蒙华铁路25标一工区华容河特大桥44#、45#主墩承台大体积混凝土温控技术总结（分析）

王广生 钱 伟

中交三航局第三工程有限公司

蒙华铁路25标一工区华容河特大桥44#、45#主墩承台大体积混凝土温控技术总结（分析）

王广生 钱 伟

中交三航局第三工程有限公司

本文结合蒙华铁路25标一工区华容河特大桥44#、45#主墩承台混凝土浇筑的施工实例对大体积混凝土浇筑的温度控制进行了具体分析，砼内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，并提出相应的控制措施，来保证施工的质量。

华容河特大桥；承台大体积砼；温控

1 前言

华容河特大桥跨越华容河及两侧堤坝，96m主跨跨越华容河河道，64m边跨跨越两侧堤坝。根据设计图纸，44#、45#主墩承台长18.5m，宽13.5m，高3.5m的钢筋砼结构，砼设计标号为C30，砼方量为874.1m3。该承台属大体积砼，为避免承台砼受温度影响而产生有害裂缝，保证承台砼的施工质量，施工过程需要重点关注砼内部的温升、最高温度峰值、峰值出现时间，温度回落趋势。为确保施工质量和了解温控效果，掌握温控信息，便于第一时间调整温控措施，做到信息化施工，在大体积砼从原材料、浇筑过程和浇筑之后必须进行温度监控，保证结构安全和正常使用。为此，我们委托中交三航设计研究院对华容河主墩承台砼施工进行了内部温度场及仿真应力场计算，并根据计算结果确定了承台砼不出现有害温度裂缝的温控标准，相应制定出了现场温控措施。

2 温控计算

承台砼在硬化过程中，由于水化热的作用，其内部温度变化历经了升温阶段、降温阶段、稳定阶段三个阶段。与此同时砼的体积亦随着温度的变化而产生伸缩，若砼体积变化受到约束，就会产生温度应力。如果该应力超过其同期砼的劈裂抗拉强度，砼就会出现温度裂缝。因此大体积砼必须采用温控防裂措施，而温控计算则是防裂措施的基础。

2.1 温度场主要特征

砼浇筑后一般在3天后即达到温度峰值，温峰持续8-10h后温度开始下降，初期降温速度较快，后期降温速率逐渐减慢，至15-20天后降温平缓，温度趋于准稳定状态。砼内部最高温度约为61℃。

2.2 力场主要特征

砼应力计算显示，砼应力最大值出现在底部。表1砼最大温度主拉应力（Mpa）

2.3 结果分析

根据计算结果，承台砼早期（14天左右）最大温度应力为1.1Mpa，而此时C30砼劈裂抗拉强度1.5Mpa～2.0Mpa，抗裂安全系数K≥1.4，后期也有1.5以上的抗裂安全系数，不会产生有害温度裂缝。

2.4 温度控制标准

根据计算结果得出为保证承台不出现有害温度裂缝，本工程采取如下温控标准：

(1)混凝土入模温度不低于5℃，不大于30℃；

(2)混凝土内部最高温度不大于70℃；

(3)混凝土内表温差不大于25℃；

(4)表层混凝土温度与环境温差（表面蓄水）不大于25℃；(5)混凝土块体降温速率不大于2℃/d。

3 现场温控措施

3.1 优化砼配合比，控制砼水化热的温度

在保证砼强度、和易性及坍落度要求的前提下，宜采取改善集料级配、提高掺合料和粗集料的含量、降低水胶比等措施，减少单方砼的水泥用量；选择优良的砼外加剂，节约水泥用量，是降低大体积砼水化热温升的重要环节，因此必须进行砼配合比优化设计。

3.1.1 砼原材料选择及质量要求

a.水泥：采用临湘海螺水泥厂生产的425普通硅酸盐水泥。水泥在搅拌站的入机温度不得超过60℃，应对水泥品种、物理力学性能、散装的仓号、出厂日期进行检查，并对其强度、安定性、比表面积、凝结时间、水化热等性能指标及其他必要的性能指标进行检测，合格后方可使用。

b.粉煤灰：采用岳阳华能电厂的Ⅱ级粉煤灰。其质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有关规定。

c.砂：采用汨罗江云田产中砂。细度模数为2.8，属Ⅱ区中砂范围，含泥量≤3%，中砂料源稳定，进场检验合格后方可使用。

d.石：采用宜昌鸿涛石场石灰岩碎石。石子颗粒粒径范围为5mm～25mm，其组成粒径分别以5mm～10mm、10mm～20mm及20mm～25mm按照2:5:3的比例进行拌合，料源稳定。石子必须分批检验严格控制其含泥量不不大于1%，合格后才能使用，其他指标必须符合规范要求。

e.外加剂：采用浙江五龙ZWL-A-IX。外加剂进场检验合格后方可使用，外加剂采用电子称重，定期对称量系统进行标定。

f.水：拌和用水必须通过严格检验并符合有关规范规定要求方可使用，本项目采用饮用水。

3.1.2 大体积砼配合比设计

砼应具有良好的和易性。初始坍落度应控制在16-18cm，初凝时间应大于10h。施工拟采用配合比如下：

水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料：减水剂：水=1:0.43:3.21:4.25:0.014:0.62

部位 承 台砼标号C30水泥(kg/m3)252粉煤灰(kg/m3)108细骨料(kg/m3)808粗骨料(kg/m3)1071 ZWLA-IX(kg/m3)3.6水(kg/m3)155坍落度(cm)20抗压强度(Mpa)7d 2428 d 38

3.1.3 砼施工的控制要点

a.砼制备前，首先请计量部门对各种计量器具进行标定，使计量误差控制在规范范围内，施工时严格控制砼质量，使其和易性及可泵性满足施工要求。在出料口进行坍落度检测，合格后方可使用，严禁使用坍落度过大或过小的砼。对现场粗、细骨料的含水率加大检测频率，根据每天早中晚的气候变化及时调整施工用水量，确保砼的施工质量。

b.砼浇筑前应对模板、钢筋、预埋件及冷却水管等进行检查，同时应清理仓内的碎渣异物等，验收合格后方可开始砼浇筑。

c.为防止砼离析，当砼自由落差高度超过2m时，应设置串筒或溜槽等措施，在串筒或溜槽出料口下方，砼堆积高度不应超过1m，超过1m的要及时摊平，分层振捣。

d.砼浇筑层厚宜为300mm～500mm的厚度，采取整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，应缩短浇筑时间，并在前层砼初凝前将次层砼浇筑完毕。当层间隔时间超过砼初凝时间时，层面应按施工缝处理。

e.砼浇筑时采用插入式振动棒振捣密实：其插入间距不应超过振动棒作用半径的1.5倍，与侧模应保持50mm～100mm距离，避开冷却水管或监控元件100mm左右，分层浇筑时应插入下层砼面50mm～100mm。必须将每一部位的砼振捣密实，具体表现为砼面无明显沉降，不再翻泡，表面平坦、泛浆。

f.在砼浇筑过程中，必须及时清除砼表面的泌水。

g.砼初凝前宜采用二次振捣工艺，即在砼浇筑后即将凝固前，在适当的时间和位置给予再次振捣，以排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，增加砼的密实度，减少内部微裂缝和改善砼强度，提高抗裂性。砼浇筑面应及时进行二次抹压处理。

3.1.4 现场砼浇筑温度的检测

在砼拌合之前，工地试验室要对水泥、砂、石、水等原材的温度进行量测，并记录，必要时采取遮阳、加冰块等降温措施，降低并测量其出机温度，严格控制砼的入模温度，砼入模温度不超过28℃。

本工程施工中采用泵送混凝土。

当浇筑温度超过20℃标准控制温度时，砼浇筑宜选在晚间20时后开盘，并严格控制砼原材料的温度，水泥要求水泥厂家出厂前放置到规定温度；砂、石料要采取遮阳、降温等措施；拌和用水宜采取加冰块降温措施，使水在池内静置12h～24h，以降低水的入模温度。

3.2 埋设冷却水管及其要求

混凝土放热量较大，为降低混凝土开裂风险，减小混凝土内部温度峰值和内外温差，在承台内部共计布设三层冷却水管，循环冷却水管采用Ф50mm的薄壁钢管，层间距0.9m，水管水平间距1.0m，利用冷却水的出水作为承台上表面的蓄水养护，采取“外蓄内散”的综合措施对承台大体积混凝土进行温度监控。

3.2.1 冷却水管布设方案如下

a中心设置一个进水口；

b每层设一个进出水管路；

c采用5cm钢管，冷却水管的接头做好密封处理，冷却水管连接完毕后需要进行压水测试，确保管路不漏水；

d混凝土覆盖到管开始通水；

e出水放到承台上表面；

f表面蓄水20～30cm；

g施工结束后用不低于混凝土强度的水泥净浆或砂浆对冷却水管进行灌浆处理；

图1 承台冷却水管布置图（单位:cm）

3.2.2 冷却水管使用及其管理

a.当砼浇筑标高超过某一层冷却水管后即开始通水，各层砼温度峰值过后即停止通水，通水流量应达到35L/min，通水时间根据测温结果确定；

b.通水降温时，进出口水的温度差值宜小于或等于10℃，且水温与内部砼的温差宜不大于20℃；

c.利用冷却水管排出的的降温水在砼顶面蓄水保温养护时，养护水温度与砼表面温度的差值应不大于15℃。

为保证冷却系统正常工作，项目部安排专人负责，根据中交三航设计院的设计要求，选择相适应的水泵，并备用1-2台水泵，以确保的大体积砼温控效果。

3.3 砼养护

砼的养护利于砼强度的增长，从而减少砼收缩裂缝起了重要的作用，因此在承台顶面采用蓄水养护，侧面下挂土工布，洒水养护，防止砼表面出现收缩裂缝。

3.4 施工现场承台砼温控监测

3.4.1 温度测试内容及测点布设

根据温度量测结果，进行信息化施工，如实地反映砼温控的实际效果，以便第一时间对出现异常情况采取有效措施，本项目在承台砼中设置温度测点。本次承台温控共需29支传感器。测点设置按照砼浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内测点按平面分层设置。在砼浇筑体外表面上设置测点观测混凝土外表面温度。测点布设的典型位置如下：

a混凝土块体中心位置；

b混凝土块体对称轴位置；

c混凝土表面5cm位置（代表表层混凝土温度）；

d混凝土表面蓄水水温；

e空气中（环境温度）；

3.4.2 现场量测及要求

砼浇筑后宜立即进行各项量测项目，并连续不间断。砼的温度量测，达到温度峰值之前，每2h量测一次；温度峰值出现后，每4h量测一次，持续5天，然后每天量测2次，一直到砼温度基本稳定。

3.4.3 量测所用仪器

本项目温度量测采用大体积混凝土智能测温系统。该系统由用户计算机、计算机端监测软件、数据适配器（电源系统、数据收发）及电源传输线、现场数据采集器、传感器组成，系统组成示意图如下：

图2 温度监测系统组成示意图

4 内部温度检测结果

4.1 承台中心位置的温度变化情况

承台浇筑层中心位置温度24h左右比入模温度升高近一倍，44h左右达到温度最高值，持续近24h后开始下降，5-6d后逐渐趋向平稳。

4.2 承台边缘温度变化情况

本项目在岳阳市华容地区，施工时正是春季，最高气温达到16℃左右，最低气温下降至9℃左右，承台边缘温度受气温影响较大。由于保温措施比较完善，承台砼四周温度变化较小。砼内、表温差始终在温控标准的范围内，故而砼表面末造成伤害。

4.3 冷却水温度情况及控制

冷却水管通水时间为在承台砼开始有温度升高时即开始通水，砼的浇筑体的降温速率不宜大于2℃/d，超过时时即停止通水。冷却水管通水降温起到了早期降低砼水化热的峰值，从而减少承台砼内表面温差，对承台砼早期裂缝的防治起了较好的作用。

5 结束语

华容河特大桥主墩承台砼为大体积砼，在施工过程，由于施工管理精细化，即计量准确、温控措施得当、施工组织合理、质量控制严格，经施工方、监理方及监控第方三方共同检验，主墩承台并未出现有害的温度裂缝，温控效果较好，确保了工程质量。

[1]《华容河特大桥施工图》（（MHTJ－25）蒙华荆岳段施桥-79）.

[2]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203－2008、铁总建设［2013］196号）.

[3]TB 10415－2003.铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

[4]《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设［2010］241号）.

[5]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424－2010、铁总建设［2013］52号）.

[6]GB 50666－2011.混凝土结构工程施工规范[S].

[7]GB 50496－2009.大体积混凝土施工规范[S].

王广生，性别；男，出生年月；1976.12，职称；工程师，研究方向；路桥施工管理，工作年限；16年，毕业院校；南京工业大学。