淺析橋梁大體積混凝土澆筑過(guò)程的溫控防裂措施

陳懷彬

摘 要 橋梁大體積混凝土施工中最重要的環(huán)節(jié)就是控制好混凝土的水化熱溫度，澆筑過(guò)程中建立完善的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以指導(dǎo)混凝土的澆筑及后期養(yǎng)生拆模采取相應(yīng)的溫控防裂措施，以減少混凝土形成有害裂縫的可能性，本文通過(guò)實(shí)際施工案例簡(jiǎn)單分析了具體施工中所遇到的環(huán)境及采取相應(yīng)的措施，為大體積混凝土施工提供一種思路及解決方案。

關(guān)鍵詞 大體積混凝土;澆筑過(guò)程;溫控防裂

1橋梁大體積混凝土的定義及施工技術(shù)要求

1.1 大體積混凝土的定義

橋梁工程中的大體積混凝土是指：現(xiàn)場(chǎng)澆筑的最小邊尺寸為1～3m且必須采取措施以避免水化熱引起的溫差超過(guò)25℃的混凝土稱(chēng)為大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土澆筑的施工技術(shù)要求

（1）大體積混凝土的澆筑應(yīng)在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行?；炷寥肽Ｇ暗哪０迮c鋼筋溫度以及附近的局部氣溫均不應(yīng)超過(guò)40℃，混凝土的澆筑溫度不宜高于28℃。冬天澆筑混凝土的入模溫度應(yīng)不低于10℃。

注：混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，在混凝土50～100mm深處的溫度。

（2）混凝土用料應(yīng)遮蓋，避免日光曝曬，并用冷卻水?dāng)嚢杌炷?，以降低入倉(cāng)溫度。必要時(shí)，在混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻管通水冷卻。

（3）加強(qiáng)內(nèi)外溫度觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫差超過(guò)規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取有效措施，進(jìn)行處置。

（4）還應(yīng)采取其他降低內(nèi)外溫差的措施[1]。

2案例項(xiàng)目概況

G50S滬渝高速重慶至涪陵段，梨香溪特大橋主墩承臺(tái)采用左右幅共用一個(gè)整體承臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，承臺(tái)尺寸為18.7m（縱向）×28.7m（橫向）×4m（高度），混凝土設(shè)計(jì)為C40，每個(gè)承臺(tái)的澆筑方量為2683.5m3。承臺(tái)位于長(zhǎng)江支流梨香溪河兩岸的階地上，施工時(shí)間為當(dāng)年7月份。

3大體積混凝土澆筑的溫控防裂分析及措施

3.1 混凝土施工的溫控防裂條件分析

（1）該承臺(tái)內(nèi)鋼筋布置較多，不適宜分塊澆筑，宜采用整體一次性澆筑完成。

（2）為保證溫控需要，混凝土所需原材料需嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)場(chǎng)，并建立遮陽(yáng)雨棚，在混凝土開(kāi)拌前購(gòu)買(mǎi)冷卻冰塊放入拌合水中。

（3）鋼筋綁扎時(shí)除按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行冷卻水管的布置外，對(duì)承臺(tái)核心區(qū)域（兩主墩墩身正下方）進(jìn)行冷卻水管的加密布置。各冷卻水管單獨(dú)設(shè)置進(jìn)水口和排水口，利用階地條件在高處設(shè)置高位水箱供水，配置兩臺(tái)高揚(yáng)程大流量的水泵向水箱供水。

（4）承臺(tái)模板采用大塊鋼模板，外加棉氈覆蓋。

（5）采購(gòu)HTSY-B大體積混凝土溫度測(cè)試儀對(duì)承臺(tái)內(nèi)部溫度進(jìn)行量測(cè)和監(jiān)控。承臺(tái)外部利用便攜式紅外測(cè)溫儀進(jìn)行溫度測(cè)量。

（6）養(yǎng)生期直至拆模前的養(yǎng)生方式采取塑料薄膜覆蓋，接入冷卻水管出口的熱水進(jìn)行灌水養(yǎng)生。

3.2 混凝土澆筑過(guò)程的溫控防裂措施實(shí)施

（1）混凝土澆筑采用分層法澆筑：承臺(tái)采用2臺(tái)泵車(chē)從左到右，循環(huán)逐層覆蓋的方式澆筑，根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然流淌形成坡度的特點(diǎn)采用“薄層覆蓋，循序推進(jìn)”。每層澆筑厚度約為40cm。利用層面散熱減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應(yīng)力。

（2）采用二次振搗工藝：混凝土澆筑采用二次振搗工藝，排除混凝土因泌水在粗骨料及水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，并防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，提高混凝土抗裂性能。

（3）冷卻水管按設(shè)計(jì)從基底以上70cm開(kāi)始布設(shè)，共設(shè)5層、豎向間距90cm，其中第二、四層的布置方向是在第一、三、五層的基礎(chǔ)上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180o布置的，在主墩墩身正下方的18.5m（橫向）×10m（縱向）范圍設(shè)置加密冷卻水管層。

（4）溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)均衡布置：溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍以承臺(tái)平面內(nèi)兩條對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)的一半對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)為測(cè)溫區(qū)，并在該區(qū)域內(nèi)呈平面布置;在承臺(tái)平面對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)的半條對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)，按面積控制，承臺(tái)范圍內(nèi)垂直埋設(shè)共9根監(jiān)測(cè)熱電耦補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn);熱電耦補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與微機(jī)數(shù)據(jù)采集儀相連，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由采集儀處理打印。從混凝土開(kāi)始澆筑起，進(jìn)行混凝土溫度測(cè)試，每小時(shí)提供一份溫度監(jiān)控報(bào)表，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示混凝土內(nèi)表溫差接近25℃并有上升趨勢(shì)時(shí)，及時(shí)報(bào)警。溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如下圖：

注：兩軸相交點(diǎn)位置的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)于第一層冷卻水管下，其余的兩個(gè)方向的四個(gè)點(diǎn)沿兩軸向外依次埋設(shè)于第二至第五層冷卻水管下。

（5）混凝土內(nèi)部的溫度監(jiān)控：當(dāng)承臺(tái)澆筑達(dá)到覆蓋第一層冷卻水管后，即可開(kāi)機(jī)進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)，每小時(shí)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)收集對(duì)比。當(dāng)混凝土內(nèi)溫度超過(guò)混凝土表面溫度20℃時(shí)，立即開(kāi)通第一層冷卻循環(huán)水對(duì)混凝土內(nèi)部進(jìn)行降溫，溫度控制應(yīng)達(dá)到以下要求：已澆筑混凝土的里表溫差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度） 不宜大于25℃;已完混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d;混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。如此反復(fù)循環(huán)直至澆筑完承臺(tái)的全部混凝土，全部開(kāi)通9個(gè)點(diǎn)的溫度監(jiān)測(cè)，并依次完成冷卻水的通水降溫。

3.3 混凝土澆筑完成后的溫控防裂措施實(shí)施

（1）根據(jù)各測(cè)點(diǎn)收集的混凝土內(nèi)部溫度情況，利用水泵調(diào)整水箱的水位和冷卻水管進(jìn)口閥門(mén)控制水流，以達(dá)到混凝土內(nèi)部溫度的控制。

（2）利用紅外測(cè)溫儀測(cè)量出水口溫度及混凝土表面溫度，與測(cè)溫儀收集的內(nèi)部溫度進(jìn)行對(duì)比，確保溫度監(jiān)控系統(tǒng)工作正常，且控制混凝土里表溫差不超過(guò)25℃。

（3）待承臺(tái)混凝土表面泌水快風(fēng)干時(shí)，由人工用塑料薄膜對(duì)承臺(tái)表面進(jìn)行覆蓋，把冷卻水管出口的熱水灌入塑料薄膜上，任由熱水從四周模板的覆蓋棉氈滲出，這樣確保整個(gè)承臺(tái)混凝土均在熱水下養(yǎng)生，同時(shí)縮小混凝土里表的溫差，保證了混凝土里表溫差不超過(guò)25℃。

（4）溫度監(jiān)測(cè)頻率一直按每小時(shí)一次進(jìn)行收集，直到混凝土內(nèi)部溫度連續(xù)穩(wěn)定開(kāi)始下降后，改為每?jī)尚r(shí)收集一次，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境氣溫的溫差小于25℃后改為每天收集一次，直至養(yǎng)生期滿(mǎn)足規(guī)范要求且混凝土里表溫差不超過(guò)25℃后方可進(jìn)行拆模。

4溫控防裂的效果及注意事項(xiàng)

梨香溪特大橋的兩個(gè)主墩承臺(tái)（P10、P11號(hào)承臺(tái)）均采用了這種溫度監(jiān)控量測(cè)體系進(jìn)行指導(dǎo)施工，拆模后通過(guò)技術(shù)人員詳細(xì)檢查兩個(gè)承臺(tái)混凝土均未發(fā)現(xiàn)有明顯的裂縫，并一次性通過(guò)驗(yàn)收進(jìn)入下一步的施工工序。經(jīng)濟(jì)上只增加購(gòu)置了一套大體積混凝土溫度測(cè)試儀，耗材則需要重復(fù)購(gòu)買(mǎi)監(jiān)測(cè)熱電耦補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，每次攤銷(xiāo)成本不足千元，但切實(shí)解決了大體積混凝土溫縮裂縫的施工難題，有很好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

雖然兩次大體積混凝土澆筑均取得了很好的效果，但施工過(guò)程也有一些瑕疵需要引起注意：

（1）混凝土的升溫理論計(jì)算和實(shí)際監(jiān)測(cè)偏差較大。（理論升溫參考《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》計(jì)算公式及相應(yīng)表格取值）。導(dǎo)致模板檁條及加勁肋設(shè)計(jì)對(duì)溫度計(jì)算不足，P10號(hào)承臺(tái)底部模板有局部變形現(xiàn)象，P11號(hào)承臺(tái)增設(shè)了加勁肋才解決了模板變形問(wèn)題。

（2）對(duì)混凝土至鋼管再到冷卻水的熱交換過(guò)程理解簡(jiǎn)單，以至于當(dāng)溫升過(guò)快時(shí)對(duì)策簡(jiǎn)單，只能采取加大水壓和水流速度來(lái)解決，沒(méi)能事前備降溫冰塊。

5結(jié)束語(yǔ)

就大體積混凝土的溫度控制而言，其核心就是解決混凝土里表溫差不大于25℃的問(wèn)題。我們?cè)诮鉀Q了原材料的問(wèn)題、解決了拌合降溫問(wèn)題、解決了開(kāi)盤(pán)澆筑時(shí)間問(wèn)題之后，再建立一套完善的溫度監(jiān)控量測(cè)體系，根據(jù)監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)分析來(lái)指導(dǎo)施工中采取相應(yīng)對(duì)策不失為一種實(shí)用方案，為徹底解決大體積混凝土有害裂縫，提高施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 解雄越.大體積混凝土的溫控措施及應(yīng)用[J].山西水利科技，2003，（4）：29-31.