蒙華鐵路25標一工區(qū)華容河特大橋44#、45#主墩承臺大體積混凝土溫控技術總結（分析）

王廣生 錢 偉

中交三航局第三工程有限公司

蒙華鐵路25標一工區(qū)華容河特大橋44#、45#主墩承臺大體積混凝土溫控技術總結（分析）

王廣生 錢 偉

中交三航局第三工程有限公司

本文結合蒙華鐵路25標一工區(qū)華容河特大橋44#、45#主墩承臺混凝土澆筑的施工實例對大體積混凝土澆筑的溫度控制進行了具體分析，砼內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用，并提出相應的控制措施，來保證施工的質量。

華容河特大橋；承臺大體積砼；溫控

1 前言

華容河特大橋跨越華容河及兩側堤壩，96m主跨跨越華容河河道，64m邊跨跨越兩側堤壩。根據設計圖紙，44#、45#主墩承臺長18.5m，寬13.5m，高3.5m的鋼筋砼結構，砼設計標號為C30，砼方量為874.1m3。該承臺屬大體積砼，為避免承臺砼受溫度影響而產生有害裂縫，保證承臺砼的施工質量，施工過程需要重點關注砼內部的溫升、最高溫度峰值、峰值出現時間，溫度回落趨勢。為確保施工質量和了解溫控效果，掌握溫控信息，便于第一時間調整溫控措施，做到信息化施工，在大體積砼從原材料、澆筑過程和澆筑之后必須進行溫度監(jiān)控，保證結構安全和正常使用。為此，我們委托中交三航設計研究院對華容河主墩承臺砼施工進行了內部溫度場及仿真應力場計算，并根據計算結果確定了承臺砼不出現有害溫度裂縫的溫控標準，相應制定出了現場溫控措施。

2 溫控計算

承臺砼在硬化過程中，由于水化熱的作用，其內部溫度變化歷經了升溫階段、降溫階段、穩(wěn)定階段三個階段。與此同時砼的體積亦隨著溫度的變化而產生伸縮，若砼體積變化受到約束，就會產生溫度應力。如果該應力超過其同期砼的劈裂抗拉強度，砼就會出現溫度裂縫。因此大體積砼必須采用溫控防裂措施，而溫控計算則是防裂措施的基礎。

2.1 溫度場主要特征

砼澆筑后一般在3天后即達到溫度峰值，溫峰持續(xù)8-10h后溫度開始下降，初期降溫速度較快，后期降溫速率逐漸減慢，至15-20天后降溫平緩，溫度趨于準穩(wěn)定狀態(tài)。砼內部最高溫度約為61℃。

2.2 力場主要特征

砼應力計算顯示，砼應力最大值出現在底部。表1砼最大溫度主拉應力（Mpa）

2.3 結果分析

根據計算結果，承臺砼早期（14天左右）最大溫度應力為1.1Mpa，而此時C30砼劈裂抗拉強度1.5Mpa～2.0Mpa，抗裂安全系數K≥1.4，后期也有1.5以上的抗裂安全系數，不會產生有害溫度裂縫。

2.4 溫度控制標準

根據計算結果得出為保證承臺不出現有害溫度裂縫，本工程采取如下溫控標準：

(1)混凝土入模溫度不低于5℃，不大于30℃；

(2)混凝土內部最高溫度不大于70℃；

(3)混凝土內表溫差不大于25℃；

(4)表層混凝土溫度與環(huán)境溫差（表面蓄水）不大于25℃；(5)混凝土塊體降溫速率不大于2℃/d。

3 現場溫控措施

3.1 優(yōu)化砼配合比，控制砼水化熱的溫度

在保證砼強度、和易性及坍落度要求的前提下，宜采取改善集料級配、提高摻合料和粗集料的含量、降低水膠比等措施，減少單方砼的水泥用量；選擇優(yōu)良的砼外加劑，節(jié)約水泥用量，是降低大體積砼水化熱溫升的重要環(huán)節(jié)，因此必須進行砼配合比優(yōu)化設計。

3.1.1 砼原材料選擇及質量要求

a.水泥：采用臨湘海螺水泥廠生產的425普通硅酸鹽水泥。水泥在攪拌站的入機溫度不得超過60℃，應對水泥品種、物理力學性能、散裝的倉號、出廠日期進行檢查，并對其強度、安定性、比表面積、凝結時間、水化熱等性能指標及其他必要的性能指標進行檢測，合格后方可使用。

b.粉煤灰：采用岳陽華能電廠的Ⅱ級粉煤灰。其質量應符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有關規(guī)定。

c.砂：采用汨羅江云田產中砂。細度模數為2.8，屬Ⅱ區(qū)中砂范圍，含泥量≤3%，中砂料源穩(wěn)定，進場檢驗合格后方可使用。

d.石：采用宜昌鴻濤石場石灰?guī)r碎石。石子顆粒粒徑范圍為5mm～25mm，其組成粒徑分別以5mm～10mm、10mm～20mm及20mm～25mm按照2:5:3的比例進行拌合，料源穩(wěn)定。石子必須分批檢驗嚴格控制其含泥量不不大于1%，合格后才能使用，其他指標必須符合規(guī)范要求。

e.外加劑：采用浙江五龍ZWL-A-IX。外加劑進場檢驗合格后方可使用，外加劑采用電子稱重，定期對稱量系統(tǒng)進行標定。

f.水：拌和用水必須通過嚴格檢驗并符合有關規(guī)范規(guī)定要求方可使用，本項目采用飲用水。

3.1.2 大體積砼配合比設計

砼應具有良好的和易性。初始坍落度應控制在16-18cm，初凝時間應大于10h。施工擬采用配合比如下：

水泥：粉煤灰：細骨料：粗骨料：減水劑：水=1:0.43:3.21:4.25:0.014:0.62

部位 承 臺砼標號C30水泥(kg/m3)252粉煤灰(kg/m3)108細骨料(kg/m3)808粗骨料(kg/m3)1071 ZWLA-IX(kg/m3)3.6水(kg/m3)155坍落度(cm)20抗壓強度(Mpa)7d 2428 d 38

3.1.3 砼施工的控制要點

a.砼制備前，首先請計量部門對各種計量器具進行標定，使計量誤差控制在規(guī)范范圍內，施工時嚴格控制砼質量，使其和易性及可泵性滿足施工要求。在出料口進行坍落度檢測，合格后方可使用，嚴禁使用坍落度過大或過小的砼。對現場粗、細骨料的含水率加大檢測頻率，根據每天早中晚的氣候變化及時調整施工用水量，確保砼的施工質量。

b.砼澆筑前應對模板、鋼筋、預埋件及冷卻水管等進行檢查，同時應清理倉內的碎渣異物等，驗收合格后方可開始砼澆筑。

c.為防止砼離析，當砼自由落差高度超過2m時，應設置串筒或溜槽等措施，在串筒或溜槽出料口下方，砼堆積高度不應超過1m，超過1m的要及時攤平，分層振搗。

d.砼澆筑層厚宜為300mm～500mm的厚度，采取整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，應縮短澆筑時間，并在前層砼初凝前將次層砼澆筑完畢。當層間隔時間超過砼初凝時間時，層面應按施工縫處理。

e.砼澆筑時采用插入式振動棒振搗密實：其插入間距不應超過振動棒作用半徑的1.5倍，與側模應保持50mm～100mm距離，避開冷卻水管或監(jiān)控元件100mm左右，分層澆筑時應插入下層砼面50mm～100mm。必須將每一部位的砼振搗密實，具體表現為砼面無明顯沉降，不再翻泡，表面平坦、泛漿。

f.在砼澆筑過程中，必須及時清除砼表面的泌水。

g.砼初凝前宜采用二次振搗工藝，即在砼澆筑后即將凝固前，在適當的時間和位置給予再次振搗，以排除砼因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，增加砼的密實度，減少內部微裂縫和改善砼強度，提高抗裂性。砼澆筑面應及時進行二次抹壓處理。

3.1.4 現場砼澆筑溫度的檢測

在砼拌合之前，工地試驗室要對水泥、砂、石、水等原材的溫度進行量測，并記錄，必要時采取遮陽、加冰塊等降溫措施，降低并測量其出機溫度，嚴格控制砼的入模溫度，砼入模溫度不超過28℃。

本工程施工中采用泵送混凝土。

當澆筑溫度超過20℃標準控制溫度時，砼澆筑宜選在晚間20時后開盤，并嚴格控制砼原材料的溫度，水泥要求水泥廠家出廠前放置到規(guī)定溫度；砂、石料要采取遮陽、降溫等措施；拌和用水宜采取加冰塊降溫措施，使水在池內靜置12h～24h，以降低水的入模溫度。

3.2 埋設冷卻水管及其要求

混凝土放熱量較大，為降低混凝土開裂風險，減小混凝土內部溫度峰值和內外溫差，在承臺內部共計布設三層冷卻水管，循環(huán)冷卻水管采用Ф50mm的薄壁鋼管，層間距0.9m，水管水平間距1.0m，利用冷卻水的出水作為承臺上表面的蓄水養(yǎng)護，采取“外蓄內散”的綜合措施對承臺大體積混凝土進行溫度監(jiān)控。

3.2.1 冷卻水管布設方案如下

a中心設置一個進水口；

b每層設一個進出水管路；

c采用5cm鋼管，冷卻水管的接頭做好密封處理，冷卻水管連接完畢后需要進行壓水測試，確保管路不漏水；

d混凝土覆蓋到管開始通水；

e出水放到承臺上表面；

f表面蓄水20～30cm；

g施工結束后用不低于混凝土強度的水泥凈漿或砂漿對冷卻水管進行灌漿處理；

圖1 承臺冷卻水管布置圖（單位:cm）

3.2.2 冷卻水管使用及其管理

a.當砼澆筑標高超過某一層冷卻水管后即開始通水，各層砼溫度峰值過后即停止通水，通水流量應達到35L/min，通水時間根據測溫結果確定；

b.通水降溫時，進出口水的溫度差值宜小于或等于10℃，且水溫與內部砼的溫差宜不大于20℃；

c.利用冷卻水管排出的的降溫水在砼頂面蓄水保溫養(yǎng)護時，養(yǎng)護水溫度與砼表面溫度的差值應不大于15℃。

為保證冷卻系統(tǒng)正常工作，項目部安排專人負責，根據中交三航設計院的設計要求，選擇相適應的水泵，并備用1-2臺水泵，以確保的大體積砼溫控效果。

3.3 砼養(yǎng)護

砼的養(yǎng)護利于砼強度的增長，從而減少砼收縮裂縫起了重要的作用，因此在承臺頂面采用蓄水養(yǎng)護，側面下掛土工布，灑水養(yǎng)護，防止砼表面出現收縮裂縫。

3.4 施工現場承臺砼溫控監(jiān)測

3.4.1 溫度測試內容及測點布設

根據溫度量測結果，進行信息化施工，如實地反映砼溫控的實際效果，以便第一時間對出現異常情況采取有效措施，本項目在承臺砼中設置溫度測點。本次承臺溫控共需29支傳感器。測點設置按照砼澆筑體平面圖對稱軸線的半條軸線為測試區(qū)，在測試區(qū)內測點按平面分層設置。在砼澆筑體外表面上設置測點觀測混凝土外表面溫度。測點布設的典型位置如下：

a混凝土塊體中心位置；

b混凝土塊體對稱軸位置；

c混凝土表面5cm位置（代表表層混凝土溫度）；

d混凝土表面蓄水水溫；

e空氣中（環(huán)境溫度）；

3.4.2 現場量測及要求

砼澆筑后宜立即進行各項量測項目，并連續(xù)不間斷。砼的溫度量測，達到溫度峰值之前，每2h量測一次；溫度峰值出現后，每4h量測一次，持續(xù)5天，然后每天量測2次，一直到砼溫度基本穩(wěn)定。

3.4.3 量測所用儀器

本項目溫度量測采用大體積混凝土智能測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)由用戶計算機、計算機端監(jiān)測軟件、數據適配器（電源系統(tǒng)、數據收發(fā)）及電源傳輸線、現場數據采集器、傳感器組成，系統(tǒng)組成示意圖如下：

圖2 溫度監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖

4 內部溫度檢測結果

4.1 承臺中心位置的溫度變化情況

承臺澆筑層中心位置溫度24h左右比入模溫度升高近一倍，44h左右達到溫度最高值，持續(xù)近24h后開始下降，5-6d后逐漸趨向平穩(wěn)。

4.2 承臺邊緣溫度變化情況

本項目在岳陽市華容地區(qū)，施工時正是春季，最高氣溫達到16℃左右，最低氣溫下降至9℃左右，承臺邊緣溫度受氣溫影響較大。由于保溫措施比較完善，承臺砼四周溫度變化較小。砼內、表溫差始終在溫控標準的范圍內，故而砼表面末造成傷害。

4.3 冷卻水溫度情況及控制

冷卻水管通水時間為在承臺砼開始有溫度升高時即開始通水，砼的澆筑體的降溫速率不宜大于2℃/d，超過時時即停止通水。冷卻水管通水降溫起到了早期降低砼水化熱的峰值，從而減少承臺砼內表面溫差，對承臺砼早期裂縫的防治起了較好的作用。

5 結束語

華容河特大橋主墩承臺砼為大體積砼，在施工過程，由于施工管理精細化，即計量準確、溫控措施得當、施工組織合理、質量控制嚴格，經施工方、監(jiān)理方及監(jiān)控第方三方共同檢驗，主墩承臺并未出現有害的溫度裂縫，溫控效果較好，確保了工程質量。

[1]《華容河特大橋施工圖》（（MHTJ－25）蒙華荊岳段施橋-79）.

[2]《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南》（TZ203－2008、鐵總建設［2013］196號）.

[3]TB 10415－2003.鐵路橋涵工程施工質量驗收標準[S].

[4]《鐵路混凝土工程施工技術指南》（鐵建設［2010］241號）.

[5]《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB10424－2010、鐵總建設［2013］52號）.

[6]GB 50666－2011.混凝土結構工程施工規(guī)范[S].

[7]GB 50496－2009.大體積混凝土施工規(guī)范[S].

王廣生，性別；男，出生年月；1976.12，職稱；工程師，研究方向；路橋施工管理，工作年限；16年，畢業(yè)院校；南京工業(yè)大學。