婁松方

摘要 澆筑混凝土過(guò)程中，因水化反應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)大熱能，若澆筑混凝土量較大，則熱量更多。熱量積累在結(jié)構(gòu)內(nèi)部后短時(shí)間內(nèi)難以消散，混凝土內(nèi)外溫差較大，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。文章依托某大橋項(xiàng)目施工實(shí)踐，分析了承臺(tái)大體積混凝土溫控方案，主要為優(yōu)化原材料選擇及混凝土配合比、分層澆筑承臺(tái)大體積混凝土、科學(xué)埋設(shè)及控制承臺(tái)冷卻管等;提出了承臺(tái)混凝土溫度監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、要求、標(biāo)準(zhǔn)及布設(shè)測(cè)溫點(diǎn)的措施，經(jīng)分析監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，該文采取的溫控技術(shù)、措施有效，可在同類型項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 橋梁承臺(tái)工程;大體積混凝土;溫控技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）10-0151-03

0 引言

混凝土廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，尤其是橋梁建設(shè)。但混凝土澆筑時(shí)有水化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，混凝土澆筑量越多，產(chǎn)生熱量越多，積累在內(nèi)部，短時(shí)間內(nèi)難以消散，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度較高，外部溫度較低，內(nèi)外溫差較大則會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。該文依托某特大橋項(xiàng)目施工實(shí)踐，研究了控溫技術(shù)和措施，經(jīng)溫度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目采取的措施富有成效，可大力推廣。

1 工程概況

某高速公路大橋，全長(zhǎng)964 m，主橋長(zhǎng)度為（80+2×125+75）m，結(jié)構(gòu)形式為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)形式，該橋梁主橋橋墩為9#墩、10#墩和11#墩，其承臺(tái)橫橋向長(zhǎng)22 m，順橋向?qū)?.3 m，高4 m。主墩承臺(tái)采用C30混凝土澆筑，單個(gè)澆筑方量約為782.674 m，屬典型的大體積混凝土，施工階段需采用溫控技術(shù)。

2 承臺(tái)大體積混凝土溫控方案

2.1 原材料選擇和混凝土配合比優(yōu)化

通過(guò)降低水化熱將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差有效降低，可以采取優(yōu)化配合比的措施實(shí)現(xiàn)[1]：

（1）優(yōu)選水泥、調(diào)整外加劑、優(yōu)化摻料等，設(shè)置多組試驗(yàn)對(duì)比分析，保障施工質(zhì)量和效果的前提下，適當(dāng)降低水泥用量，控制產(chǎn)生熱量[1]。

（2）混凝土施工多為泵送形式，具有顯著優(yōu)勢(shì)，如施工便捷、效率更高等，但同時(shí)必須提升混凝土的粘聚性、和易性，經(jīng)項(xiàng)目實(shí)踐，表1所示為優(yōu)化后C30混凝土配合比。

2.2 承臺(tái)大體積混凝土分層澆筑措施

澆筑混凝土結(jié)合斜面分層法、全面分層法，將混凝土早期散熱問(wèn)題有效解決：

（1）全面分層法，常依托結(jié)構(gòu)長(zhǎng)邊開展施工，下層混凝土初凝完成后實(shí)施第二層澆筑[2]，圖1所示為具體澆筑示意圖。

（2）斜面分層法，結(jié)構(gòu)厚度與長(zhǎng)度比低于1/3時(shí)，自下而上振搗，杜絕出現(xiàn)施工縫，圖2所示為具體施工方法。

（3）該項(xiàng)目澆筑承臺(tái)底層3 m采取斜面分層法，澆筑頂層2 m采取全面分層法。

2.3 承臺(tái)冷卻管埋設(shè)及控制要求

若承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸較大，常采取一次性澆筑施工措施，除優(yōu)化配合比、減少水化熱對(duì)溫度進(jìn)行控制外，還可以在承臺(tái)內(nèi)部加設(shè)冷卻管，實(shí)施水循環(huán)等措施，將多余熱量帶出，有效控制內(nèi)部溫度，降低內(nèi)外溫差。

（1）該項(xiàng)目選擇Φ50×2.5 mm焊管作為冷卻管布設(shè)在承臺(tái)中，為有效規(guī)避冷卻管長(zhǎng)時(shí)間置于混凝土中產(chǎn)生的堵管問(wèn)題，該項(xiàng)目采取單層獨(dú)設(shè)冷卻管形式循環(huán)水。

（2）該項(xiàng)目共設(shè)冷卻管4層，同時(shí)可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)厚度調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量，科學(xué)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和控制[3]。

2.4 承臺(tái)大體積混凝土的合理養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑后，科學(xué)實(shí)施養(yǎng)護(hù)，有效規(guī)避開裂通病?；炷翝仓?，容易出現(xiàn)干縮裂縫，主要是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)混凝土前期措施不當(dāng)，導(dǎo)致水分散失較快，水泥顆粒未及時(shí)與水結(jié)合而發(fā)熱，穩(wěn)定結(jié)晶未形成，導(dǎo)致強(qiáng)度不足，最終出現(xiàn)干縮裂縫。必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施，確?；炷帘砻鏉駶?rùn)。

（1）養(yǎng)護(hù)混凝土的重要措施之一為控制溫度，一般采取內(nèi)部結(jié)合外部的控制措施。內(nèi)部措施為依托循環(huán)冷卻水，實(shí)施物理降溫，降低因水化熱導(dǎo)致的溫度升高，實(shí)現(xiàn)溫度控制;外部措施則為，混凝土終凝前，通過(guò)麻袋、塑料薄膜、海綿等保溫材料，覆蓋混凝土表面，有效阻斷結(jié)構(gòu)外表面和環(huán)境，科學(xué)控制內(nèi)外溫差，該措施為保溫法。通過(guò)上述“內(nèi)降溫、外控溫”的內(nèi)外結(jié)合措施，避免出現(xiàn)溫度裂縫[4]。

（2）根據(jù)施工情況，有效增加養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)。因該項(xiàng)目在冬季開展承臺(tái)施工，外界溫度較低，混凝土內(nèi)部水化速度較慢，需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到相應(yīng)要求，且水分散失更快，所以，溫度、濕度必須與養(yǎng)護(hù)條件相符，確保結(jié)構(gòu)表面更加濕潤(rùn)，同時(shí)依托養(yǎng)護(hù)情況安排合適時(shí)間實(shí)施養(yǎng)護(hù)施工，該項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)3周。同時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間段內(nèi)，若混凝土強(qiáng)度大于2.5 MPa，才能附加載荷，如進(jìn)行模板施工等，不然會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成影響[5]。

（3）科學(xué)規(guī)劃實(shí)施拆模。模板拆除前，應(yīng)首先明確混凝土強(qiáng)度，了解其表面溫度與環(huán)境溫度差。一般而言，強(qiáng)度必須大于10 MPa，且溫差不應(yīng)大于20 ℃，滿足上述兩個(gè)條件后，方可拆除模板。拆除模板過(guò)程中，應(yīng)重視保護(hù)結(jié)構(gòu)，確保表面完整性。拆除模板時(shí)及拆除后，還需繼續(xù)實(shí)施保溫措施，同時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)[6]。

3 承臺(tái)混凝土溫度監(jiān)測(cè)

施工時(shí)應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)測(cè)和溫度控制，將測(cè)試點(diǎn)布設(shè)于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，實(shí)施信息化控制措施，對(duì)混凝土內(nèi)部溫度變化情況及時(shí)獲取，溫度監(jiān)測(cè)的流程如下：

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及基本要求

溫度監(jiān)測(cè)由兩部分組成，一部分為監(jiān)測(cè)混凝土溫度，另一部分為監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度：

（1）混凝土溫度是施工階段控溫的主要指標(biāo)之一，需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)施工前、施工中和施工后的溫度數(shù)據(jù)，了解其變化情況。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包含以下幾部分：混凝土完成拌和制備溫度、入模溫度、澆筑溫度、控溫措施后的溫度等，尤其是澆筑混凝土后，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)的溫度有針對(duì)性地采取養(yǎng)護(hù)措施，隨時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，提升養(yǎng)護(hù)的精確性，需予以重視[7]。

（2）環(huán)境溫度。影響環(huán)境溫度的因素有很多，如施工季節(jié)、施工當(dāng)天天氣狀況、養(yǎng)護(hù)情況等。

3.2 承臺(tái)混凝土溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)行大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，與該項(xiàng)目施工情況相結(jié)合，確定下列控制混凝土溫度指標(biāo)：

（1）嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，通常入模溫度介于5 ℃至≤28 ℃之間。

（2）混凝土內(nèi)部溫度最大值不應(yīng)超過(guò)75 ℃，對(duì)比入模溫度，二者溫差不應(yīng)超過(guò)50 ℃。

（3）從整體上看，內(nèi)外溫度應(yīng)控制在25 ℃以下。

（4）溫度降低時(shí)，降溫速度應(yīng)低于2 ℃/d。

（5）降溫過(guò)程中，進(jìn)出口處冷卻水溫差小于10 ℃。

（6）若要拆模，必須確保承臺(tái)環(huán)境溫度與表面溫度差低于20 ℃[8]。

3.3 承臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

澆筑承臺(tái)階段應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，將溫度傳感器布設(shè)25%的區(qū)域，垂直方向分層設(shè)置傳感器，對(duì)結(jié)構(gòu)中的測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)均勻設(shè)置，尤其是承臺(tái)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)區(qū)域[9]，圖3和圖4所示為布設(shè)測(cè)點(diǎn)示意圖。

4 溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

收集各測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，形成表2所示的測(cè)試結(jié)果，根據(jù)該表數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（1）承臺(tái)混凝土溫度變化呈典型的前期快速升溫，后期下降的特點(diǎn)。一般升溫期為2～3 d，達(dá)到最高溫度后，經(jīng)計(jì)算斷面平均最高溫度介于39.05～56.09 ℃之間。

（2）分析各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，與中心距離越近，則升溫值越大，代表水化反應(yīng)較為激烈，釋放大量熱量，且消散速度較慢，導(dǎo)致溫度快速提升，需對(duì)重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)。

（3）經(jīng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，各層斷面最大溫差介于18.38～24.09 ℃之間，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）經(jīng)監(jiān)測(cè)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度最高值介于41.27 ～59.41 ℃之間，均滿足相應(yīng)峰值標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)溫度峰值出現(xiàn)后持續(xù)時(shí)間較短[10]。

5 結(jié)論

對(duì)大體積混凝土澆筑施工而言，溫度監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，通過(guò)多種措施，如優(yōu)化配合比、科學(xué)分層澆筑、“內(nèi)控溫、外保溫”等，輔以信息化監(jiān)測(cè)措施，及時(shí)了解內(nèi)外溫度情況，同時(shí)有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整，對(duì)溫度裂縫有效控制，從而提升混凝土施工質(zhì)量。該大橋項(xiàng)目施工實(shí)踐表明，各項(xiàng)溫控措施科學(xué)有效，施工后未有溫度裂縫出現(xiàn)，工程質(zhì)量高，經(jīng)濟(jì)效益好，值得在同類型工程中推廣應(yīng)用。

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