某大桥大体积承台温度控制研究

张海峰

（中铁大桥局集团第一工程有限公司，河南 郑州 450000）

1 工程概况。某特大桥桥位横跨盐津河V型峡谷，受盐津河切割影响，两岸均为悬崖绝壁，桥的两岸及上下游均为风景旅游区。本桥分为左右两幅，其主桥部分的结构形式均为128m+220m+128m的三跨一联的三向预应力混凝土连续刚构形式，全桥平面位于直线段，纵向位于-2.0%坡段上。全桥长为496.640m。主梁为采用纵向、横向和竖向三向预应力体系的变截面单箱单室直腹板箱梁，按悬臂浇注施工方法设计。本桥1、2号主墩混凝土矩形承台块体尺寸均为20.4m×11m×6m，体积为1346.4m3，属于大体积混凝土，其混凝土标号为C30，水泥用量高，且采用一次性浇注，为避免施工过程中产生过大的温度应力，防止温度裂缝的产生，决定对本桥承台进行温度控制。

2 温度控制原理。众所周知，水泥矿物的水化反应许多化学反应一样是放热的，由于混凝土具有较低热传导性，使得浇筑体内部温度会因大体积混凝土产生的水化热而快速上升，与此同时，混凝土内外之间会因为混凝土外部的散热而形成温度梯度，进而产生较大的温度应力，导致产生温度裂缝。所以必须限制用于大体积混凝土的水泥水化放热速度和放热量进行，使得温度升高速度变慢，从而延长散热时间，防止混凝土出现裂缝。在大体积混凝土施工阶段，一方面是由于内外温差导致混凝土产生应力和应变，另一方面是混凝土各质点间的约束和结构物的外部约束阻止这种变形，一旦混凝土应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许范围内时，一般不会影响结构的强度，但对结构的耐久性有所影响。对混凝土进行温度控制的主要目的，就是防止产生裂缝。根据裂缝形成机理，预防温度裂缝产生的重点措施应放在降低混凝土水化热延缓混凝土升温时间、防止因温度骤降而造成过大的温差等方面上。

3 温控标准。温控计算采用《大体积混凝土施工期温度场及仿真应力场分析程序包》进行，该软件能够模拟混凝土的实际形成过程，考虑了混凝土的分层分块浇筑、分层厚度、浇筑温度、施工间歇期混凝土水化热的散发规律及方式冷却降温、外界气温、混凝土及基岩弹模变化、混凝土徐变等各种因素，计算准确控制精度高。根据混凝土温控计算，承台混凝土在施工期不出现温度裂缝的温控标准：(1)混凝土浇筑温度(浇筑温度是指混凝土振捣后，距离混凝土表面5cm-10cm处的温度值)小于30℃；(2)混凝土内部最高温度(混凝土内部最高温度是指混凝土施工期内部最高温度值)小于70℃；(3)混凝土内表温差(混凝土内表温差是指混凝土内部断面平均温度与混凝土表面5cm处温度差)小于25℃：(4)混凝土降温速率小于2.0℃/d。

4 主要温控措施。为满足温控标准，防止裂缝产生，对混凝土施工的每一环节严格管理。根据现场施工的实际情况，提出了一系列的温控措施，主要包括：(1)优化混凝土配合比。采用5mm～40mm连续级配碎石，细骨料采用细度模数大于2.4的中砂，掺WL-1型缓凝剂，内掺一定数量粉煤灰。粗、细骨料的含泥量分别控制在1%、2%以下。(2)在混凝土内部设置四层冷却水管，层间距为100cm，每层水管相邻管水平间距为100cm，通水量不低于20L/min，每层水管有4进水口和4出水口。(3)控制混凝土入模温度。混凝土搅拌站的砂、石料预先进仓，防止日光曝晒。加强现场指挥，加快浇筑速度，减少运输车运输时间及停歇时间。在混凝土输送硬管上覆盖湿麻袋，并经常淋水散热。混凝土表面木尺刮平，木蟹打磨。初凝前二次木蟹打磨，防止表面出现收缩裂缝。在混凝土终凝后即蓄水30cm左右养护及保温10d，抽水后用湿麻袋覆盖。（5）进行水化热监控。大体积混凝土在凝结硬化过程中由于水化热的作用，混凝土温度升高，混凝土通过模板、保温材料与大气进行热交换热量，在混凝土内部形成不均匀、非定常温度场。过大的温度梯度将使混凝土产生较大的温度应力，特别在混凝土浇灌早期，由于混凝土强度较低，容易产生裂缝。

（1）混凝土中最高温度区域为在混凝土的中部区域，这是由于在中部区域混凝土热量集中且不易发散的原故。统计数据显示混凝土从浇注到温度稳定过程中出现的最高温度为第三天（68小时）承台中心的3#点为52.4℃。早期温升很快.3天左右即达到最高温度.随后混凝土温度开始缓慢下降。降温速率逐渐减小。

(2)测试期间降温基本稳定，降温速率均在2.0℃/d以内。混凝土浇筑温度在22.0℃～27.0℃之间。承台内部最高温度为67℃满足混凝土温控标准。每层内部测点所测温度基本一致，但在距表面50cm左右处混凝土温度发生突降。一般在13℃左右.产生了很大的表面梯度，经检测，施工期最大内表温差为15.8℃，满足混凝土温控标准。

(3)混凝土内部温度较高的时间段，出现在混凝土浇注后的2～3天内，其后温度开始缓慢降低，尤其从循环水管出水口的温度变化趋势曲线上可明显的看到混凝土内部的变化趋势。

(4)众所周知，当循环水管内的水流较大时，通过同水流进行热交换而损失掉的混凝土热量就多，混凝土的温度必然就降低的多，而当循环水管内的水流较小时，通过同水流进行热交换而损失掉的混凝土热量就少，混凝土的温度必然就降低的少。本桥由于停电,左幅承台在浇注后118小时循环水暂停后，各测点温度明显回升,我方要求重新开放循环水后温度平稳下降。

(5)在监测期间，由于承台体积不是很大且施工方注意混凝土的养护，用循环水管中流出的热水进行养护，大大降低了内外温差，各观测点温度总体比较平稳，未出现较大温度梯度，未在混凝土承台上发现裂缝。由于采取合理的温控措施，严格按温控标准的要求控制，温控效果良好。承台混凝土内部温度变化规律完全符合温控标准的要求，达到了预期温控效果，及时在业主要求节点工期内完成了工作。

对于大体积混凝土而言，温度控制措施的成败将直接决定大体积混凝土结构质量的优劣，而一旦大体积混凝土浇灌完毕，除冷却水降温的措施外，其它的措施都是被动的、非高效的。某大桥承台，在设计、实验、施工、监理、监控各部门的紧密协作下，取得了较好的温控效果，大体积混凝土的施工实践表明，对于承台等大体积混凝土施工，只要合理地确定施工方案和降温监测方案，就能有效地将温度差控制在合理的范围以内，从而避免温度裂缝的产生，保证混凝土的质量和施工的顺利进行。在具体施工过程中也积累了不少施工经验，掌握了大量温控观测数据，对其它类似工程有一定的参考价值和指导意义，为以后大体积混凝土的施工提供了有益的借鉴。

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