桥梁大体积混凝土承台浇筑温度控制研究

刘 英， 税 宁 波

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620806)

1 概 述

成都某斜拉桥主塔承台为矩形结构，纵桥向长26 m，横桥向宽50 m。承台高度为5 m，所需C40混凝土总量为5 975 m3(单个承台)；封底混凝土厚度为1.5 m，所需C30混凝土总量为1 792.5 m3(单个承台)。

主塔承台混凝土根据水化热计算分析，若采用一次浇筑，水化热较大，已设计的温控措施无法满足要求，故需分层进行浇筑。项目部根据承台高度并结合施工需要，将混凝土浇筑分2次进行，第一次浇筑2 m，第2次浇筑3 m。

2 主塔承台采取的温控措施

(1)混凝土温控。混凝土采用冷水拌和，通过加入工业用冰或采用制冷机组降低拌和用水的温度。

水泥均使用出厂10 d以上的产品，不使用刚出厂的散装水泥，以避免水泥本身的高温导致混凝土入模温度偏高。水泥存满后，静置3 d以上并进行安定性试验。

在料仓遮盖棚上面采用喷淋设备降低环境温度，以达到降低骨料温度的效果。

调整主塔承台混凝土配合比，降低混凝土的坍落度，减小水胶比，降低承台混凝土浇筑过程 中产生的水化热。

在混凝土中加入适量的缓凝剂，延长混凝土的初凝时间，进而可以降低水化热。

由于混凝土运输距离较远，因此，在罐车运输过程中用保温篷布覆盖罐车车身以减少混凝土在运输过程中的升温，同时在现场搭设防晒棚，防止罐车暴晒而导致混凝土入模温度上升。

(2)冷却水管。为降低混凝土水化热引起的升温，在承台内部布设冷却水管。冷却水管采用外径48 mm，壁厚3.5 mm、热传导性能好的Q235C钢管。冷水管共设5层，其中在下层混凝土中设置2层，上层混凝土中设置3层。冷却水管上下、左右间距均为1 m，距承台边缘的最小距离不小于0.5 m，每层高度可根据承台内的钢筋布置情况作适当的调整。各水箱位置可根据现场情况调整[1]。冷却水管的布置情况见图1。

图1 冷却水管布置图

通过调节进水流量及水温控制进水温度与混凝土最高温度之差在15 ℃～25 ℃之间；出水温度与进水温度之差为3 ℃～6 ℃；降温速率不大于2 ℃/d，且不大于1 ℃/h[2]。

每层冷水管设4个进水口、4个出水口。通常情况下，水管中的水流速度在0.49～0.82 m/s之间时降温效果较好。该方案取单个水管的流量为3 m3/h=50 L/min，水流速度约为0.63 m/s。

浇筑混凝土时，各层冷水管自被混凝土完全覆盖时开始通水。第一次浇筑的承台混凝土中的冷水管(即下面2层水管)通水14 d，进水温度分别为15 ℃(第1 d)、25 ℃(第2 d)和30 ℃(第3～14 d)；第二次浇筑的承台混凝土中的冷水管(即上面3层水管)通水10 d，进水温度分别为25 ℃(第1 d)和30 ℃(第2～10 d)。进水口与回水口方向每24 h进行一次倒置[3]。

(3)浇筑方式。将自建拌和站到达现场时的混凝土坍落度控制为110～130 mm，主要用于供应皮带布料机现场浇筑；将商品混凝土站到达现场时的混凝土坍落度控制在180～220 mm，主要用于泵车现场浇筑。小坍落度混凝土主要用于浇筑承台中部，两种坍落度混凝土的结合可有效降低混凝土在浇筑过程产生的水化热。

商品混凝土站与自建拌和站共同作业，1 h内可供应252 m3混凝土，可以满足主塔承台的浇筑施工。

主塔承台处安排2辆泵车和1台皮带布料机进行浇筑，每2 h 24 min浇筑一层(50 cm)，每h 252 m3，混凝土运输车辆配备了12辆(自有站配5辆车，商混站配7辆车)，每车运输混凝土21 m3，考虑到各种影响因素，第一次(2 m)混凝土浇筑时间为12 h 36 min，第二次(3 m)混凝土浇筑时间为19 h 24 min。

3 主塔承台后期的养护降温

(1)在混凝土浇筑完毕、初凝前，立即进行喷雾养护工作。

(2)为降低混凝土的绝对温度，混凝土的入模温度应控制在20 ℃以下。对于顶层混凝土，终凝后先覆盖保温被进行蓄水养护14 d，采用保温被覆盖进行保温养护；对于侧面混凝土，带模蓄水养护14 d。混凝土拆模时间应大于14 d。

(3)大体积混凝土在养护期间应加强测温，大气温度、环境温度每天测四次，混凝土入模温度每工作班不少于三次。养护期对混凝土的测温前3 d每2 h测一次，4～7 d每6 h测一次，后一周每12 h测一次，每次测温均应做好记录。测温指标包括:大气温度、混凝土表面温度、混凝土内部温度等。

(4)在保温养护过程中，应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，监测点布置情况见图2，将混凝土降温速度根据工程情况控制在2 ℃/d以下，且不大于1 ℃/4 h。当实测结果不满足温控指标要求时，应及时调整保温养护措施[3]。

图2 测温监测布置点示意图

(5)测温过程中若发现混凝土内外温差超过25 ℃时，应及时采取相应措施，如加强保温等，及时调整混凝土的内外温差。

(6)撤除保温层时，混凝土表面与大气的最大温差应小于20 ℃。同时，及时将承台进行回填土覆盖。

4 主塔承台降温成果分析

通过预埋的温控元件监测得到以下数据：

对图3进行分析得出以下结论：主塔承台第一层内部最高温度出现在浇筑后的第3天的8点左右，其值约为70 ℃，此时环境温度为25 ℃左右，最大温升为45 ℃，符合规范要求。主塔承台第二层内部最高温度出现在浇筑后的第2天的10点左右，其值约为75 ℃，此时环境温度为31 ℃左右，最大温升为44 ℃，符合规范要求[4]。

以上监控数据以及成品外观可以说明该工程主塔承台采取的温度控制措施合理，有效地防止了主塔承台大体积混凝土的开裂[5]。

图3 温度监测图

5 结 语

在该工程中对混凝土原材料、混凝土成品进行了温度控制，采用不同类型的灌注机械并加以冷却水管的降温措施，主塔承台大体积混凝土降温效果明显，对今后大体积混凝土施工提供了丰富的施工经验，降低了大体积混凝土开裂的风险。