安徽宣城宛溪河大桥右幅主墩承台温度监控

李海蕾 吴祥松 董红晶

大体积混凝土在连续浇筑和硬化过程中，水泥水化反应产生大量水化热，由于混凝土热阻很大，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较快，这样在混凝土内部和表层形成较大温差。混凝土内表温差升降温变化加上环境因素的影响导致不均匀温度变形和温度应力产生，一旦拉应力超过混凝土抗拉强度，就会在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。为确保温度应力小于抗拉强度，避免温度裂缝产生，大体积混凝土结构施工过程中的温度控制和温度监测十分必要。《混凝土结构施工及验收规范》以及《混凝土结构耐久性设计与施工指南》都对大体积混凝土的温度控制和温度监测做出相应的规定。温度监测不是目的而只是一种手段，根据监测了解混凝土温度场分布变化情况，采取或者调整合理而有效的温度控制措施才是防止温度裂缝的关键。

1 温度控制方案设计

1.1 原材料选用

混凝土采用C45商品混凝土。采用早期强度发展快的水泥，为防止混凝土裂缝，掺Ⅱ级粉煤灰，石子采用5 mm～25 mm碎石，外加剂采用ZWL-A-Ⅲ高效减水剂，砂采用中砂，在混凝土中掺加合力TEA膨胀剂，水采用冰水(冰块放入饮用水中)。在混凝土浇捣前，由宣城市双乐商品混凝土厂家进行多组不同掺量的试配级配，然后根据施工环境及设计施工要求选择最优的级配比为水泥∶水∶黄砂∶碎石∶外加剂∶粉煤灰∶外加剂=304∶200∶730∶1 005∶7.1∶60∶6.23，单位:kg/m3，混凝土采用泵送施工。 在每次施工时，由双乐商品混凝土公司提供商品混凝土质保等相关资料，现场试验人员配合混凝土厂家及时调整配合比，严格控制入模温度和坍落度，保证混凝土施工质量及施工连续性。

1.2 冷却管

在混凝土中埋设降温水管从混凝土初凝后开始通水以降低混凝土水化热，在板面做蓄水养护并保持湿润。根据施工计算手册进行混凝土水化热绝对温升值计算。混凝土中心最高温度与表面温度之差:Tmax-Tb=69-37.2=31.8℃＞25℃。因此混凝土的温度控制还需要另外采取措施，在大体积混凝土内设置DN50水管。连续冷却水从开始完全启动至温度降低到符合要求为止。

1.3 承台大体积混凝土施工分层浇筑

承台浇筑第1层为2 m，第2层为2 m。施工时间为12月4日～1月3日，气温低，采用了较低的混凝土入模温度，控制温升，延长温升峰值时间。由于承台长度超过厚度的3倍，为保证结构整体性和施工连续性，采用斜面分层法浇筑。

1.4 混凝土养护

混凝土在浇筑完毕后的12 h以内加以覆盖，并洒水保湿养护，覆盖采用一层薄膜加一层保温被的方式，现场另备一层塑料薄膜、一层草包以做保温保湿备用。要求薄膜的搭接不得小于150 mm，保温被的搭接不小于100 mm。墙柱插筋之间狭小空间必须特别注意保温措施。大体积混凝土浇筑后为减少升温阶段内外温差，防止产生表面裂缝在混凝土初凝后及时浇水养护，并在混凝土表面一层塑料薄膜外面再覆盖地毯保持混凝土表面湿润。

2 施工现场温控监测

2.1 测点布置

1)环境温度。对测时的环境温度进行量测。2)竖直方向温度测点布置。距离承台顶面55 cm，150 cm，270 cm的三个平面上布设测点，共计27个测点。3)水平方向测温点布置。根据对称性在承台 1/4平面上布置测温点编号分别为 1，2，3，4，5，6，7，8，9。4)进水温度和出水温度监测。对上、中、下三个冷却管的进水和出水温度进行量测。5)混凝土表面温度。对草袋或薄膜下的混凝土温度进行量测测点的水平位置与混凝土内部测点的水平位置相同。

2.2 监测仪器

JMT-36C型温度传感器是一种高精度、高稳定性、高可靠性、防潮及绝缘性良好的新型传感器。可广泛应用于石油、化工、能源、交通、铁路、建筑等行业中的温度测量配合JMZX系列自动化测试系统可作多点温度场的定时自动循环检测。

3 温度监测及结果分析

在浇筑和养护期间对混凝土内表温度实施全天24 h的连续监测，测试间隔为8 h/次，监测期从混凝土浇捣时起至中心温度进入安全期结束，持续两周左右，共得到多个测温数据，基本能够准确、实时的反映施工过程中整个基础底板温度场变化的情况。

1)图1为主墩承台中心测点的温度变化曲线。2)图2为主墩承台边缘测点处各测点温度发展变化情况。3)图3为不同测点内表温差随龄期的发展变化情况。

中心测点5被破坏，中心测点23后期被破坏，中心测点14最高温度为69.5℃，没有超过《混凝土结构耐久性设计与施工指南》6.2.7条建议的最高温度70℃。

1)温度变化由急剧的升温和缓慢的降温两个阶段组成，降温速率远低于升温速率，温度在两周后逐步趋于稳定发展。2)升温阶段在浇筑2 d～3 d后达到峰值，中心区域最高温度可达69.5℃左右，表面最高温度比中心低5℃～15℃，底层温度峰值最低。3)表层混凝土和大气直接接触温度波动较大，中心区域温度基本不受外界气温影响。4)表层降温速率较快，中心点次之，底层测点降温速率最低。5)浇筑后混凝土内表温差迅速上升两天后就接近20℃，随后由于表面蓄热养护及内设冷却管方法逐渐发挥作用，表面温度上升温差又逐渐减小。

综上所述，宛溪河大桥右幅主墩承台的混凝土配合比设计合理，选用混凝土材料合理，承台设计中采用冷却水管的方法是有效的，混凝土浇筑后通过有效的保温养护来提高表层温度、减小内表温差并控制降温速率，满足《混凝土结构耐久性设计与施工指南》。

4 结语

1)采用中低热低碱水泥连续级配、空隙率小的石子，采用缓凝型外加剂大掺量矿粉和粉煤灰水泥用量低，且采用90 d强度，从而有效降低水泥水化热。2)施工中，采用混凝土分层浇筑和较低的混凝土入模温度，控制了温升，延长了混凝土温升峰值出现的时间。3)用水泵将冷水压进冷却水管，经冷却水管流动通过热交换直接将水化热带走，根据需要调节水流速度，达到控制温度的目的，工程表明这种方法非常有效、快捷。4)除考虑大体积混凝土内外温差、中心与顶面温差外，还应关注中心与侧面温差均控制在25℃以下。工程结果表明承台没有出现温度裂缝，温度控制措施不仅有效地防止了混凝土结构裂缝的产生、保证了工程质量，而且缩短了施工周期，并为后续工程的施工提供了保障。

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