李慶達

摘要：本文介紹大體積混凝土工程水化熱研究現(xiàn)狀，以大體積橋梁承臺混凝土為例，研究其溫度場、應力場等水化熱分析方法以及混凝土溫控措施，確保工程大體積混凝土澆筑施工滿足現(xiàn)行相關規(guī)范要求。

Abstract： This paper introduces the current research status of hydration heat in large-scale concrete projects. Taking large-volume bridge cap concrete as an example， the hydration heat analysis methods such as temperature field and stress field， as well as concrete temperature control measures are researched to ensure the construction of large-volume concrete meet the requirements of current relevant regulations.

關鍵詞：懸索橋;承臺;大體積混凝土;水化熱;溫控措施

0? 引言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，大體積承臺混凝土越來越多地應用在工程建設中，其澆筑完成凝結(jié)產(chǎn)生水化熱，表明散熱面積大且通風，使得大體積混凝土內(nèi)外存在較大溫差，混凝土本身的溫度應力超過其抗拉強度后導致形成裂縫，進一步降低了大體積混凝土工程的耐久性。現(xiàn)行《公路橋涵施工技術規(guī)范》對大體積混凝土施工有額外要求，主要從其原材料、溫控措施和施工工藝進行控制，同時也要求混凝土在澆筑施工過程中，內(nèi)部溫度確保不高于75℃以及內(nèi)外溫差不高于25℃，以控制混凝土產(chǎn)生的最大溫度應力不大于其抗拉強度而減少或不出現(xiàn)裂縫，最大程度保障混凝土耐久性。本文通過對懸索橋承臺大體積混凝土水化熱進行工程實例分析，研究提出溫控措施。

1? 工程概況

本文以云南龍江特大橋項目為例進行研究，項目位于保山到騰沖高速公路段龍陵縣上邦煥村與騰沖縣大丙弄村之間，是云南省保騰高速公路的重點控制性工程，橋梁主跨跨徑為1196m，主橋結(jié)構型式為雙塔單跨鋼箱梁。本文以騰沖岸索塔承臺（啞鈴型）為例，其平面尺寸為56.67m×21.4m，承臺厚度為8.0m，混凝土標號為C40，配合比見表1。

2? 水化熱模擬數(shù)值分析概況

索塔承臺為啞鈴型，三次澆筑成型，每次澆筑厚度分別為3.15m+3.0m+1.85m，在系梁中間位置設后澆帶，后期待承臺混凝土溫度變化及內(nèi)部應力穩(wěn)定后采用微膨脹混凝土澆筑后澆段。采用有限元軟件對索塔承臺混凝土作溫度應力分析時，由于結(jié)構對稱性取，取單次澆筑的二分之一承臺混凝土進行有限元計算分析，有限元網(wǎng)格劃分模型見圖3，參數(shù)取值及相關考慮如下：

①根據(jù)設計資料，騰沖岸索塔承臺處風速按≥4.0m/s進行考慮;

②鋼模板側(cè)面等效表面放熱系數(shù)按經(jīng)驗取值為1840.0 kJ/（m2·d·℃），混凝土上表面散熱系數(shù)按經(jīng)驗取值為1973.5 kJ/（m2·d·℃）;

③分析過程中，同時考慮冷卻水管的降溫效應;

④從開始澆筑混凝土起對溫度及溫度應力進行分析，并模擬半年內(nèi)的溫度應力發(fā)展;

⑤根據(jù)混凝土試件強度，C40混凝土抗拉強度如表2。

⑥承臺混凝土物理熱血參數(shù)如表3。

3? 水化熱模擬數(shù)值分析結(jié)果

索塔承臺混凝土澆筑溫度設定為不大于28℃，經(jīng)有限元分析計算，索塔承臺第一層混凝土內(nèi)部溫度計算的最高值為69.4℃，第二層混凝土內(nèi)部溫度計算的最高值為69.1℃，第三層混凝土內(nèi)部溫度計算的最高值為62.1℃，在澆筑2天后出現(xiàn)。索塔承臺混凝土內(nèi)部最高溫度包絡圖及溫度應力場分布情況見圖4～圖16，索塔承臺溫度應力場分析結(jié)果見表4。

4? 溫控措施研究

一是混凝土配合比設計時，嚴格控制原材料的選用，盡量選用低水化熱水泥進行拌合，同時選優(yōu)質(zhì)減水劑延緩混凝土最大水化熱出現(xiàn)時間;二是嚴格控制混凝土澆筑溫度，根據(jù)本橋承臺混凝土的施工方案，其混凝土澆筑溫度控制在5℃～28℃之間;三是埋設冷卻水管向混凝土內(nèi)部通水降溫，主動降低混凝土產(chǎn)生的水化熱，根據(jù)設計文件，冷卻管分八層布置，采用Φ42.3×3.25mm的輸水黑鐵管。

5? 結(jié)語

①由上所述可知，承臺混凝土內(nèi)部溫度較高、散熱緩慢，在施工中應對中間位置水管的布設進行優(yōu)化，對內(nèi)部通水應進行加強，并且應采取表面保溫措施。②第一層和第二層承臺混凝土的早期（3d）應力形成比較快，并且集中在混凝土結(jié)構表面，這主要是因為混凝土澆筑層厚過大且底部樁基對其位移約束較大。第三層承臺混凝土因澆筑層厚較小且約束不大，各齡期溫度應力較小。③根據(jù)混凝土溫度應力的分析結(jié)果，第二層承臺混凝土內(nèi)部溫度不宜散出，內(nèi)外溫差較大，最小抗裂安全系數(shù)為1.27，抗開裂能力不足，需在混凝土澆筑前期（3d左右時間）持續(xù)通過冷卻水管通水降溫，加強混凝土外表面保溫、保濕，或增加抗裂鋼筋網(wǎng)，進而減少或避免承臺混凝土內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生裂縫導致耐久性不足的質(zhì)量隱患。

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