淺談大體積混凝土的溫控措施

張玉奇 孫 馳

中交二航局第四工程有限公司滬通長江大橋項目部

淺談大體積混凝土的溫控措施

張玉奇 孫 馳

中交二航局第四工程有限公司滬通長江大橋項目部

大體積混凝土結(jié)構(gòu)厚實，混凝土量大，工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，水泥水化熱較大，易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。因為平面尺寸過大，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當(dāng)，易產(chǎn)生裂縫。本文通過結(jié)合工程實例，以理論結(jié)合實際的方法加深對大體積混凝土溫控措施的理解。

大體積混凝土；裂縫；溫控措施

一、引言

大體積混凝土開裂的主因是溫差應(yīng)力與混凝土本身拉應(yīng)力強(qiáng)度之間矛盾發(fā)展的直接結(jié)果，根據(jù)船閘閘首結(jié)構(gòu)特征和氣候環(huán)境，為防止產(chǎn)生溫度裂縫，著重在控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、完善構(gòu)造設(shè)計等方面采取措施。

二、工程概況

滬通長江大橋25#墩承臺平面輪廓尺寸為49.4×25m，承臺高度為5.5m，采用C40混凝土，分兩次澆筑，澆筑厚度為2.6+2.9m。

本承臺屬大體積混凝土，其水化熱量大，施工中應(yīng)考慮相應(yīng)的工藝技術(shù)措施，需對大體積混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)測，控制混凝土的內(nèi)表溫差在20℃以內(nèi)，防止混凝土內(nèi)表溫差過大產(chǎn)生裂縫。

滬通長江大橋橋址區(qū)東臨黃海，地處長江河口段中緯度地帶，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和、雨水充沛、寒暑干濕變化顯著、四季分明的氣候特征。主要災(zāi)害性天氣有：暴雨、旱澇、連陰雨、雷暴、臺風(fēng)、龍卷風(fēng)、冰雹、寒潮、霜凍、大雪、霧等，其中尤以臺風(fēng)、雷暴為嚴(yán)重。

三、溫控標(biāo)準(zhǔn)

混凝土溫度控制的原則是：

(1)控制混凝土澆筑溫度，混凝土入倉并經(jīng)過平倉振搗后，在上層混凝土覆蓋前距混凝土表面10～15cm處的溫度為澆筑溫度；

(2)盡量降低混凝土的溫升、延緩最高溫度出現(xiàn)時間；

(3)控制溫峰過后混凝土的降溫速率，控制降溫速率可使混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力得到及時釋放，對減少溫度裂縫具有重要意義；

(4)降低混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間的溫差以及控制混凝土表面溫度和氣溫之間的差值。

四、現(xiàn)場溫控措施

4.1 混凝土配合比優(yōu)化

為使大體積混凝土具有良好的抗裂性能、體積穩(wěn)定性和抗?jié)B性，混凝土配制按如下原則配制：

◆ 采用低水化熱的膠凝材料體系

大體積混凝土配制應(yīng)采用適中水膠比，大摻量礦物摻合料的技術(shù)路線，盡量降低水泥用量。通過混凝土配合比試驗選擇最優(yōu)石子級配、最佳砂率和相容性最好的外加劑，以降低膠凝材料用量。

本項目C40承臺混凝土配合比經(jīng)過優(yōu)化后采用粉煤灰、礦粉、水泥三元膠凝材料體系，水泥采用海門海螺P.O42.5低堿水泥，粉煤灰采用南通華錦粉煤灰公司的F類二級粉煤灰，礦粉采用張家港恒昌建材公司的S95礦粉，單方混凝土中膠凝材料總量降低至420kg，礦物摻合料比例優(yōu)化至40%，使混凝土的絕熱溫升大大降低。

◆ 選用優(yōu)質(zhì)聚羧酸類緩凝高性能減水劑

緩凝高性能聚羧酸減水劑，兼顧減水、引氣和緩凝效果，可以延緩水化熱的峰值并改善混凝土的和易性，降低水灰比以達(dá)到減少水化熱的目的。

本項目減水劑選用河北金舵建材科技開發(fā)有限公司的JD-9聚羧酸系高效緩凝型減水劑，承臺混凝土試驗室凝結(jié)時間控制為30h左右。

◆ 選用級配良好、低熱膨脹系數(shù)、低吸水率的粗集料

優(yōu)質(zhì)骨料體積穩(wěn)定性好、用水量小，可減小混凝土的收縮變形。根據(jù)本工程原材料品質(zhì)控制技術(shù)要求，粗集料含泥量不得超過1%，泥塊含量不得超過0.2%；細(xì)集料含泥量不得超過2.5%，泥塊含量不得超過0.5%。

本項目中碎石采用江西麻山兩級碎石，碎石摻配比例為5～16mm：16～25mm=3：7。碎石含泥量抽樣檢測結(jié)果為0.3%，泥塊含量抽樣檢測結(jié)果為0.2%。砂采用江西贛江砂，細(xì)度模數(shù)抽樣檢測結(jié)果2.8，含泥量抽樣結(jié)果為0.3%，泥塊含量抽樣檢測結(jié)果為0.0%。粗細(xì)骨料經(jīng)檢測均無潛在堿硅酸反應(yīng)危害。

◆ 使用低流動性混凝土

在滿足施工的前提下，盡可能使用坍落度相對較低的混凝土，有利于減少混凝土用水量，降低溫升、減少干縮，提高抗開裂性能。

本項目中承臺混凝土坍落度控制在160～200mm。

4.2 冷卻水管的埋設(shè)及控制

4.2.1 水管材質(zhì)及加工工藝

近年，為切實降低公共供水管網(wǎng)漏損率，不斷對城鄉(xiāng)老舊供水設(shè)施和農(nóng)村供水設(shè)施進(jìn)行改造，總投資達(dá)8 000多萬元。2013年基本完成城區(qū)鍍鋅管網(wǎng)改造，有效解決供水管網(wǎng)漏損率高、水壓不足等問題，城市管網(wǎng)漏損率達(dá)到18%。同時，開展農(nóng)村供水“一戶一表”改造，截至2014年6月按計劃完成177個村的改造任務(wù)。

冷卻水管采用Φ32×2.5mm的電焊鋼管制作。水管之間通過絲扣連接緊密連接，彎管部分采用冷彎工藝加工。

4.2.2 水管布置

承臺共布設(shè)4層冷卻水管。每層外圈單獨(dú)布置1圈冷卻水管。

4.2.3 水管使用及控制

◆ 采用深層江水做冷卻水。

◆ 在施工平臺上設(shè)置2～3個容量為5～6m3的水箱，以供冷卻水循環(huán)。

◆ 可采用分水器將各層各套水管從進(jìn)水口分出，分水器設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的獨(dú)立水閥以控制各套水管冷卻水流量；設(shè)置一定數(shù)量的減壓閥以控制后期通水速率。

◆ 混凝土澆筑前進(jìn)行不短于半個小時的加壓通水試驗，冷卻水流速不小于0.65m/s，單根水管流量不小于20L/min，在管內(nèi)形成紊流狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)管道漏水、阻水現(xiàn)象要及時修補(bǔ)至可正常工作。

◆鋼筋綁扎的同時安裝冷卻管。冷卻水管采用絲扣連接，連接部位綁扎止水帶，不漏水。冷卻水管必使用鐵絲(非扎絲)綁扎固定在鋼筋上，減小混凝土下落對冷卻水管的沖擊；施工時注意對冷卻水管的保護(hù)，應(yīng)避免混凝土直接落到冷卻水管上，嚴(yán)禁工人踩踏冷卻水管。

◆ 每層循環(huán)冷卻水管被混凝土覆蓋并振搗完畢后即開始通水，通水時間和通水流量依據(jù)溫控技術(shù)組的實際測溫結(jié)果(判斷升溫期或是降溫期、降溫速率是否超過溫控標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)指標(biāo))確定。

◆ 混凝土澆筑至溫峰前通最大水流量，盡量削減混凝土溫峰；溫峰過后(以現(xiàn)場測溫數(shù)據(jù)為準(zhǔn))通水量根據(jù)降溫速率進(jìn)行調(diào)整，防止降溫過快引起的混凝土開裂。

◆ 上層混凝土澆筑完畢后，靠近下層混凝土頂面的一層冷卻水管需進(jìn)行二次通水。

◆ 使用冷卻水管對混凝土強(qiáng)制降溫持續(xù)兩周左右，根據(jù)溫控技術(shù)組測溫結(jié)果，至混凝土內(nèi)部最高溫度與近期3日內(nèi)日平均溫度相差20℃以內(nèi)時，停止通水。后期利用混凝土自身徐變作用釋放大體積混凝土自然降溫產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

◆ 待冷卻水管停止水冷并養(yǎng)生完成后，先用空壓機(jī)將水管內(nèi)殘余水壓出并吹干冷卻水管，然后用壓漿機(jī)向水管壓注水泥漿，以封閉管路。

五、現(xiàn)場結(jié)果

通過采取以上一系列的溫控措施，本項目施工較為理想，養(yǎng)護(hù)完成后通過檢查，裂縫共5條，且全部為寬度小于0.1的細(xì)小裂縫，符合要求。

[1]李鵬.淺談大體積混凝土施工的溫控措施[J].門窗，2012，11：249+251.