某大桥承台大体积混凝土温度控制施工技术分析

张建生

摘要：随着我国混凝土工程技术的不断提高，大体积混凝土结构的应用也越来越广泛。大体积混凝土的截面尺寸较大，有荷载引起的可能性较小，但由于温度产生的变形对大体积混凝土却极为不利。本文结合某大桥的混凝土施工，详细阐述了大体积混凝土温度控制理论计算施工控制技术及温控结果，为解决高速公路桥梁承台大体积混凝土施工难题积累新的技术资料。

关键词：大体积混凝土；承台；施工

Abstract: with China''s concrete engineering technology unceasing enhancement, the application of the mass concrete structure more and more widely. The section size of mass concrete is larger, the less likely to cause a load, but due to the temperature of deformation of mass concrete is extremely adverse. Combining with the construction of a bridge concrete, and expounds the concrete temperature control theory calculation construction control technology and temperature control results, to solve the highway bridge at the construction problems of mass concrete pile accumulate new technology material.

Keywords: mass concrete; Bearing platform; construction

中图分类号: TV544+.91文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

某大桥设计为(104+2×168+112) 连续刚构，1号~3号墩跨沙湾水道设计为(104+2×168+112)m连续刚构。设计时速100km。其中1号、2号、3号主墩基础均采用12根直径为250cm钻孔桩，承台设计为低桩承台，尺寸为23.5m×17m×5m，混凝土量为1997.5m3。主桥承台属大体积混凝土施工。

二、大体积混凝土温度施工控制技术

水泥水化热产生较大的温度变化及收缩作用，是导致大体积混凝土出现裂缝的主要原因，合理的控制温差变化是保证不产生裂缝的根本。一般规定将非均匀温差应控制在25°C内。施工中主要从降低水泥水化热、降低混凝土入模温度、降低混凝土内部温度通水散热保持混凝土表面温度严格控制拆模时间等方面做好混凝土温度控制工作，尽量降低混凝土内部温度的升降速率，确保内外温差控制在25°C以内。

图1主墩测点布置与编号图(单位:mm)

（1）采用降温管降低混凝土内部温度

采用ϕ50 镀锌管材，经过计算单根管水流流量按3m3/h控制。混凝土内部温度和水温差控制求在20°C ~25°C之间。按承台温度应力场特征，水平布置散热管，主墩承台各设4层，每层设15道测温管，上下层距底面和表面均为1.0m; 采用ϕ25.4的钢管，散热管进出水口均露出承台侧面20cm; 同一层散热管的进水口连接在一根总管上，各设阀门，用1台25-120型离心式水泵，单根管水流流量按3m3/h控制，出水口汇于同一水箱内; 为便于控制温度，分别设3个6m3的水箱供水; 在降热过程中，若通过测温管实测混凝土内部温度与测量进水口水温差别大于25°C时，应调整水温，若水温比混凝土内部温度低的多，则加热进水散热管采用耐腐蚀的镀锌钢管，与钢筋一起绑扎。在使用前要求通水进行密闭性试验，防止管道在焊接接头位置处漏水或阻塞。通水散热后对散热管作压浆处理。

为提供可靠的数据控制混凝土内外温差，考虑承台平面对称性，在承台平面1/4位置及对角线上布置温度应变片，用温度显示仪采集数据，测点布置与编号如图1所示。采集的数据主要包括不同施工时段的入模温度、每个温度应变片处混凝土不同龄期温度、草袋内温度、外界气温、散热管进出水温度。综合考虑混凝土的入模温度、混凝土水化热的发展变化规律、养护条件、通水散热等因素，确定混凝土的温控标准为: 混凝土的内表温差不超过25°C，拆模时内外温差小于25°C，最大降温速率要小于20°C/d。

（2）通过混凝土配合比设计降低水泥水化热

水泥选用山东铝业公司P.O32.5R低碱普硅水泥，水泥中严格控制铝酸三钙含量小于6%，碱含量小于0.6%。骨料选用连续级配石子，细骨料选用中砂，施工中严格控制粗细骨料的含泥量小于1.5%，以提高混凝土的均匀性，增加抗裂能力 混凝土中掺入复合多功能超细粉(A粉) ，以保证混凝土的自密实，且不产生泌水和离析。经过多次试配，混凝土采用配合比如表1所示，性能要求如表2所示。混凝土掺入了1.9%的NOF-2A型高效缓凝减水剂，延长了混凝土缓凝时间，改善混凝土的和易性，同时减少了拌和用水量，降低了水灰比，降低了水化热，起到了明显降低水化热的作用，还推迟了浇筑最高温度峰值出现的时间。

表1C30混凝土配合比表(每m3用量)

（3）材料预降温

了解每天、周、旬的气象资料，将承台施工避开阴雨大风等恶劣天气，选择一天气温度较低的时间开始施工，利用冰水混合物搅拌混凝土，降低混凝土的入模温度，在浇筑过程中，根据现场实际情况采取控制水温(加冰块、吹风散热等)、加快水循环、覆盖集料、模板防晒等措施进行混凝土温度控制。

（4）混凝土施工

为避免施工缝造成混凝土腐蚀介质的侵入和处理钢筋接头工程量，利于钢筋施工质量控制; 提高混凝土耐久性，提高因桩基约束对混凝土造成不利影响的抵抗力，降低因混凝土收缩徐变出现裂缝的几率，混凝土的浇筑采用泵送一次性浇筑施工。施工中采用2台布料杆分2个区进行，保证混凝土均匀入模到位。每区按一定的厚度、顺序和方向分层进行浇筑，每层的浇筑厚度不大于50cm，相邻两区的交界处注意振捣，防止出现漏振。混凝土的浇筑顺序为自墩身预留钢筋位置向外浇筑，浇筑时要防止承台边部浮浆太多，造成表面收缩裂缝; 不断调整水灰比，尽量使混凝土的坍落度均匀一致，保证其和易性; 在模板的一侧设置了预留孔，随时将泌水及浮浆排出，提高混凝土的密实性; 采用不同长度直径为200mm的钢管作为导管将混凝土送入模板内部，保证混凝土下落高度小于1.5m，不产生离析现象，避免钢筋的污染; 因承台的面积较大，表面收光需要的时间较长，将混凝土的结束时间控制在下午16:00以后，以免表面的的水分散发较快，产生收缩裂纹; 混凝土浇筑前用一层毛毡外加两层草袋将侧面模板覆盖，降低混凝土的内外温差，并在最后一层混凝土终凝前即用一层毛毡外加两层草袋覆盖，在草袋表面洒水保湿，使表面覆盖层始终处于湿润状态，但不使草袋处于饱水状态，以免失去保温作用; 根据测量的混凝土内部温度与外界气温的差值来决定拆模时间，若两者温差大于25°C，则不能拆模，继续通水散热; 直至外界气温与混凝土内部温差小于25°C时才可拆模。

三、大体积混凝土施工的温控结果

混凝土温度采集内容主要包括混凝土入模温度，每个温度应变片处的混凝土内部温度，草袋内温度，草袋外温度(即外界气温)，散热管及散热筒进出水温度 根据测量收集的数据对混凝土总体温度变化过程分析得到:混 凝土入模12h内升温迅速，温升接近25°C，3d后内部最高温度达到62°C的峰值(与理论计算的基本相符) ，随后温度开始下降，下降梯度为18°C/d;10d后，温度梯度线趋于平缓。自浇注开始至拆模，共通水散热18d。拆模时外界气温24°C，承台中心处最高温度为45.28°C，距离承台外边缘0.5m处的测点的平均温度为31.01°C，拆模时满足内外温差小于25°C要求 温度沿高度方向上，在承台中心偏下位置温度最高，沿此点向两边逐渐降低，在距离顶面1m范围内温度梯度最大，底面由于封底混凝土的保温效果好，温度下降较慢。沿水平方向，从承台中心到边缘，温度逐渐下降，典型测试结果如图2和图3所示。草袋保温效果测试结果如表3所示，冷却水管的降温效果如表4所示，一层毛毡和两层草袋起到了良好的保温效果，保 温一般在8°C左右，减少了内表温差; 进出水温的差值平均在5.8°C，取得了较好的降温效果。

图2同一竖直面上不同高度温度场的分布图

图3承台对角线第3层各点时间─温度曲线图

表3草袋保温效果测试结果表

表4散热管进出水温温度测量结果表

四、结语：

该大承台大体积混凝土，一次浇筑施工厚度达5m，混凝土多达1997.5m3，施工中采取内降外保温控技术，降低混凝土拌和料的入模温度，降低水泥水化热，对承台混凝土外表面进行蓄热保温，以减少混凝土表面的散热，从而减小混凝土表面和中心的温差，很好地解决了大体积混凝土的一次性浇注温控问题。通过3个大体积承台的施工，收集了大量的温控数据，基本掌握了大体积混凝土内部温度分布和变化规律。所有混凝土一次浇注成功，承台大体积混凝土外观质量良好，外美内实，完工后2年没有发现任何温度裂缝，表明该大体积混凝土施工是成功的。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。