宋興彪

煙臺(tái)市蓬萊區(qū)交通運(yùn)輸服務(wù)中心 山東 蓬萊 265600

在橋梁工程建設(shè)中，承臺(tái)與墩身均屬于典型的大體積混凝土工程。在大體積混凝土工程施工中，最關(guān)鍵的問(wèn)題就是嚴(yán)格控制溫度，如果溫度控制不到位，將導(dǎo)致施工完成的構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，影響整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。

1 工程概況

某橋梁工程承臺(tái)與墩身為典型的大體積混凝土工程，單次灌注量最多可以達(dá)到200m3以上，而且墩臺(tái)的實(shí)際灌注量可以達(dá)到1000m3以上。為保證這些部位的施工質(zhì)量，需對(duì)相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行深入的分析，尤其是溫度控制措施。

2 施工特點(diǎn)

對(duì)大體積砼構(gòu)件進(jìn)行施工時(shí)，水泥發(fā)生水化將帶來(lái)巨大熱量，由于混凝土熱傳導(dǎo)性很差，所以內(nèi)部溫度升高速度往往快于散熱，導(dǎo)致內(nèi)外部產(chǎn)生一定溫度梯度，此時(shí)受約束作用會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)溫度應(yīng)力，當(dāng)這一溫度應(yīng)力超出混凝土自身約束能力時(shí)，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫，對(duì)混凝土性能及安全性都造成很大的影響[1]?；诖?，在施工中降低或徹底消除混凝土的內(nèi)外部溫差是防止大體積砼產(chǎn)生開(kāi)裂問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

3 施工技術(shù)

3.1 配合比確定

相關(guān)規(guī)范提出的橋梁用高性能混凝土各原材料用量如表1所示。

表1 橋梁用高性能混凝土各原材料用量

在實(shí)際工程中，需在滿足以上用量要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)摻加粉煤灰與減水劑來(lái)減少水泥用量，以此在混凝土的生產(chǎn)環(huán)節(jié)就減少水化熱。

3.2 工藝控制

墩身模板與大塊鋼模為主，按1m×1m的間隔距離設(shè)置拉桿，拉桿螺帽鎖定。墩身每節(jié)高度為4m，單次灌注量在200-300m3范圍內(nèi)，灌注需用時(shí)10-12h。灌注用混凝土均在拌和站中進(jìn)行生產(chǎn)制備，生產(chǎn)完成后由攪拌車(chē)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸需要20-30min的時(shí)間。在混凝土到場(chǎng)后，需對(duì)其溫度與坍落度等進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)合格后由汽車(chē)泵開(kāi)始泵送入模。在灌注混凝土的同時(shí)，還需進(jìn)行振搗，振搗方法包括插入振搗與附著式振動(dòng)振搗[2]。

3.3 材料控制

（1）如果降溫使用冰塊或者是冰屑進(jìn)行，則會(huì)因?yàn)榉搅窟^(guò)大使成本大幅升高，且可操作性較差，所以很少使用。

（2）開(kāi)工前需對(duì)進(jìn)場(chǎng)的砂石料進(jìn)行遮陽(yáng)，同時(shí)作必要的灑水降溫處理。通過(guò)大量實(shí)踐可知，采用這種方法能使攪拌溫度顯著降低，對(duì)施工中的溫度控制極為有利。

（3）水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)的實(shí)際溫度在很大程度上決定了拌和料溫度，比如，當(dāng)水泥的實(shí)際溫度比施工時(shí)的氣溫高30℃，則拌和料溫度將比采用常溫水泥拌和而成的高至少5℃。該橋梁工程主要采用散裝水泥，在將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，其溫度可能達(dá)到90℃，因此必須采取措施將其進(jìn)場(chǎng)水泥的溫度。當(dāng)施工在夏季進(jìn)行時(shí)，需采用水化熱相對(duì)較低的水泥類型。另外，在施工現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)增大溫度檢測(cè)頻率，使拌和時(shí)使用的水泥，其溫度不超過(guò)55℃，力求入模時(shí)混凝土的溫度不超過(guò)35℃，這是達(dá)到理想溫度控制效果的基礎(chǔ)[3]。

（4）通過(guò)摻加適宜的外加劑保證混凝土性能與質(zhì)量。

3.4 溫度控制措施

（1）首先要做好出料溫度測(cè)定。以配合比提出的各原材料實(shí)際用量及拌和前各類原材料實(shí)際熱量為依據(jù)，通過(guò)計(jì)算確定出料時(shí)混凝土的溫度。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，出料時(shí)混凝土的平均溫度在37℃左右。

（2）然后對(duì)混凝土中心處的最高溫度進(jìn)行估算，可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行：

式（1）中，T0表示混凝土中心處的最高溫度，單位：℃；T表示入模時(shí)混凝土實(shí)際溫度，單位：℃；mc表面單位體積混凝土的水泥實(shí)際用量，單位：kg/m3，對(duì)于C30混凝土，可取276kg/m3；Q表示單位質(zhì)量水泥在發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)放出的熱量，單位：J/kg，對(duì)于普硅水泥，可取377J/kg；c表示混凝土比熱容，單位：J/（kg·K），取0.96J/（kg·K）；ρ表示混凝土密度，單位：kg/m3，取2400kg/m3；m表示經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.3；t表示從澆筑到計(jì)算開(kāi)始經(jīng)歷的天數(shù)[4]。

采用上述公式進(jìn)行計(jì)算可得，當(dāng)入模時(shí)混凝土的實(shí)際溫度取37℃時(shí)，其中心處的最高溫度在64℃左右，但混凝土表面的溫度通常不超過(guò)20℃-30℃，由于混凝土內(nèi)外部的溫度差超過(guò)警戒值（25℃），所以有可能引發(fā)裂縫，因此應(yīng)采取有效溫度控制措施。

（3）采用冷凝管進(jìn)行降溫。該方法冷凝管的布置主要有兩種形式，即按矩形布置與按梅花形布置，以按梅花形布置的方法的降溫效果相對(duì)較好。冷凝管采用內(nèi)徑不小于25mm的鋼管，相鄰管段采用直管與彎管接頭相連。在連接時(shí)必須達(dá)到牢固，同時(shí)還應(yīng)纏繞冷膠帶以避免漏水。冷凝管和鋼筋之間可靠固定，避免混凝土灌注與振搗過(guò)程中發(fā)生位移或損壞。另外，在冷凝管的兩端還應(yīng)分別設(shè)置閥門(mén)，由此對(duì)進(jìn)水的流量與方向進(jìn)行控制。通過(guò)試驗(yàn)可知，當(dāng)有壓通水時(shí)，冷凝管有效作用范圍不超過(guò)0.5-0.75m，基于此，冷凝管需按照1-1.5m的間隔距離進(jìn)行布置。冷凝管的通水需要由專人負(fù)責(zé)進(jìn)行，對(duì)于通水時(shí)間，需在混凝土初凝時(shí)立即進(jìn)行，不能確保進(jìn)入的水為常溫水。通水?dāng)?shù)量以冷凝管內(nèi)徑與出水口水溫為依據(jù)確定。通水降溫時(shí)應(yīng)做好相關(guān)記錄，直到內(nèi)外部溫度處在15℃以內(nèi)。在橋墩施工過(guò)程中還可以在其中部布置散熱管，同樣向管內(nèi)通入循環(huán)水，用于降低內(nèi)部溫度，由于散熱管可使用PVC管，所以在下一段施工中將其用混凝土填滿并振搗密實(shí)即可[5]。

（4）采用蓄熱保濕法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。采用蓄熱法對(duì)溫度進(jìn)行控制時(shí)，需對(duì)保溫材料實(shí)際覆蓋時(shí)間引起足夠的重視，在混凝土開(kāi)始初凝后立即保溫養(yǎng)護(hù)。承臺(tái)和墩身兩部分的蓄熱法存在一定差別，在承臺(tái)模板脫除以后，立即填筑基坑，即采用土模法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)在承臺(tái)表面進(jìn)行蓄水，避免表面的水分快速散失，起到防裂的作用。當(dāng)在氣溫較高的季節(jié)進(jìn)行墩身施工時(shí)，需在澆筑完成后6h使用草袋對(duì)墩頂進(jìn)行覆蓋，澆筑完成后10h進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，以免產(chǎn)生干縮裂縫[6]。為保證蓄熱效果，在施工過(guò)程中還要在模板的外部噴涂保溫材料。經(jīng)實(shí)踐可知，采用該方法以后，與未采用該方法相比，能使混凝土表面實(shí)際溫度降低10℃左右，能達(dá)到更好的溫度控制效果。對(duì)于已經(jīng)拆模的墩身，應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜與土工布實(shí)施封閉養(yǎng)護(hù)，并持續(xù)不少于14d的時(shí)間。覆蓋應(yīng)嚴(yán)密，以免表面水分蒸發(fā)散失，導(dǎo)致干縮[7]。

3.5 溫度控制效果

通過(guò)以上各項(xiàng)溫度控制措施的使用，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫結(jié)果如表2所示。

表2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫結(jié)果

從以上結(jié)果可知：（1）混凝土澆筑完成2-3d后，溫度達(dá)到峰值，數(shù)值為58℃，比之前估算的最高溫度低6℃；（2）在溫度達(dá)到最高值后開(kāi)始下降；（3）連續(xù)通入10d冷凝水后，使混凝土表面和中心之間的溫度差在25℃以內(nèi)；（4）通水結(jié)束后，繼續(xù)測(cè)溫60d，混凝土內(nèi)溫為30℃上下，達(dá)到了預(yù)期的溫度控制目的[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該橋梁大體積混凝土施工中通過(guò)對(duì)摻加粉煤灰、減水劑；材料控制；工藝控制；冷凝管降溫；蓄水法養(yǎng)護(hù)等一系列溫度控制措施的應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的溫度控制目標(biāo)，從根本上防止了溫度裂縫的產(chǎn)生，值得類似橋梁工程參考借鑒。