淺論橋梁承臺大體積砼施工溫度監(jiān)測及控制

段科

（湖南省長湘工程監(jiān)理有限公司，湖南 婁底 417000）

檢測施工過程中的混凝土溫度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量是橋梁承臺大體積混凝土施工的關(guān)鍵組成部分，混凝土澆筑過程中的溫度監(jiān)測是評估大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量和溫度控制效果的有效手段。本文探討了橋梁承臺大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度監(jiān)測和控制措施，旨在為類似工程施工提供技術(shù)借鑒。

1 測溫系統(tǒng)基本要求

1.1 溫控監(jiān)測流程見圖1。

圖1 溫控監(jiān)測流程

1.2 溫控監(jiān)測系統(tǒng)選擇

現(xiàn)階段，測量溫度的方法主要包括直接測溫法、光柵法、熱電偶法等。直接測溫法方便、簡單，但測量準(zhǔn)確性較差。本次按照現(xiàn)有的施工經(jīng)驗(yàn)決定采用熱電偶法進(jìn)行測溫，測溫系統(tǒng)為實(shí)時測溫自動系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 大體積混凝土電腦測溫（一線通）系統(tǒng)組成示意圖

2 大體積混凝土溫度和應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)布置

2.1 溫度測點(diǎn)布置原則

2.1.1 為確保溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性，溫度監(jiān)測點(diǎn)位應(yīng)和冷卻水管保持一定距離；2.1.2 測溫點(diǎn)測溫范圍為混凝土平面對稱軸的半軸上；測溫點(diǎn)布設(shè)為3 個或更多；2.1.3 對于橋梁承臺，可選擇第一幅澆筑混凝土作為主要的溫度監(jiān)測點(diǎn)，依據(jù)設(shè)計(jì)要求布設(shè)溫度監(jiān)測傳感器，可根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性和溫度變化的一般規(guī)律，第二幅可以參照第一幅溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度控制，只需要在混凝土內(nèi)部設(shè)置少量溫控傳感器。

2.2 承臺測溫傳感器的布設(shè)

見圖3 所示，按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)橋塔承臺溫度測量傳感器，該方案溫度測量點(diǎn)位于基礎(chǔ)長方體兩對稱軸的半軸上，最終選擇哪一個四分之一區(qū)域作為溫度測量區(qū)域可以按照實(shí)際情況靈活確定。

圖3 承臺每層混凝土溫控測點(diǎn)立面布置示意圖(單位：cm)

2.3 承臺應(yīng)變傳感器測點(diǎn)布置

根據(jù)工程的實(shí)際需要，可以在多個測溫點(diǎn)同時布設(shè)應(yīng)變傳感器，用于監(jiān)測大體積混凝土的應(yīng)力變化情況，分析溫度與熱應(yīng)力之間的關(guān)系。應(yīng)變傳感器將放置橋梁承臺各層，圖4 為應(yīng)力變化測量點(diǎn)的布設(shè)示意圖。

圖4 橋塔承臺每一層應(yīng)變測點(diǎn)布置示意圖

2.4 測溫傳感器的安裝及保護(hù)

2.4.1 經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)確認(rèn)熱電偶溫度傳感器質(zhì)量合格后，按配置圖逐一標(biāo)號，按照傳感器在結(jié)構(gòu)中的垂直位置進(jìn)行編號；各層傳感器可用不同顏色標(biāo)記；2.4.2 溫度測量傳感器布設(shè)點(diǎn)位應(yīng)固定好后，再測試線路是否正常；2.4.3 溫度測量傳感器和導(dǎo)線之間的連接部位要做好絕緣。第一層密封材料采用環(huán)氧樹脂，第二層密封采用電工膠帶。必須高度重視絕緣質(zhì)量。如果絕緣沒做好，則很難快速找到故障點(diǎn)；2.4.4 接好導(dǎo)線后需要仔細(xì)檢測線路，保證線路正確連接，保持線路通暢；2.4.5 引出的導(dǎo)線要集中布設(shè)，線路測試過程中要保障線路安全性，避免線路斷開；2.4.6 捆扎鋼筋和澆筑混凝土前，必須布設(shè)好熱電偶溫度傳感器；2.4.7 傳感器布設(shè)好后應(yīng)該聯(lián)機(jī)測試，保證溫度測量系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況。

3 主要溫控措施

在大體積混凝土施工過程中應(yīng)該結(jié)合溫度測量數(shù)據(jù)與應(yīng)力測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而做出科學(xué)決策，采取必要的施工調(diào)整措施：

3.1 降低混凝土入模溫度

3.1.1 混凝土澆筑宜在氣溫較低時進(jìn)行，但混凝土的入模溫度應(yīng)不低于5°C，在炎熱環(huán)境下施工時要盡量降低混凝土入模溫度，且入模溫度不宜高于28°C；3.1.2 拌和水。降低混凝土入模溫度最簡單有效的方法就是降低拌和水溫，可以通過添加冰塊的方式獲得最佳的冷卻效果，或者可以使用冷卻裝置降低拌和水溫度；3.1.3水泥。提前聯(lián)系水泥供應(yīng)商，要求供應(yīng)商預(yù)先將水泥入場溫度控制在60°C 以下；3.1.4 粗細(xì)骨料。在拌合站料倉上面搭蓋雨棚，在夏季時可以降低骨料的溫度；3.1.5 澆筑環(huán)節(jié)。由于混凝土入模溫度與混凝土運(yùn)輸環(huán)境溫度、太陽輻射等因素直接相關(guān)，在夏季應(yīng)該盡量選擇在環(huán)境溫度、太陽輻射相對較低的夜晚時段施工。

3.2 發(fā)揮冷卻水的調(diào)節(jié)作用

3.2.1 每層混凝土中預(yù)埋冷卻水管，每根管線都應(yīng)該逐一標(biāo)號，應(yīng)該安裝單獨(dú)的流量計(jì)、水表、開關(guān)，以方便冷卻水的切換和流量調(diào)節(jié)；3.2.2 在混凝土溫度上升過程中可以直接接入江河水，加快混凝土散熱速度，降低溫度最高值。在混凝土冷卻階段，可以減少冷卻水流量或者調(diào)節(jié)水溫，來控制混凝土冷卻速度，使得橋梁承臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度緩慢均勻地下降；3.2.3 為防止橋梁承臺大體積混凝土冷卻水給混凝土內(nèi)部造成過冷沖擊，應(yīng)該將冷卻水、混凝土內(nèi)部的溫差控制在25℃以下；3.2.4 通常大體積混凝土內(nèi)部的溫度最大值小于75℃、內(nèi)表溫差小于25℃、混凝土表面與大氣溫差小于20℃時，可以切斷冷卻水。

3.3 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

3.3.1 原材選擇。宜選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥。在混凝土中摻入緩凝型減水劑，有效延緩混凝土的硬化時間，避開水化熱集中。在配合比設(shè)計(jì)時加入一定比例的粉煤灰或?；郀t礦渣粉，替代部分水泥，減少水化熱；3.3.2 配合比設(shè)計(jì)。在保證混凝土的強(qiáng)度、和易性及坍落度要求的前提下，宜采取改善粗骨料級配、提高摻合料和粗骨料的比例、降低水膠比等措施，減少每方混凝土膠凝材料中的水泥用量。

3.4 表面保溫保濕措施

3.4.1 大體積混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后，溫度控制宜按照“內(nèi)降外?！痹瓌t，需做好混凝土保濕保溫：3.4.1.1 夏季炎熱環(huán)境下，氣溫高且晝夜溫差較大，應(yīng)該按照溫度測量數(shù)據(jù)計(jì)算溫度場，根據(jù)計(jì)算結(jié)果合理調(diào)節(jié)混凝土保濕降溫措施，間接改善混凝土硬化速度，使混凝土內(nèi)部溫度最大值、內(nèi)表溫差、混凝土表面與大氣溫差滿足規(guī)范要求。3.4.1.2 橋梁承臺頂層混凝土澆筑完畢后應(yīng)該進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土蓄熱及保濕效果，但需要在澆筑混凝土終凝后才能進(jìn)行。3.4.1.3 橋梁承臺混凝土澆筑完成后應(yīng)用濕潤土工布覆蓋混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；3.4.2 橋梁承臺大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施：3.4.2.1 在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中必須定期檢查混凝土表面工況，時刻注意混凝土表面是否濕潤；3.4.2.2 橋梁承臺大體積混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)齡期通常不能少于14 天；3.4.3 橋梁承臺大體積混凝土模板拆除措施：3.4.3.1 拆除模板后要盡快回填；3.4.3.2 冬季氣溫較低時，適當(dāng)延長拆模時間。

3.5 異常情況及其預(yù)案

橋梁承臺大體積混凝土溫控應(yīng)該重在預(yù)防。如果混凝土澆筑施工和養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)該及時采取有效措施盡量減少不利因素的影響：3.5.1 如遇暴雨天氣或氣溫突降，則必須第一時間在橋梁承臺大體積混凝土頂面、側(cè)面鋪上防雨布；3.5.2 冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行不正常：3.5.2.1 冷卻水管路應(yīng)該利用定位鋼筋固定；3.5.2.2 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)避免中途斷水；3.5.2.3 在溫度監(jiān)測過程中，對監(jiān)測數(shù)據(jù)和溫度場進(jìn)行預(yù)測，及時分析溫度場變化趨勢，確保各個指標(biāo)參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)橋梁承臺大體積混凝土內(nèi)部冷卻速度過快，需要及時調(diào)整冷卻水進(jìn)水量或溫度；3.5.3 計(jì)算誤差：由于實(shí)際混凝土配合比，材料的熱力學(xué)參數(shù)可能會出現(xiàn)波動，因而在溫度控制過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際測量值與理論計(jì)算的參數(shù)值有偏差，則必須及時調(diào)整溫度控制措施；3.5.4 橋梁承臺大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過程中開裂：3.5.4.1 如果在混凝土保溫過程中發(fā)現(xiàn)橋梁承臺有裂紋，則可能是橋梁承臺表面太干燥或沒有完全覆蓋，采取有效措施做好混凝土保濕保溫；3.5.4.2 在混凝土內(nèi)部降溫階段，如發(fā)現(xiàn)橋梁承臺表面出現(xiàn)裂縫，首先應(yīng)該降低降溫速度，然后查看混凝土內(nèi)部溫度最大值、內(nèi)表溫差、混凝土表面與大氣溫差；3.5.4.3 分析橋梁承臺溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合考慮工況要素，找出裂縫成因并采取有效措施來減少混凝土表面病害。

4 結(jié)論

綜上所述，溫度控制和溫度監(jiān)測是橋梁承臺大體積混凝土工程建設(shè)過程中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，也是確保大體積混凝土工程質(zhì)量的重要手段。本文基于橋梁大量承臺混凝土施工實(shí)踐，根據(jù)橋梁承臺大體積混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析溫度、應(yīng)力變化導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的機(jī)理和內(nèi)在原因，提出溫度控制措施，為有效控制橋梁承臺大體積混凝土溫度裂縫提供參考。本文介紹了溫度、應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)，系統(tǒng)分析大體積混凝土溫度監(jiān)測的過程，總結(jié)出橋梁承臺大體積混凝土溫度控制措施的五個要點(diǎn)：降低大體積混凝土入模溫度、調(diào)節(jié)冷卻水、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、采取保溫保濕和突發(fā)情況處治；本文分析研究為同類型橋梁承臺大體積混凝土施工提供有價值的技術(shù)借鑒。