大体积混凝土施工温度控制研究

马少雄，刘超群，符 敏

(1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000;2.陕西省冶金设计院，西安 710032)

新建铁路西安至平凉线XPS-1标段田家窑二号大桥为该条线上的重点工程，该大桥的重难点分项工程之一便是1#墩大体积承台混凝土施工，承台大体积混凝土施工的技术关键是降低胶凝材料的水化热，从而降低混凝土的绝热温升，减少混凝土内外温差，控制温度应力，从而达到控制混凝土开裂的目的。

目前大体积混凝土施工温度控制方法较多，但没有形成统一的认识，由于理论探讨的复杂性，本文通过工程实践归纳出大体积混凝土施工温度控制的具体措施，为其它大体积混凝土施工提供具有可操作性的施工温度控制依据。

1 承台混凝土施工

田家窑二号大桥1#墩承台混凝土用量较大，为3 456 m3，分2次浇筑完成。混凝土由搅拌站(3个，其中七公司2个，桥隧公司中咀一号隧道1个)集中拌合，每小时生产70～80 m3。混凝土罐车8台(8 m3罐车6台，3.5 m3罐车2台)运送至承台。溜槽、地泵输送入模。为保证灌注速度，前后10 m(桥台承台从墩侧算起，墩身承台从冲沟上游算起)用溜槽，以后用地泵。需2台60型地泵(每台每小时灌注40 m3)。

灌注混凝土时水平分层斜向分段浇筑，由一端向另一端浇筑。斜向分段长度4～5 m，斜度30°～45°，每层厚度0.5 m，分层厚度也可根据实际混凝土供应速度确定，保证在上一层未初凝前浇筑下一层混凝土。

混凝土施工采用插入式振动棒振捣，振捣时，振动棒垂直插入，快入慢出，其移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍，即45～60 cm。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，振动棒振动时间约20～30 s，每一次振动完毕后，边振动边徐徐拔出振动棒。混凝土以不再下沉，无气泡冒出，表面泛光为度，振捣时注意不碰松模板或使钢筋移位。

混凝土拌合严格按施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加剂等原材料必须经过质量检验并符合要求，计量要准确，保证混凝土拌合时间。

混凝土浇筑时按规定制作混凝土试件，进行强度检查。现场技术人员要填写混凝土施工记录，详细记录原材料质量、混凝土的配合比、坍落度、拌合质量、混凝土的浇筑和振捣方法、浇筑进度和浇筑过程出现的问题等，以备检查。

上下层混凝土接茬处必须凿毛清洗干净后，再浇筑上层混凝土。

2 大体积混凝土施工温度控制

承台大体积混凝土施工的技术关键是降低胶凝材料的水化热，从而降低混凝土的绝热温升，减少混凝土内外温差，控制温度应力，从而达到控制混凝土开裂的目的。故此要求配合比设计为:水泥用量尽量降至最低，采用高效减水剂以降低水灰比，骨料采用级配良好的砂石料，以增大混凝土和易性，由于浇筑时间较长，混凝土初凝时间要求不小于8 h。在本次混凝土配合比设计中采取的措施如下所述。

2.1 掺入粉煤灰降低水泥用量

用30%的粉煤灰等量取代水泥，可大幅度地降低混凝土的绝热温升。

2.2 缓凝型高性能减水剂

使用高性能减水剂，且要求初凝时间约为8 h左右。最终达到延缓水泥水化放热速度，推迟热峰出现时间，为分层浇筑提供足够的间歇时间的目的。

2.3 混凝土配合比设计

充分考虑了大体积混凝土的施工工艺、工作性、耐久性要求。配合比为(普通硅酸盐水泥266 kg/m3):水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石(5～16 mm):碎石(16～31.5 mm)∶外加剂∶水 =1∶0.429∶2.947∶1.628∶2.440∶0.013∶0.564。

2.4 混凝土的温控与防裂

1)采用循环水内冷却。冷却水管 φ50 mm，间距为0.8 m，检测入水和出水温度，掌握降温效果。

2)斜向分段水平分层浇筑，有利于混凝土散热。斜向分段长度4～5 m，斜度30°～45°，每层厚度不大于0.5 m，要保证在混凝土初凝前，灌注上层混凝土。

3)布置测温。混凝土测温宜采用热电偶测温法，整个承台测温点的布置分上中下三层，上下两层测点以25 m2设一个点为宜，中间层可适当减少。

4)对混凝土温度进行监控。在混凝土浇筑期间派专人对进场混凝土进行入模温度测量、养护温度测量并检查、记录，以确保质量。

5)测温。在每次混凝土浇筑完成后1～3 d，早午晚各测一次，4～7 d，早晚各测一次，8～14 d，每天各测一次。根据测温记录以确定修正养护方法。

6)热工计算。本承台属大体积混凝土施工，为保证施工质量，防止混凝土内部和表层，表层和外界温差过大(＞25℃)造成混凝土内部和表面开裂，除对配合比设计进行优化外还进行了混凝土热工计算，根据计算结果选择合适的保降温措施。

①拌合物温度计算(见表1)

式中，To为混凝土拌合物温度;W为混凝土中各种材料的质量(kg);C为混凝土中各种材料的比热容(kJ/(kg·K));n为材料种类，这里取6;Ti为混凝土中各种材料的初始温度。

则To=17 960/2 530=7.1℃

②混凝土入模温度

式中，T1为混凝土入模温度;To为混凝土拌合物温度;Tg为施工时气温，经调查，估取6℃;装车系数 μ1=0.032;卸车系数 μ2=0.032;运输系数 μ3=0.032。

故入模温度

表1 混凝土拌合物温度的计算

③混凝土绝热温升

式中，Q为水泥28 d水化热(kJ/kg);mc为混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(kg/m3);K为掺合料折减系数，粉煤灰取0.25～0.30;F为混凝土活性掺合料用量(kg/m3);C为混凝土比热容，取0.95 kJ/kg·K;ρ为混凝土密度，取2 400 kg/m3。

由于计算出来的绝热温升大于混凝土的实际温升，而且绝热温升与水泥的水化热、龄期、混凝土的厚度有关，故应对计算值进行修正，修正系数取0.82，修正后的绝热温升为43℃，混凝土入模温度为7℃，则估算混凝土中心温度为50℃。

以上计算为估算，仅为确定施工方案提供依据，施工前必须按施工时气温、原材料温度重新进行准确的热工计算。

3 结语

本文以新建铁路西平线XPS-1标段田家窑二号大桥承台为例，介绍大体积混凝土施工温度控制措施，为其它大体积混凝土施工提供具有可操作性的施工温度控制依据。通过工程实践证明，只要依据本文提出的混凝土施工及温度控制方法，就能获得理想的效果。

［1］中华人民共和国建设部.GB 50204—2002 混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］刘秉享.混凝土技术［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［3］周水兴，何兆益，邹益松.路桥施工计算手册［M］.北京:人民交通出版社，2003.