李 原 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程簡(jiǎn)況

某橋梁工程位于國(guó)道干線上，跨越某河流，橋面設(shè)計(jì)為雙幅，總設(shè)計(jì)寬度達(dá)43.5m，總長(zhǎng)為739m。跨河主跨為95m，全橋共有18組墩臺(tái)，其中5#、6#、7#、8#、9#、10#承臺(tái)平面尺寸為14.6×9.1m，厚3.5m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30。

2 大體積混凝土定義及溫控標(biāo)準(zhǔn)

相關(guān)規(guī)范術(shù)語明確表述，大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。另有表述為，澆筑塊體尺寸較大，需要考慮采取溫度控制措施以減少裂縫發(fā)生概率的混凝土。

從規(guī)范的規(guī)定來看，大體積混凝土較易因水泥水化熱產(chǎn)生溫度變化，內(nèi)外溫差較大會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性貫穿裂縫，是結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全及使用功能要求所不允許的。大體積混凝土不僅是厚度與其他普通混凝土存在不同，關(guān)鍵是由于混凝土中水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，因結(jié)構(gòu)斷面大，混凝土材料導(dǎo)熱系數(shù)低，結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部散熱降溫速度不同步，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部與表面存在較大溫差，同時(shí)混凝土表面與周圍環(huán)境氣溫間的也會(huì)存在較大溫差，因溫差過大，混凝土結(jié)構(gòu)體積發(fā)生變形不同步，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性貫穿裂縫。

經(jīng)參考業(yè)內(nèi)相關(guān)論著，本工程大體積混凝土溫度控制采用的標(biāo)準(zhǔn)是：混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度與混凝土表面溫度的差值不超過25℃、混凝土外表面和當(dāng)時(shí)施工環(huán)境最低溫度間差值也不超過25℃，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部最大降溫速率控制在小于2.0℃/d。

通過對(duì)5#、6#、7#、8#、9#、10#承臺(tái)混凝土內(nèi)外溫度驗(yàn)算，混凝土的兩個(gè)溫差均超過25℃，故將本工程按大體積混凝土標(biāo)準(zhǔn)要求采取溫度控制措施，防止因水化熱產(chǎn)生溫度應(yīng)力致使混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)貫穿裂縫。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件及外部環(huán)境，針對(duì)性地采用了以下溫度控制措施。

3 溫度控制措施

3.1 設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，已在圖紙說明中明確要求采取可靠措施，降低水化熱，防止出現(xiàn)裂縫；在設(shè)計(jì)方面，在承臺(tái)側(cè)表面、頂面增設(shè)D6冷軋帶肋貼面鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔間距10cm×10cm，凈保護(hù)層3cm，有效控制混凝土表面因收縮產(chǎn)生的表面裂縫。

3.2 優(yōu)化混凝土配合比，摻用外加劑

在保證混凝土強(qiáng)度及施工性能的條件下，通過對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)可選材料調(diào)查，對(duì)常規(guī)配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，主要是從水泥、砂石骨料強(qiáng)度及級(jí)配，摻入外加劑種類及選擇等方面優(yōu)化。

①水泥。選用大品牌的水泥，要達(dá)到水化熱低、質(zhì)量穩(wěn)定、安定性好的水泥，如普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。

②砂石骨料。砂選擇優(yōu)質(zhì)的河砂、江砂，砂的細(xì)度模數(shù)達(dá)到中砂，級(jí)配在II區(qū)，砂品質(zhì)優(yōu)于規(guī)范允許的最小值。碎石選用質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔，級(jí)配良好，碎石各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于規(guī)范要求。進(jìn)場(chǎng)做好質(zhì)量檢測(cè)，不合格材料不得入場(chǎng)。

③外加劑。主要選擇優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦料和減水劑、緩凝劑等，以代替部分會(huì)發(fā)生水熱的膠凝材料水泥用量，目的是降低總體熱量的產(chǎn)生。摻入減水劑、緩凝劑主要目的是提高混凝土的工作性能。

本工程大體積混凝土配合比經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，加入磨細(xì)礦料、粉煤灰替代部分水泥。膠凝材料用量如下：水泥：240kg，磨細(xì)礦料：60kg，粉煤灰：125kg。

按公式計(jì)算各階段最大溫度：

式中：ξ—不同澆筑塊厚度、不同齡期時(shí)的降溫系數(shù)，可由表查得

T—混凝土的澆筑入模溫度

T—混凝土內(nèi)部最高溫度

T—在t齡期時(shí)混凝土的絕熱溫升

式中：m—每立方米混凝土水泥用量

Q—每千克水泥水化熱量

C—混凝土的比熱，一般取0.96J/kg·K

ρ—混凝土的質(zhì)量密度，取2400kg/m

e―常數(shù)，為2.718

m―與水泥品種，澆筑時(shí)與溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.3

t―混凝土澆筑后至計(jì)算時(shí)的天數(shù)

由上式（1）、（2）可計(jì)算得：

T= [（240×461+125×73.45）/（0.96×2400）]×(1-e)

=52.0×0.26＝13.52

T=52.0×0.593=30.84

T=52.0×0.835=43.42

T=52.0×0.93=48.36

T=52.0×0.97=50.44

T=52.0×0.99=51.48

T=24+30.84×0.71=45.90

T=24+43.42×0.7=54.39

T=24+48.36×0.68=56.88

T=24+50.44×0.61=54.77

T=24+52.48×0.5=49.74

通過采用雙摻配合比，按上述公式計(jì)算得出結(jié)果，仍不能滿足大體積混凝土“雙25℃”的控制要求。擬采取以下施工組織管理、監(jiān)測(cè)措施進(jìn)行溫度控制。

3.3 對(duì)各原材料采取降溫措施，降低混凝土澆筑入模溫度

①砂石骨料，在拌和站砂石料倉(cāng)處搭設(shè)鋼制防護(hù)大棚，以防止陽光直射并防雨、做好通風(fēng)。砂石材料盡可能地堆高，以減少材料受外部氣溫的變化影響，保證溫度的總體穩(wěn)定性。

②拌和用水，采用抽取地下深井水，保證其低溫及穩(wěn)定性，或采用挖深及大容量蓄水池，保證水溫偏差及穩(wěn)定。在夏季高溫時(shí)段，選用制冰機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、加注冰屑到蓄水池中，整體降低拌和用水的溫度。

③施工組織，混凝土開倉(cāng)時(shí)間避開中午高溫時(shí)間段，根據(jù)澆筑體量，合理選擇在下午或夜間澆筑；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)混凝土入倉(cāng)分層控制，分層厚度不大于50cm，降低混凝土澆筑速度，延長(zhǎng)上層混凝土對(duì)下層混凝土覆蓋時(shí)間，但要在下層混凝土初凝前完成覆蓋。

3.4 布設(shè)冷卻水管及測(cè)溫點(diǎn)，控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高

①布設(shè)冷卻水管，本工程冷卻循環(huán)水管選用φ32mm黑鐵管，單層呈S形，多層布設(shè)。本結(jié)構(gòu)厚度3.5m，共布設(shè)四層，每層間距0.9m，距底面0.3m，頂面0.5m；單層的水平管間距為1m，水管外側(cè)距混凝土外邊緣按不大于0.5m控制，據(jù)實(shí)做作適當(dāng)調(diào)小處理，管道上層及底層分別設(shè)出入口，多層管間連通，且出水口有調(diào)節(jié)流量的水閥和測(cè)流量設(shè)備。

②測(cè)溫儀器及測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)溫計(jì)選用的是南京萬祥儀器有限公司生產(chǎn)的混凝土測(cè)溫儀及讀數(shù)儀。沿混凝土結(jié)構(gòu)高度，分別布置在底部、中部和表面三個(gè)深度；平面上分別布置有邊緣和中間。測(cè)點(diǎn)的布置距邊角為50cm，距表面為20cm，每塊承臺(tái)共設(shè)6個(gè)點(diǎn)，即底板中心和近邊分別豎向布設(shè)3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。測(cè)溫儀根據(jù)埋設(shè)位置做好編號(hào)、標(biāo)識(shí)，并編制測(cè)溫記錄表，專人定時(shí)測(cè)定、記錄并分析。

③冷卻水管安裝，要以鋼筋骨架或支撐桁架固定牢靠，管道接頭以螺絲口為主，盡可能不采用焊接，做好接頭處的密封，以防混凝土灌注時(shí)水管變形及脫落、斷裂。安裝完成后做通水試驗(yàn)。

④冷卻水管保護(hù)及使用，混凝土澆筑前，就保持在持續(xù)通水狀態(tài)；在混凝土振搗時(shí)，格外注意，振動(dòng)棒不得觸碰水管，以防破壞。

通過流量計(jì)、控制閥控制循環(huán)冷卻水的流量在10～20L/min，溫度計(jì)測(cè)定進(jìn)出水溫度，使進(jìn)、出水的溫差小于10℃，并每天均交替改變通水方向，動(dòng)態(tài)調(diào)整控制最大降溫速率要小于2.0℃/d。從混凝土開始澆注時(shí)，保持連續(xù)通水不少于14天，具體停止通水由每天溫度測(cè)量、計(jì)算分析確定。

⑤冷卻水管封堵，冷卻水管使用完畢后，從底層管的入口處壓注水泥漿，從上層的出口處冒出濃漿后關(guān)閉出口，并持續(xù)壓漿3～5min，關(guān)閉進(jìn)口，以保證管內(nèi)漿液飽滿。

3.5 溫度觀測(cè)、記錄

①混凝土澆筑開始就定時(shí)對(duì)測(cè)溫計(jì)讀數(shù)，同時(shí)記錄混凝土的澆筑入模溫度，澆筑進(jìn)度同步記錄。

②混凝土澆筑過程，分時(shí)段記錄混凝土入模溫度及環(huán)境氣溫。

③混凝土初凝后，每2h觀測(cè)一次溫度，直到溫度達(dá)到最高后，每4h觀測(cè)一次，觀測(cè)14天。同時(shí)測(cè)環(huán)境氣溫度。

④根據(jù)測(cè)點(diǎn)編號(hào)，做好各點(diǎn)溫度統(tǒng)計(jì)，當(dāng)天對(duì)數(shù)據(jù)變化及時(shí)對(duì)比，及時(shí)分析，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。采取的應(yīng)對(duì)措施主要有：調(diào)整冷卻水流量、調(diào)整水溫、加大讀數(shù)頻次、加強(qiáng)混凝土表面保溫或延緩拆除保溫材料等。

3.6 保溫、保濕養(yǎng)護(hù)

保溫養(yǎng)護(hù)是保證混凝土表面溫度與環(huán)境溫度的差值不超過25℃采取的措施，主要由表層溫度測(cè)點(diǎn)的數(shù)值與環(huán)境溫度的溫差決定的，可采用雨布、草袋、土工布等材料覆蓋。保濕措施主要是鋪設(shè)雨布密封，防止混凝土自身水分的蒸發(fā)、散失；或鋪設(shè)草袋、土工布灑水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)等，保持混凝土表面濕潤(rùn)。

4 結(jié)語

通過對(duì)本工程大體積混凝土的識(shí)別，從配合比設(shè)計(jì)、原材料控制、施工組織安排、冷卻措施應(yīng)用、溫度監(jiān)測(cè)手段及保溫保濕等多項(xiàng)措施的聯(lián)合應(yīng)用，結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)貫穿性裂縫及表面裂縫，保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，保證的結(jié)構(gòu)的安全和使用功能，取得了良好的效果。