楊寶良

（云南交投集團云嶺建設(shè)有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在大跨徑橋梁墩臺基礎(chǔ)及大型建筑工程基礎(chǔ)上應(yīng)用廣泛，保證大體積混凝土的工程質(zhì)量十分重要。在大體積混凝土質(zhì)量病害中，溫度裂縫是常見通病，如何有效防治混凝土溫度裂縫，是質(zhì)量管理工作重點之一?，F(xiàn)以召瀘高速公路響水箐2 號大橋3 號墩大體積承臺施工中溫度監(jiān)測及控制措施為例，通過采用溫度傳感監(jiān)測系統(tǒng)及埋設(shè)冷卻管通水冷卻系統(tǒng)，達到了對混凝土溫度的實時監(jiān)測和控制，使混凝土表里溫差產(chǎn)生的應(yīng)力控制在混凝土容許抗拉應(yīng)力范圍內(nèi)，防止溫度裂縫的產(chǎn)生，達到了工后無裂縫的良好效果。

1 工程概況

響水箐2 號大橋位于云南召夸至瀘西高速公路，為跨越河谷而設(shè)，是該項目的控制性工程之一。該橋分左右兩幅，每幅橋?qū)捑鶠?6.5 m，橋跨布置為:（2×30）m 連續(xù)小箱梁+（73+130+73）m 連續(xù)剛構(gòu)+（3×30）m 連續(xù)小箱梁，全橋長432 m。該橋主墩承臺設(shè)計尺寸為長×寬×高=13.2 m×13.2 m×5 m，單個承臺混凝土的直接用量為871.2 m3。根據(jù)橋墩承臺專項施工方案要求，主墩承臺厚度為5 m，按整體一次澆筑完成。

2 大體積混凝土溫度控制的必要性

混凝土是脆性材料，其抗拉強度低，極限拉伸變形量小。當混凝土體溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度或拉應(yīng)變超過混凝土的極限拉應(yīng)變時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。特別是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由于水化熱作用，混凝土的內(nèi)部溫度將達到70℃左右，而大體積混凝土由于體積大，水化熱消散慢，如果不對內(nèi)部溫度進行有效控制，造成混凝土表里溫差大于允許范圍，將引起大體積混凝土裂縫[1]。

3 溫度冷卻管及溫度傳感器布置設(shè)計

3.1 確定溫度監(jiān)測控制方案

以響水箐2 號大橋右幅3 號墩承臺施工溫度監(jiān)測及控制為例。首先，對混凝土溫度場及溫度應(yīng)力進行了承臺水化熱仿真計算（注：該承臺大體積混凝土的水化熱仿真計算分析，采用計算軟件midas/civil 2015）。通過仿真分析對不同工況進行計算和比較，確定溫度監(jiān)測控制措施，即確定溫度傳感器及溫度冷卻管布設(shè)方案，以及溫度控制標準及要求。其實施流程見圖1 所示。

圖1 溫度監(jiān)測控制方案實施流程圖

3.2 測溫傳感器布設(shè)

通過對該大體積承臺混凝土的溫度場及溫度應(yīng)力進行仿真計算分析，需設(shè)置5 層測點，共布置65個溫度測點，為放射狀布置，保證測溫無盲區(qū)和漏點。溫度檢測儀采用JDC-2 型建筑測溫儀，溫度傳感器為熱敏電子傳感器。溫度傳感器埋設(shè)完成后須對傳感器進行測試，確保所有傳感器正常工作。其布設(shè)如圖2、圖3 所示。

圖2 溫度測點平面布置圖（單位：cm）

圖3 溫度測點立面布置圖（單位：cm）

3.3 冷卻管布設(shè)

通過對該大體積承臺混凝土的溫度場及溫度應(yīng)力進行仿真計算分析，為滿足一次澆筑要求，并能有效地進行通水控溫，需設(shè)置5 層冷卻水管，平面冷卻管層與層之間采用#字形交錯布置，其布設(shè)如圖4～圖6 所示。

圖4 承臺一、三、五層冷卻管平面布置圖（單位：cm）

圖5 承臺二、四層冷卻管平面布置圖（單位：cm）

圖6 承臺冷卻管立面布置圖（單位：cm）

溫控冷卻管安裝完畢后，須進行通水測試，確保通水正常。

4 溫度監(jiān)測及控制

4.1 溫度監(jiān)測控制標準

溫度監(jiān)測及控制標準根據(jù)《大體積混凝土溫度測控技術(shù)規(guī)范》（GB／T 51028—2015）[2]執(zhí)行。

（1）表里溫差控制值應(yīng)符合表5.2-1 規(guī)定,如表1 所列。

表1 混凝土表里溫差控制值一覽表

（2）混凝土的降溫速率和表里溫差應(yīng)滿足該規(guī)范第5.3.3 條下限值，且混凝土最高溫度與環(huán)境最低溫度之差連續(xù)3 d 小于25℃時，可停止溫度監(jiān)測[2]。

4.2 溫度監(jiān)測內(nèi)容及要求

溫度監(jiān)測主要內(nèi)容包括混凝土溫度場測量及環(huán)境體系溫度測量。其中，溫度場溫度測量的是已澆筑各部位混凝土的實際溫度及溫度分布；環(huán)境體系溫度測量的是氣溫、冷卻水溫度（冷卻水管進出口水溫）及混凝土澆筑溫度等。溫度監(jiān)測過程及要求如下：

（1）澆筑塊溫度場測量：澆筑完成后開始初讀數(shù)，開始3 d 每隔2～4 h 觀測一次，之后3 d 到7 d 每隔4～8 h 時觀測一次，之后根據(jù)溫度測試情況每天選取氣溫典型變化時段進行測量。在監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)溫度過高時，可加強測試頻率，并針對具體問題提出有效可行的解決方案。

（2）大氣溫度測量：與混凝土溫度同步觀測。

（3）通水冷卻過程溫度測量：與澆筑塊溫度場測量過程同步進行。

（4）特殊情況下，如寒潮期間，適當加密測量次數(shù)。

（5）混凝土全部澆筑完畢后，根據(jù)溫度場及應(yīng)力場的預測計算結(jié)果，結(jié)合與監(jiān)測結(jié)果的對比分析，確定終止測量的時間[3]。

4.3 監(jiān)測異常時的處理措施

根據(jù)溫控措施及方案要求，對溫度監(jiān)測及控制嚴格把關(guān)。當監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常情況時，采用以下預防措施處理，如表2 所列。

表2 質(zhì)量風險及相應(yīng)的預控措施表

4.4 溫度監(jiān)測及控制情況

該大體積混凝土工程于2018 年9 月11 日下午3 點開始澆筑，于9 月12 日下午4 點承臺澆筑完成?，F(xiàn)場采用熱水循環(huán)+ 摻入小部分冷水控制進水溫度。當傳感器測得溫度高于40℃時，分別開啟此傳感器附近的冷卻管循環(huán)水?？刂七M水溫度在比混凝土中心溫度低15～25℃之間，進出水口溫度之差介于2～6℃之間。

（1）環(huán)境溫度監(jiān)測。該項溫度監(jiān)測共歷時16 d，共測環(huán)境溫度60 組，其中最高溫度為28.0℃（2018年9 月21 日中午12:30），最低溫度為16.2℃（2018年9 月13 日上午9:00），環(huán)境平均溫度為21.0℃。

（2）冷卻管進出口水溫監(jiān)測?，F(xiàn)場采用熱水循環(huán)+摻入小部分冷水控制進水溫度，通過對水溫的及時調(diào)控，控制進水溫度在比混凝土中心溫度低15～25℃之間，進出水口溫度之差介于2～6℃之間。

（3）混凝土溫度監(jiān)測?；炷寥肽囟龋涸摮信_于2018 年9 月11 日下午3 點開始澆筑混凝土，9 月12 日下午4 點承臺澆筑完成。測得混凝土入模溫度4 組，平均溫度25.6℃。混凝土最高溫度：測得右幅3# 橋墩承臺混凝土最高溫度為64.4℃，距承臺澆筑完成后17 h，位于6-2# 測點。降溫速率：右幅3# 橋墩承臺混凝土最大降溫速率為2.7℃/d（9 月20 日下午6 點至9 月21 日下午6 點），最小降溫速率為1.3℃/d（9 月14 日下午6 點至9 月15 日下午5點），平均降溫速率為1.75℃/d。各測點混凝土的溫度統(tǒng)計如表3 所列。

表3 各測點混凝土溫度統(tǒng)計表 單位：℃

（4）混凝土表里溫差：

右幅3# 橋墩承臺混凝土最大表里溫差為27.7℃（9 月16 日晚上9 點）。

4.5 溫度監(jiān)測及控制結(jié)果

此次實施的為響水箐2 號橋梁右幅3# 墩承臺大體積混凝土溫度監(jiān)測及控制實例。在業(yè)主、監(jiān)理、施工單位及第三方單位的積極配合下，通過16 天的溫度監(jiān)測及控制，混凝土最高溫度為64.4℃，環(huán)境最低溫度為16.2℃，直至監(jiān)測的第14 天，混凝土最高溫度為40.7℃，與環(huán)境最低溫度之差為24.5℃，溫差小于25℃，并連續(xù)3 天溫差小于25℃，根據(jù)《大體積混凝土溫度測控技術(shù)規(guī)范》（GB／T 51028—2015），滿足停止監(jiān)測的條件，故對承臺混凝土溫度停止監(jiān)測。所監(jiān)測的各項溫度指標均滿足規(guī)范要求。承臺拆模后，從養(yǎng)護期直至驗收，承臺混凝土沒有出現(xiàn)有害裂縫，混凝土外觀質(zhì)量較好，各項檢測指標均符合品質(zhì)工程要求，為上部結(jié)構(gòu)奠定了一個堅實安全的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

綜上所述，為了有效地控制混凝土體內(nèi)溫度，有效降低體內(nèi)最高溫度及升溫速率、降溫速率，采用布設(shè)溫度傳感監(jiān)測系統(tǒng)及埋設(shè)冷卻管通水冷卻系統(tǒng)。通過溫度傳感器來進行實時監(jiān)測內(nèi)部溫度，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實時采取合理通水降溫措施，使表里溫度差始終保持在規(guī)范要求之內(nèi)，有效避免了溫度裂縫的產(chǎn)生，取得了良好的效果，可為今后類似工程的施工提供參考。