桥梁承台大体积混凝土的温度控制技术研究

2011-09-07椒江二桥建设指挥部林利平

中国建设信息化 2011年3期

◎ 椒江二桥建设指挥部林利平

台州市四方交通建设工程有限公司毛丁丁

高桩承台群桩基础具有施工方便、对设备要求较低、经济性好等优点，因而在我国跨越大河、海湾的大跨度桥梁中得到了广泛的应用。随着大型桥梁的最大跨径不断的提高，群桩基础中承台的设计尺寸将会越来越大，桥梁承台的体积也会越来越大。桥梁承台的增大，大体积混凝土质量成为整座桥梁的基础和关键。大体积混凝土内出现的裂缝可分为贯穿裂缝，深层裂缝及表层裂缝。贯穿裂缝切断了结构断面，其危害性是较严重的；深层裂缝是部分切断了结构断面，表层裂缝一般危害性较小，但处于基础或老混凝土约束范围内的表层裂缝危害性比较严重。温度裂缝是由温度变化在不同的约束条件下微观裂缝扩展形成宏观裂缝。一般来说，表面裂缝如果较浅，通常不影响工程质量，但绝大多数是有害裂缝。混凝土浇筑后将产生较高的水化热温升，产生非均匀的温度变形，因此，产生较大的温度应力，应力超过混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂，将严重影响大桥的安全性和耐久性。为避免温度裂缝，施工中必须采取温度控制措施并进行温控监测，确保桥梁承台大体积混凝土质量要求。

水涨大桥全长440m，两个墩身高分别为80.5和85.5m。大桥承台为大体积混凝土，大体积混凝土温度裂缝对其承载能力、耐久性等影响较大，因此必须采取相应的措施来控制其温度。文章主要结合大体积混凝土承台的现场温控措施，进行设计构造方面的措施，原材料方面的控制措，施工方面的控制措施进行研究。

一、从设计方面采取措施

明确基础、底板混凝土，优化配合比，最大水灰比为0.55。合理的配合比最终可生产出具有良好和易性和可泵性的混凝土，在满足混凝土设计强度及性能的前提下，降低水泥的用量和水灰比，加大粉煤灰掺量，因此可降低水泥的水化热，使用缓凝外加剂等降低混凝土的水化热温升。而大体积混凝土施工后的绝热温升较小,在现场条件许可和保证质量的前提下，在施工过程中掺加定量的早强剂可减少在同等强度下的单位混凝土的水泥用量及拌和用水量，提高混凝土的耐久性和对钢筋保护的有效性。在其内部掺加粉煤灰由于其球形的颗粒结构可在一定程度上改善混凝土的粘塑性，能够有效的控制氯离子对钢筋的腐蚀作用和碱骨料反应，增加和易性和降低水化热反应强度。

二、从原料方面采取技术措施

水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，厂家必须提供水泥出厂合格证。但是，水化热低的矿碴水泥的析水性比其它水泥大，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性小的品种，并应在混凝土中掺入减水剂以降低用水量。

外加剂适量掺入在混凝土中，可达到减小新拌混凝土的泌水率，延缓混凝土的凝结和降低温升的目的，在混凝土内掺加缓凝高效减水剂则可保证其有足够的缓凝时问，并在不增加拌合用水量的条件下增大了混凝土的坍落度，实现混凝土在浇筑过程中延缓内部温度峰值的出现；增加了混凝土流动性，从而获得良好的可泵性。

采用双掺技术即在混凝土内掺加减水剂和粉煤灰等，混凝土中掺入一定数量的粉煤灰，不仅能够代替部分水泥，填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，在混凝土内掺加块石可降低混凝土的水化热并可增强层问的结合强度，提高混凝土的密实度，改善混凝土的界面结构，减少混凝土用量而实现从总体上降低混凝土的水化热，提高混凝土的耐久性与强度，还能增强水泥浆体的流动性，改善混凝土的工作性和可泵性，降低混凝土中的水泥水化热量。

在满足施工要求的情况下，宜优先选择自然连续级配的粗、细骨料，合理骨料配制的混凝土具有较好的和易性、水和水泥用量较少。砂、石含泥量应分别小于3%和1%，这样可以减少用水量，混凝土的收缩和泌水可随之减少，粗骨料宜采用连续级配，细骨料采用中砂，应提高掺合料及骨料的含量，并降低原材料的温度。

三、从施工方面采取技术措施

尽量选择气温较低的时期施工，安排每一浇筑层的中下部混凝土在夜间或早上浇筑，上部在白天浇筑。寒冷季节施工时可不限制浇筑时间，但需保证浇筑温度在5℃ 以上。降低混凝土入模温度。水泥提前入罐，让其自然冷却后再使用。当气温高于出机口温度时，要加快运输和入仓速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。当用管道输送混凝土时，应在混凝土输送管上覆盖保温布，并洒水降温，反之应揭开保温布散热。

冷却水管降温具有较好的降温效果。不同块体、不同浇筑层的冷却水管布置的层数和位置各不相同，通水时间也不一致，按温控要求正确掌握通水时间。混凝土水平分层浇筑厚度不超过0.3m，混凝土浇筑完毕待初凝后立即在表面洒水养护。为了降低混凝土的总温升，减小内外温差，控制混凝土的出机温度和浇筑温度很重要。砂次之，水泥的影响较小。减少混凝土运输工程中的吸热，对混凝土出机温度影响最大的是石子和水的温度，在桥梁承台施工中采取加冰拌和，砂石料遮阳覆盖，混凝土输送管道用草袋包裹洒水降温等措施。水泥应先测其温度，如超过50℃ 可采取风冷却或水冷却的方法。尽量降低混凝土入模温度，尤其是在炎热季节，应从混凝土的原材料着手控制温度，如可采取将砂石料场遮阳浇水冷却来降低地材温度，也可以向拌和水中加冰，使水温保持在10℃左右。尽可能将混凝土浇筑安排在夜间施工。在大体积混凝土的温控措施中，冷却管的材料及冷却管的水流量及水温度均对管冷作用有影响。设置冷水管对承台内混凝土降温，可降低l4℃，使温度达到可控，因此在施工和养护过程中通过控制冷却管通水可以达到控制水化热的目的。

四、从养护测温上采取技术措施

保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。养护主要是保持适宜的温度和湿度，降低混凝土块体的自约束应力，以便控制混凝上内表温差，降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，防止混凝土裂缝的产生和发展。

在混凝土抹压完成后，完成达到一定强度后覆盖保温，在其养护过程中应坚持表面蓄热养护将内外温差控制在25℃范围内，进行塑料布养护。并根据测温记录，应尽可能多养护一段时间，及时采取掀或加盖草袋的办法进行散热或保温，控制混凝土的内外温差在25℃以内，混凝土养护时间不少于l4天，升温阶段保湿养护，降温阶段保温养护。

混凝土养护温度监测。不同深度处温度场升降的变化规律，每个测温点监测表面、混凝土中心和底部三个深度的温度。不干扰其它项目的施工，选择全面真地反映块体内部温度分布状况。在混凝土升温阶段每2h测一次，降温阶段每4h测一次，后期每6h测一次，混凝土内外温差、沉降梯度及环境温度测量每昼夜不少于2次。混凝土内外温度要按要求测温，控制内外温差。做好测温计算，如发现温差过大，及时洒水或增加保温覆盖层厚度，控制大体积混凝土中心温度与表面温度之差小于25℃。在养护阶段，注意对保温材料的保护，以免受到损坏，当发现损坏时，应立即进行更换。在混凝土终凝前则在其上覆盖一层塑料薄膜，之后在其上蓄水，其在白天可避免太阳直射导致温度过高，夜间可通过蓄水层起到保温作用来延缓表面热量的扩散。