某特大橋承臺混凝土施工溫度及質(zhì)量控制分析

黃賢智 李成 梁軍林 車野

文章以某特大橋為工程背景，從摻加粉煤灰改變混凝土配合比、控制混凝土入模溫度、調(diào)整冷卻管布置、加強保溫保濕養(yǎng)護等方面，介紹了冬季大體積承臺施工溫度及質(zhì)量控制措施，并對承臺溫度進行監(jiān)測分析，結(jié)果表明該主墩承臺混凝土內(nèi)部最高溫度控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，各項監(jiān)控指標基本滿足要求，澆筑后未發(fā)現(xiàn)裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺安全順利建成提供了技術(shù)保障。

大體積承臺;混凝土;溫度監(jiān)測;質(zhì)量控制

U443.25A190673

0 引言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑以后，在水泥水化熱作用下內(nèi)部溫度急劇上升，與此同時結(jié)構(gòu)表面在環(huán)境對流散熱影響下，外表面受到過大溫差和約束作用，將產(chǎn)生過大的拉應力，若措施采取不當很容易造成溫度裂縫等質(zhì)量問題。而大跨徑橋梁承臺作為一種典型大體積混凝土結(jié)構(gòu)物，在施工過程前后實施溫度控制，對保障大體積承臺的施工質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

某特大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為70 m+130 m+70 m連續(xù)剛構(gòu)箱梁，共計3跨。其中24#、25#橋墩為主墩，主墩采用承臺接樁基礎(chǔ)，承臺厚4 m，橫橋向16 m，縱向14 m，承臺下設(shè)9根2.4 m的樁基。單個承臺的混凝土方量為896 m3，混凝土強度等級為C40。

2 承臺混凝土施工溫控技術(shù)

2.1 改變材料及配合比設(shè)計

大橋承臺施工期為冬季，混凝土澆筑后因承臺里表溫差和外表面與環(huán)境溫差而易誘發(fā)溫度裂縫，因此如何降低混凝土水化熱、減小內(nèi)外溫差是施工面臨的首要問題。

在保障強度的情況下，通過在混凝土中摻入適量粉煤灰改變混凝土組成成分，可有效減少水泥用量，從而減少熱量產(chǎn)生，該方式是針對大體積承臺進行溫度控制的有效措施[1-2]。

經(jīng)當?shù)卦牧虾团浜媳日{(diào)試試驗驗證，該橋承臺的C40混凝土配合比如表1所示。

2.2 優(yōu)化承臺冷卻管布置

大體積承臺施工在采取一些降低水化熱的措施控制溫度外，還會在承臺內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，通過熱交換帶走內(nèi)部熱量，減小內(nèi)外溫差。

該橋在大體積承臺中設(shè)置較大直徑50×2.5 mm鋼質(zhì)冷卻管，采用獨立單層冷卻管方式，即每層進、出水口各1個，方便控制每層混凝土的溫度變化。該承臺共布設(shè)5層冷卻管，如圖1所示。

冷卻管設(shè)置應注意以下幾點[3]：

（1）澆筑前進行試水，檢查是否存在漏水或堵塞等情況。

（2）澆筑開始即通冷卻水，同時澆筑過程中應注意保護冷卻管。

（3）實時監(jiān)測冷卻水的水溫，避免其與結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差過大，以20 ℃～25 ℃為宜。

（4）控制冷卻水的流速，研究表明流速與熱交換并不成正比，以0.5～0.8 m/s為宜。

（5）控制混凝土降溫速率，以≤2 ℃/d為宜。

（6）為確保降溫效果，應采用自動控制系統(tǒng)，自動控制冷卻水的開啟與關(guān)閉。

2.3 合理布設(shè)溫度測點

大體積混凝土測溫傳感器采用“一線通”系統(tǒng)，能實時在線讀取溫度數(shù)據(jù)。溫度傳感器的布置位置及數(shù)量應根據(jù)主墩承臺的幾何尺寸、冷卻管位置和溫度場分布情況確定。主墩承臺溫度測點示意圖如圖2所示，環(huán)境溫度測點布置于混凝土澆筑體附近，總計2個，每個主墩承臺共布置26個測點。安裝溫度傳感器時，應按方案準確固定在相應位置上，同時避免溫度傳感器太靠近冷卻管。

2.4 加強溫度控制和管養(yǎng)措施

（1）混凝土澆筑前，對承臺及基礎(chǔ)進行水化熱仿真分析，通過改變材料、選擇冷卻管管徑及布置間距、分層澆筑等措施，優(yōu)化施工專項方案，把溫度控制在正常范圍之內(nèi)，避免有害裂縫的產(chǎn)生。

（2）混凝土澆筑過程中，若溫度分析結(jié)果超出溫控標準，可采取下列應對措施：

①采取原料灑水、遮陽通風、加冰輸送、降低摩擦熱等措施降溫，降低混凝土入模溫度。

②采取邊澆筑邊通冷卻水措施，避免前期內(nèi)部混凝土升溫過快。

③采取加大冷卻水通水流量和降低冷卻水溫度措施，減小升溫段時長。

（3）混凝土澆筑完成后，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時分析，觀察混凝土表面狀況。為遵循“外保內(nèi)散”的原則，對主墩承臺混凝土澆筑采取以下構(gòu)造措施：

①承臺側(cè)面外保。除側(cè)壁采用鋼模板、透水模板布保溫保濕外，在承臺四個側(cè)面覆蓋廢舊棉被，同時與承臺等高加5 cm厚的泡沫板，有條件的還可側(cè)面填土進行保溫（見圖3）。

②承臺頂面外保。由于橋址處于大風速環(huán)境，頂面二次收漿后立即覆蓋棉質(zhì)材料灑水，同時在上表面覆蓋塑料薄膜，灌注30 cm深且溫度≥35 ℃的熱水，進行保濕保溫養(yǎng)護（見圖3）。

③承臺內(nèi)部散熱，通過智能系統(tǒng)控制冷卻管通水量，自動調(diào)節(jié)冷卻水流量進行內(nèi)部散熱。

3 承臺溫度監(jiān)測分析

根據(jù)各組測點監(jiān)測結(jié)果繪制溫度隨時間變化曲線，典型部位D測位處的溫度曲線如圖4、圖5所示，相關(guān)溫控測試結(jié)果如表2所示。

由圖4可見，混凝土齡期為3 d時，承臺1-D測位內(nèi)部溫度達最高值64.58 ℃，發(fā)生于1-D-3號測點，隨后溫度開始下降。

由表2及圖5可知，在數(shù)據(jù)分析時間段內(nèi)，除了1-D-2、1-D-3測點在前期內(nèi)部迅速升溫的3～5 d內(nèi)的時段，其里表溫差略>25 ℃外，其余測點處的溫度與表面測點溫度之差均<25 ℃。

通過嚴格實施承臺混凝土施工溫控技術(shù)，以及對承臺施工過程監(jiān)測，主墩承臺混凝土內(nèi)部最高溫度控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，各項監(jiān)控指標基本滿足要求，澆筑后未發(fā)現(xiàn)裂縫，溫控效果良好，為大橋承臺安全順利建成提供了技術(shù)保障。

4 結(jié)語

大體積混凝土施工溫度控制是一項系統(tǒng)性工作，需充分利用仿真技術(shù)、在線監(jiān)控、自動調(diào)控等信息化手段，遵循“外保內(nèi)散”原則，在施工前做好專項施工方案，在施工過程中依據(jù)溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)及時反饋、調(diào)整，在施工完成后及時進行養(yǎng)護，才能保證承臺施工質(zhì)量。本次承臺施工的關(guān)鍵在于冬季大體積一次澆筑成型，本文結(jié)合實際工程項目闡述了一系列溫控關(guān)鍵技術(shù)，具有一定的參考價值。

[1]喬 明.某特大橋承臺大體積混凝土施工溫控關(guān)鍵技術(shù)研究及應用[J].公路工程，2019（10）：135-141.

[2]鐵留江·俊軍曼.橋梁大體積承臺混凝土溫度裂縫控制分析[J].西部交通科技，2019（11）：106-108.

[3]艾建杰，羅清波，蔡海燕，等.橋梁承臺大體積混凝土水化熱及溫控技術(shù)研究[J].甘肅科學學報，2020（6）：95-100.