大体积预应力混凝土水化热的控制

陈品明 秦生龙 李建刚

（浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

在桥梁工程中，大体积混凝土主要用于桥梁墩台、拱座、锚碇、桥塔等结构物中，不同于普通体积混凝土的是，大体积混凝土在浇筑施工的过程中，在较长一段时间内，由于胶凝材料的化学作用，混凝土将释放大量的热量，从而导致混凝土体热胀，当由于升温产生的温度拉应力超过混凝土的容许拉应力，混凝土将在温度应力的作用下产生裂缝，从而对结构产生永久性影响，为控制大体积混凝土施工阶段产生的水化热对结构的影响，通常需设置冷却系统，通过冷却系统，在合理的范围内控制大体积混凝土的温度场，从而保证所施工大体积混凝土不因其浇筑过程中释放的水化热而产生初期的非结构性裂缝。在大体积混凝土水化热控制过程中，需采用准确的水化热采集系统来采集各个实际混凝土的温场信息，本文将通过对一预应力混凝土刚构桥桥台水化热的监测设计，跟踪桥台大体积混凝土在各个时期的温度场，并对最终的水化热控制效果进行评估。

1 工程概况

某预应力混凝土连续刚构跨径布置为（48+88+48）m，全桥长197.00m，桥墩采用混凝土双肢薄壁墩，桥墩承台尺寸均为13.5m×9.5m×4.0m，采用C35混凝土浇筑，桥型布置图及承台构造图如图1、图2所示。

图2 承台构造图

承台内部在绑扎钢筋过程中，布置冷却水管和监测系统，用于承台混凝土浇筑时水化热的控制和监测。

2 水化热监测方案设计

2.1 测量元件和仪器

混凝土内部温度测量元件采用一线温度传感器SZW-18型温度传感器。该传感器是具有高精度、高稳定性、高可靠性的新型数字传感器。全数字信号检测，长距离传输不失真，抗干扰能力强。绝缘性能良好，防水耐用。测温范围：-40℃～＋125℃，精度：±0.5℃，分辨率：0.25℃。

与以上元件对应的读数仪为SZZX—ZHX型智能读数仪是一种便携式、多功能读数仪。该系列仪器均能对钢弦传感器、单总线数字温度传感器、RS485总线型传感器进行测量。该读数仪量程为-20℃～125℃。温度精度：±0.5℃，分辨率：0.25℃。SZZX—ZHX型智能读数仪具有检测速度快、测量精度高、操作简单、体积小、重量轻，功耗低、使用时间长、携带方便等优点。

2.2 测点布置

承台温度传感器布置位置示意图如图3所示，每个桥台每层埋设13个温度传感器，布设2层，各层呈90°方向旋转布置，共计26个。安装时测量并记录传感器位置，同时，尽可能地用点触式表面温度测量器，测量上表面及侧面与温度传感器对应测点的表面温度。

图3 承台温度传感器布置图

3 温场测试及结果分析

在承台浇筑完成后，于次日开始了连续11天的测量。该温度传感器同一布置平面内，分别对桥台施工后第三天的第一层和第二层温度传感器沿不同方向所得的数据进行分析，数据选用下午温度最高时间段，读数工作从下午13：00开始持续20min，温度记录表中时间统一定为13∶16，测试结果如图4～图6。

图4 第一层温度传感器横向温度示意图

图6 第一层温度传感器对角线方向温度示意图

从图4、图5中可以看出，最高温度出现在第一层对角线X1-3、纵向D1-4，温度最高为56.5℃。这与下表面通过传导散热，上表面通过辐射散热，上表面在白天还受到阳光的照射等因素有关。

图5 第一层温度传感器纵向温度示意图

图7为承台浇筑后温度传感器D1-1从第1天起至第11天的日平均温度，由图7可见桥台水化热在浇筑后第3天达到最高为46.5℃，第3天后逐渐降低。同时由上述图表得出，温度和温差在设计规定范围内，情况正常、可控。

图7 承台台浇筑后D1-1处11天日平均温度示意图

4 结束语

通过本次承台大体积混凝土施工温度监控，收集并掌握了大体积混凝土内部温度的分布规律，对大体积混凝土内部的温度扩散规律有了更直观地认识。本次监测的测量结果表明，该承台水泥大部分水化热在1～5d内放出。由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，使大体积混凝土内部温度上升最高达56.5℃，混凝土浇筑后前4天的测量结果显示，里表温差在20°C左右波动，在正常温差范围之内，符合规范要求。为了获得更多的混凝土水化热在后期的变化规律，持续测量11天数据进行比较，结果显示与图4～图6一致。

本次承台大体积混凝土现场施工温度监控工作严格按照“温度监控方案”要求执行，对控制指标进行控制：承台混凝土浇筑过程中，内外温差值控制在25℃以内；出水口流量控制在30L/min、混凝土入模温度不大于20℃。在承台大体积混凝土浇筑完成后，各测点温度呈现下降趋势且达到稳定后，0号桥台未出现裂缝。