大体积混凝土温度控制

陈伟浩    江三青    胡果华    施新荣

摘要： 该文介绍了杭州文晖路斜拉桥5#墩主塔承台大体积混凝土温度控制措施及监测，防止裂缝的方法。

关键词：斜拉桥  承台  大体积混凝土  温度控制    防止裂缝产生

1、工程概况

杭州文晖路斜拉桥跨越艮山门铁路编组站，是连接杭州市东西部地区的重要桥梁，主桥为双塔双索面斜拉桥，主跨240m。主塔承台为哑铃形，单个承台为八边形，承台纵向长15.0m，横向宽16.5m，两承台中心距离26.7m，用宽5.5m的系梁连接，承台厚度5.0m（图1）。承台采用C30混凝土，用量为2295m3，属大体积混凝土。大体积混凝土，由于水化热的作用，将使混凝土内外产生较大温差，从而使混凝土内部产生较大的温度应力，一旦该应力超过混凝土的抗拉能力，将导致裂缝的产生，影响结构的使用性能。

2、大体积混凝土温控措施

为了确保主塔承台混凝土施工质量，防止大体积水化热温度裂缝，本工程从控制水化热温度，减少内外温差，增强混凝土品质，提高施工质量等方面，采取相应的措施。

（1）选择合理的混凝土配合比：

首先应选用合理的原材料，水泥用选择低水化热的32.5矿渣硅酸盐水泥，用量336kg/m3；粗骨料用萧山石门碎石，最大粒径20mm，含泥量<1%；细骨料用桐庐中粗河砂，细度模数≥2.3，含泥量<2%；外加剂采用高效缓凝减水剂及粉煤灰“双掺”，以粉煤灰代替部分水泥，减少水泥用量。由于水泥用量直接影响水化热的大小及混凝土升温，故选用合适的配合比就非常重要。经试验，混凝土配合比如表1所示：

表1  承台混凝土配合比

水泥根据施工安排提前一个月进仓降温，杜绝使用刚出厂的水泥。由于施工期间正值夏季高温季节，粗细骨料应避免日光暴晒，粗骨料拌和前用水冲凉，在混凝土拌和用水中掺入一定量的冰块，把水温降到10℃以内，同时在泵送过程中，水平输送管上加盖草包喷水。混凝土浇注安排在19∶00～5∶00之间的日低温时段，以利温度控制。入模温度控制在20℃左右，每2小时测量一次。

（3）混凝土分层浇筑：

本工程主墩承台厚度5m，为了减少每次混凝土浇筑方量，经设计、监理同意，主墩承台竖向分两层施工，每层混凝土厚度分别为2.5m，每次的浇筑方量为1120m3，每次浇筑的时间间隔为7天，在底层混凝土温度应力峰值过后才允许浇筑上层混凝土。同时对两层混凝土间施工缝作如下处理：

a在承台两层混凝土之间补插锚固钢筋，锚固钢筋采用Ф25钢筋，长度l=2.0m，间距为20cm×20cm。

b在混凝土强度达到2.5Mpa以上时，人工凿除处理层混凝土表面的水泥和松弱层，并用水冲洗干净。

c在浇筑第二层混凝土前，在施工缝上铺一层厚度为10～20mm的1∶2的水泥砂浆。

（4）埋置水平冷却管：

在混凝土浇注前埋置冷却水管，通水冷却是从散热降温角度出发，利用通入的冷水带走混凝土内部的部分热量，从而降低混凝土内部的最高温度。冷却水管采用φ25mm的薄壁钢管，每层混凝土各设二层循环冷却降温系统，冷却管呈U形布置，水平间距按1.00m布置，下层管布置距基底为900mm，上层管布置距基底为1700mm。

冷却水管使用前进行通水检查，以防漏水、堵塞，并保证有足够的通水流量。冷却水管进出水口均设置调节阀门；在混凝土浇注到水管标高后立即开始通水，对于进出水口的水温，第1~4天，每隔2小时测温一次，第5~7天，每隔4小时测温一次。根据测温结果随时调整进水温度及流量，并保证进水温度与混凝土最高温差不大于25℃。水管具体布置见图2。

（5）混凝土养护措施：

为了防止混凝土内外温差过大，对于混凝土表面，在终凝后1h内即进行蓄水养护，蓄水深度在30cm以上，水源采用循环水，即将冷却管出来的温水直接注入承台表面。由于承台基坑围护是封闭结构，具有保温作用。因此，一方面通过冷却水管通水降低混凝土内部温度，另一方面冷却水管出来的温水在承台表面蓄水保温，由两方面共同达到降低内外温差的目的，防止混凝土表面开裂。

（6）施工控制：

混凝土浇筑采用平面分层浇筑，每层厚度不超过0.5m，同时两次振捣以加快混凝土热量散发，使温度分布均匀。混凝土浇筑完毕后将表面收平，初凝前二次收浆压抹1～2遍，以消除混凝土收缩引起的裂缝。

（7）现场监测：

混凝土温度测控的目的是为了验证温度控制措施所取得的效果及施工过程中质量控制，对大体积混凝土的质量作出判断。根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）以及《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）的有关规定，大体积混凝土控制基本参数为：混凝土内部最高温度与表面最低温度不超过25℃；混凝土内部最高温度不超过55℃；进水温度与混凝土内部最高温差不超过25℃；混凝土内部降温速率控制在2～3℃/天；由于整个承台近似一个对称的哑铃，单个层台为对称的八边形，因此选择单个层台的1/4作为测温范围，测温点布置A、B、C、D、E、F、G计7组，每组上、中、下3个点。（详见图1测点布置图）

测温时选用北京建筑技术发展中心生产的0.5级JDC-2便携式电子测温仪。铜电阻传感器和3×1m/m，三线制结法水下不渗漏电缆引出线。于大体积混凝土浇筑完毕后的第1~4天隔2小时测温一次，第5~7天隔4小时测温一次，同时认真做好测温原始记录和温控记录分析，调整水温或流量，防止温度裂缝的发生。

3、温控效果分析

（1）由工程基础混凝土测温原始记录可知，二层混凝土内部的最高温度分别是48.5℃和54.8℃，最高温度出现时间分别在46h、60h，最大温差分别为21.7℃和24.5℃，说明混凝土内部最高温度随厚度增加而升高，出现的龄期随浇注厚度增加而延长，同时比较内、外表混凝土最高温度出现时间，可知混凝土内部出现最高温度较混凝土表面晚且持续时间长。

（2）根据冷却水管进出口水温差，二层混凝土最大值分别为6.4℃和11.5℃，出现时间分别在46h和60h，最小值分别为0.4℃和1.5℃，其水温差平均值分别为4.5℃和6.8℃，证明测温元件数据的正确，同时也说明冷却水管起到了早期削减温峰及防止温度回升的效果。

（3）根据典型断面平均温度曲线表可知，混凝土内部的温度从第4～7天开始下降，其降温速率控制在2～3℃/天，符合大体积混凝土温控的技术参数要求。

（4）所采取的温控措施，既注重温控效果又保证了工期和施工方便。混凝土浇筑温度的控制根据施工现场条件，因地制宜，夏季高温季节采用冰水搅拌混凝土，简单易行，效果明显。能降低浇筑温度5℃左右。

4、结束语

杭州文晖路斜拉桥承台大体积混凝土施工前，结合现场实际情况，因地制宜，制定了《大体积混凝土施工技术指导性方案》，合理地确定了各种温控措施。从温控结果分析，其温控措施是合理的，达到预控的目的。经业主、监理、施工单位等共同检查，大体积混凝土施工质量良好，没有产生温度裂缝。通过对文晖路斜拉桥承台大体积混凝土的温控措施的实施，为今后类似的类似的工程施工提供了宝贵的第一手资料。

附注：

陈伟浩——上海铁路建设（集团）有限公司浙江工程公司            

江三青——桐庐县求实建材检测试验室

胡果华——上海铁路建设（集团）有限公司浙江工程公司

施新荣——杭州铁路分局工程质量监督站检测中心