黃賢智 李成 梁軍林 車野

文章以某特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，從摻加粉煤灰改變混凝土配合比、控制混凝土入模溫度、調(diào)整冷卻管布置、加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)護(hù)等方面，介紹了冬季大體積承臺(tái)施工溫度及質(zhì)量控制措施，并對(duì)承臺(tái)溫度進(jìn)行監(jiān)測分析，結(jié)果表明該主墩承臺(tái)混凝土內(nèi)部最高溫度控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)基本滿足要求，澆筑后未發(fā)現(xiàn)裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺(tái)安全順利建成提供了技術(shù)保障。

大體積承臺(tái);混凝土;溫度監(jiān)測;質(zhì)量控制

U443.25A190673

0 引言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑以后，在水泥水化熱作用下內(nèi)部溫度急劇上升，與此同時(shí)結(jié)構(gòu)表面在環(huán)境對(duì)流散熱影響下，外表面受到過大溫差和約束作用，將產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，若措施采取不當(dāng)很容易造成溫度裂縫等質(zhì)量問題。而大跨徑橋梁承臺(tái)作為一種典型大體積混凝土結(jié)構(gòu)物，在施工過程前后實(shí)施溫度控制，對(duì)保障大體積承臺(tái)的施工質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

某特大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為70 m+130 m+70 m連續(xù)剛構(gòu)箱梁，共計(jì)3跨。其中24#、25#橋墩為主墩，主墩采用承臺(tái)接樁基礎(chǔ)，承臺(tái)厚4 m，橫橋向16 m，縱向14 m，承臺(tái)下設(shè)9根2.4 m的樁基。單個(gè)承臺(tái)的混凝土方量為896 m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

2 承臺(tái)混凝土施工溫控技術(shù)

2.1 改變材料及配合比設(shè)計(jì)

大橋承臺(tái)施工期為冬季，混凝土澆筑后因承臺(tái)里表溫差和外表面與環(huán)境溫差而易誘發(fā)溫度裂縫，因此如何降低混凝土水化熱、減小內(nèi)外溫差是施工面臨的首要問題。

在保障強(qiáng)度的情況下，通過在混凝土中摻入適量粉煤灰改變混凝土組成成分，可有效減少水泥用量，從而減少熱量產(chǎn)生，該方式是針對(duì)大體積承臺(tái)進(jìn)行溫度控制的有效措施[1-2]。

經(jīng)當(dāng)?shù)卦牧虾团浜媳日{(diào)試試驗(yàn)驗(yàn)證，該橋承臺(tái)的C40混凝土配合比如表1所示。

2.2 優(yōu)化承臺(tái)冷卻管布置

大體積承臺(tái)施工在采取一些降低水化熱的措施控制溫度外，還會(huì)在承臺(tái)內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，通過熱交換帶走內(nèi)部熱量，減小內(nèi)外溫差。

該橋在大體積承臺(tái)中設(shè)置較大直徑50×2.5 mm鋼質(zhì)冷卻管，采用獨(dú)立單層冷卻管方式，即每層進(jìn)、出水口各1個(gè)，方便控制每層混凝土的溫度變化。該承臺(tái)共布設(shè)5層冷卻管，如圖1所示。

冷卻管設(shè)置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[3]：

（1）澆筑前進(jìn)行試水，檢查是否存在漏水或堵塞等情況。

（2）澆筑開始即通冷卻水，同時(shí)澆筑過程中應(yīng)注意保護(hù)冷卻管。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測冷卻水的水溫，避免其與結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差過大，以20 ℃～25 ℃為宜。

（4）控制冷卻水的流速，研究表明流速與熱交換并不成正比，以0.5～0.8 m/s為宜。

（5）控制混凝土降溫速率，以≤2 ℃/d為宜。

（6）為確保降溫效果，應(yīng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制冷卻水的開啟與關(guān)閉。

2.3 合理布設(shè)溫度測點(diǎn)

大體積混凝土測溫傳感器采用“一線通”系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)在線讀取溫度數(shù)據(jù)。溫度傳感器的布置位置及數(shù)量應(yīng)根據(jù)主墩承臺(tái)的幾何尺寸、冷卻管位置和溫度場分布情況確定。主墩承臺(tái)溫度測點(diǎn)示意圖如圖2所示，環(huán)境溫度測點(diǎn)布置于混凝土澆筑體附近，總計(jì)2個(gè)，每個(gè)主墩承臺(tái)共布置26個(gè)測點(diǎn)。安裝溫度傳感器時(shí)，應(yīng)按方案準(zhǔn)確固定在相應(yīng)位置上，同時(shí)避免溫度傳感器太靠近冷卻管。

2.4 加強(qiáng)溫度控制和管養(yǎng)措施

（1）混凝土澆筑前，對(duì)承臺(tái)及基礎(chǔ)進(jìn)行水化熱仿真分析，通過改變材料、選擇冷卻管管徑及布置間距、分層澆筑等措施，優(yōu)化施工專項(xiàng)方案，把溫度控制在正常范圍之內(nèi)，避免有害裂縫的產(chǎn)生。

（2）混凝土澆筑過程中，若溫度分析結(jié)果超出溫控標(biāo)準(zhǔn)，可采取下列應(yīng)對(duì)措施：

①采取原料灑水、遮陽通風(fēng)、加冰輸送、降低摩擦熱等措施降溫，降低混凝土入模溫度。

②采取邊澆筑邊通冷卻水措施，避免前期內(nèi)部混凝土升溫過快。

③采取加大冷卻水通水流量和降低冷卻水溫度措施，減小升溫段時(shí)長。

（3）混凝土澆筑完成后，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，觀察混凝土表面狀況。為遵循“外保內(nèi)散”的原則，對(duì)主墩承臺(tái)混凝土澆筑采取以下構(gòu)造措施：

①承臺(tái)側(cè)面外保。除側(cè)壁采用鋼模板、透水模板布保溫保濕外，在承臺(tái)四個(gè)側(cè)面覆蓋廢舊棉被，同時(shí)與承臺(tái)等高加5 cm厚的泡沫板，有條件的還可側(cè)面填土進(jìn)行保溫（見圖3）。

②承臺(tái)頂面外保。由于橋址處于大風(fēng)速環(huán)境，頂面二次收漿后立即覆蓋棉質(zhì)材料灑水，同時(shí)在上表面覆蓋塑料薄膜，灌注30 cm深且溫度≥35 ℃的熱水，進(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)（見圖3）。

③承臺(tái)內(nèi)部散熱，通過智能系統(tǒng)控制冷卻管通水量，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水流量進(jìn)行內(nèi)部散熱。

3 承臺(tái)溫度監(jiān)測分析

根據(jù)各組測點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果繪制溫度隨時(shí)間變化曲線，典型部位D測位處的溫度曲線如圖4、圖5所示，相關(guān)溫控測試結(jié)果如表2所示。

由圖4可見，混凝土齡期為3 d時(shí)，承臺(tái)1-D測位內(nèi)部溫度達(dá)最高值64.58 ℃，發(fā)生于1-D-3號(hào)測點(diǎn)，隨后溫度開始下降。

由表2及圖5可知，在數(shù)據(jù)分析時(shí)間段內(nèi)，除了1-D-2、1-D-3測點(diǎn)在前期內(nèi)部迅速升溫的3～5 d內(nèi)的時(shí)段，其里表溫差略>25 ℃外，其余測點(diǎn)處的溫度與表面測點(diǎn)溫度之差均<25 ℃。

通過嚴(yán)格實(shí)施承臺(tái)混凝土施工溫控技術(shù)，以及對(duì)承臺(tái)施工過程監(jiān)測，主墩承臺(tái)混凝土內(nèi)部最高溫度控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)基本滿足要求，澆筑后未發(fā)現(xiàn)裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺(tái)安全順利建成提供了技術(shù)保障。

4 結(jié)語

大體積混凝土施工溫度控制是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，需充分利用仿真技術(shù)、在線監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)控等信息化手段，遵循“外保內(nèi)散”原則，在施工前做好專項(xiàng)施工方案，在施工過程中依據(jù)溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)反饋、調(diào)整，在施工完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，才能保證承臺(tái)施工質(zhì)量。本次承臺(tái)施工的關(guān)鍵在于冬季大體積一次澆筑成型，本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目闡述了一系列溫控關(guān)鍵技術(shù)，具有一定的參考價(jià)值。

[1]喬 明.某特大橋承臺(tái)大體積混凝土施工溫控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].公路工程，2019（10）：135-141.

[2]鐵留江·俊軍曼.橋梁大體積承臺(tái)混凝土溫度裂縫控制分析[J].西部交通科技，2019（11）：106-108.

[3]艾建杰，羅清波，蔡海燕，等.橋梁承臺(tái)大體積混凝土水化熱及溫控技術(shù)研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2020（6）：95-100.