（30℃ 以下），并且多配備攪拌車和泵車數(shù)量，在最短時(shí)間內(nèi)，利用傍晚到第二天中午這段時(shí)間集中力量供應(yīng)溫控混凝土。

6 主橋2#墩承臺(tái)混凝土拌合物加冰溫控成效

（1）2015年 5月 14日 18：00 開(kāi)始供應(yīng)西溪主橋 2#墩承臺(tái)第一層加冰混凝土，澆筑時(shí)間總共 19h，供應(yīng)方量1633.49m3，平均供應(yīng)量 86m3/h，現(xiàn)場(chǎng)澆筑順利完成。期間氣溫 28～34℃，分割幾個(gè)時(shí)間段按不同氣溫工況進(jìn)行加冰溫控，平均總用冰量 92kg/m3。

拌合物出機(jī)口加冰溫控實(shí)際成果見(jiàn)表 3。

表3 實(shí)際溫控?cái)?shù)值

（2）2015年 5月 22日 19：50 開(kāi)始供應(yīng)西溪主橋 2#墩承臺(tái)第二層加冰混凝土。澆筑時(shí)間總共 25h，供應(yīng)方量 2299.05m3，平均供應(yīng)量 92m3/h, 現(xiàn)場(chǎng)澆筑順利。期間氣溫 28～34℃，預(yù)冷水提前 3 個(gè)小時(shí)，160t 自來(lái)水中加入碎冰 27t，冰水混合溫度為5℃，按 9 個(gè)時(shí)間段進(jìn)行加冰溫控，保持冰水恒溫加入冰塊 90t，通過(guò)碎冰加入混凝土中降低拌合物溫度，混凝土出機(jī)溫度 23.5～25.5℃，平均總用冰量102kg/m3，總車數(shù) 287 車，到現(xiàn)場(chǎng)車車實(shí)測(cè)入模溫度均未超過(guò) 28℃，坍落度 160～210mm，擴(kuò)展度 480～550mm，混凝土拌和物工作性能良好。

（3）2#墩承臺(tái)兩次凝結(jié)時(shí)間經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)為 40h 左右，內(nèi)部最高溫度為 72℃，最高溫度峰值出現(xiàn)在 72 小時(shí)左右。

（4）2#墩承臺(tái)混凝土凝結(jié)后未出現(xiàn)溫度裂縫，達(dá)到了溫度控制目標(biāo)要求。

[通訊地址] 福建省漳州市登科村漳州路橋翔通建材有限公司（363000）

陳文彬（1975—），男，助理工程師，漳州路橋翔通建材有限公司，現(xiàn)主要從事混凝土生產(chǎn)技術(shù)管理工作。