大体积混凝土施工中通水冷却智能温度控制技术
2017-09-20张其分
张其分
(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550001)
大体积混凝土施工中通水冷却智能温度控制技术
张其分
(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550001)
主要根据本工程制定大体积混凝土浇筑过程中温度监测的控制方案和控制温度变化引起的收缩裂缝的施工技术措施，希望能为类似工程带来指导和借鉴的作用。
大体积混凝土；浇筑；温度控制；监测方案
1 工程概况
平塘特大桥为贵州省余庆至安龙高速公路平塘至罗甸段施工中的重点控制性工程，其中15号主塔塔高320 m(不含承台高度)，主跨为550 m的叠合梁斜拉桥；承台长40.8 m、宽27.4 m、高8 m，设计标号为C40，承台混凝土浇筑总方量共计8 943.4 m3，为大体积混凝土施工。
2 大体积混凝土的测温目标
2.1 测温系统基本要求
(1)温度传感器采用的技术要求。
①温度传感器的测量温度的相对误差在0.3 ℃以内；
②必须采用浸水24 h的温度传感器进行安装；
③温度传感器的绝缘性能必须优良。
(2)信号传感器的技术要求。
①记录的温度误差在±0.5 ℃以内；
②测温仪器可与计算机连网，并且具有自动记录的功能，对数据可以进行时时传输；
③信号传感器的干扰性能要强，尤其是抗电磁信号干扰的能力；
④测温仪表的性能和质量要满足工程施工阶段测试的要求。
2.2 大体积混凝土块体温度监测点布置
(1)在大体积混凝土块的平面图的对称轴的一半作为温度监测点的测温区，测点在测温区内按平面布置；
(2)根据本工程的实际特点和温度控制的要求确定温度监测位置与温度监测点的数量。
(3)温度监测点的数量不少于2处，布置在平面对称轴的一半线上；
(4)在浇筑块体厚度的方向上，在每一位置点上至少设置3个测点；
(5)根据工程的实际需要布置监测点和测点数量；
(6)以浇筑混凝土外表向内50 mm的范围的温度当作混凝土块体外表温度。把混凝土块体的底表面以上50 mm范围的温度当作准混凝土块体底表面温度。
根据本工程的实际特点布置的温度监控点如下：将每一次浇筑混凝土的承台结构作为一个监控区，温度监控区按照混凝土施工的平面大小设定为五个区域，把划分的各个区域设定为一个测试温度区域，在每个区域的截面设置测温点，在检查区域的纵向上圈定3个断面，并在指定的断面上设置一个监控温度的监测点(如图1所示)。
图1 测温点布置图
对每个测区进行A、B、C、D、E编号，A取在平面对角线的交点处，在测区平面的中部；B测区取短轴上距侧模的距离为500 mm，在侧边附近。C测区在长半轴上的1/4的点上，距中心测区A距离为长半轴长度的1/2，角位置处的测区D在长轴上与角点距离为1 000 mm；E测区在长半轴上的1/4的点上，距中心测区A距离为长半轴长度的1/2，在每个测区都布置3个传感器。
2.3 测温制度
(1)在混凝土浇筑的过程中及混凝土浇筑完成后的7 d，每两小时测定一次，在浇筑完成7 d以后每4 h测试一次，在浇筑完成14 d以后每8 h测试一次，在后期的监测中，每天监测一次。
(2)根据本工程的实际特点，本次监测的时间是从混凝土浇筑完成后10 h开始进行温度监测工作，每2 h测试一次，总共监测14 d。可根据实际情况作出相应的调整。
(3)浇筑施工时每隔8 h进行监测混凝土入模的温度，并做好相应的记录工作。
2.4 温度控制指标
根据混凝土浇筑温度、配合比、结构尺寸，控制温峰过后混凝土的降温速率、混凝土里外温差等的原则，一般情况见表1。
表1 温控指标不大于下列数值
3 混凝土循环冷却水系统
3.1 冷却水管布置方法
管径采用 Φ48×2.5 mm，水平方向上管冷中心距基本控制在1 m 左右；高度方向上，底层管冷距离底面或分层面高0.5 m，其上管冷竖向中心距为0.7 m；为充分降温，层与层之间管冷走向垂直，即上下层管冷呈井字型布置；采用钢筋点焊的方法固定冷却管，严禁焊接在图纸设计有的钢筋的位置，必要的情况下可以帮着在上面；安装固定好循环水冷却管后，采用通水的方法检验管道的密实性，严禁冷却水滴到混凝土中，影响混凝土的浇筑质量。在底板水平的方向上没层均布置循环系统2个，按照混凝土浇筑的过程分层次通水循环，降低混凝土产生的温度，防止裂缝的产生。
3.2 冷却水温度控制
(1)冷却水的温度和混凝土内部的温差必须在20 ℃的范围内；
(2)确保浇筑混凝土的降温的速率不大于2 ℃；
(3)在混凝土浇筑完成后的24 h，进口与冷却水出口的温差不应大于10 ℃；
(4) 冷却水循环系统的为4 h进行调整进出水方向。
(5)各分层间的混凝土冷却水的上下之间的冷却水进出方向应保持反向。
(6)利用对水箱温度进行调整和保证循环水的流速来确保温差准确，确保冷却效率。
(7)确保浇筑混凝土的降温的速率不大于2 ℃可以有效减少温度裂缝。可利用对水箱温度进行调整和保证循环水的流速来确保温差准确来保证控制混凝土的降温速率。
4 控制温度与收缩裂缝的技术措施
4.1 降低水泥水化热
(1)选择水化热低或水化热中等的水泥拌和混凝土。
(2)利用混凝土浇筑完成后后期强度，降低混凝土每立方米中使用的水泥。
(3)采用粗骨料，尽量选择粒径比较大、有良好级配的粗骨料拌和混凝土；混凝土掺加适当的减水剂和缓凝剂，改善混凝土和易性以达到降低水化热的目的。
(4)预埋冷却水管达到强制降温的目的。
4.2 降低混凝土的入模温度
(1)选择浇筑大体积混凝土的天气要适宜，避开气温较高的天气进行浇筑，骨料同时要采取必要的降温措施。
(2)在混凝土中加入适当的缓凝剂。
(3)采取必要的通风和散热措施加快混凝土入模时混凝土入模时的热量的散失。
4.3 加强施工中的温度控制措施
(1)混凝土浇筑完成后要加强混凝土的养护，采用缓慢降温的方法以降低温度骤变引起的温度应力。夏天施工要做好保湿防晒措施，冬天施工要做好保温措施，防止温度骤变引起温度应力。
(2)增加混凝土养护的时间，这样可以减慢混凝土降温的速度，利用混凝土的应力松弛效应。
(3)采用信息化控制的方法加强温度监测的管理，根据监测的温度数据及时调整养护措施。
(4)根据现场施工情况组织施工，避免大量的混凝土堆积。
4.4 改善约束条件，减少温度应力
按照分块浇筑或者分层浇筑的方法浇筑混凝土，合理的设置施工缝或后浇带以改善混凝土的约束情况，确定适宜的浇筑长度以减少温度应力。
4.5 提高混凝土的极限拉伸强度
(1)选择级配良好的粗骨料，在浇筑的过程中加强振捣，确保混凝土被振捣密实以减少混凝土的收缩变形。
(2)拌制混凝土采用多次投料的方法，添加引气剂，振捣过程中要确定振捣在振捣棒的作用范围内，杜绝混凝土泌水情况的发生，加强混凝土的养护。
(3)配置适当的温度配筋和斜向构造配筋于基础内，这样可以改善应力集中，减少混凝土开裂。
[1] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国水利水电出版社，2012.
[2] 管俊峰，朱晓旭，林鹏，等.特高拱坝悬臂高度个性化控制的分析研究[J].水利学报，2013，44(1)：97-103 .
[3] 张国新，杨波，张景华. RCC拱坝的封拱温度与温度荷载研究[J].水利学报，2011，42(7)：812-818 .
2017-04-28
张其分(1984-)，女，贵州贵阳人，工程师，研究方向：交通土建。
U445
：C
：1008-3383(2017)07-0134-02
