探討公路橋梁項(xiàng)目承臺(tái)大體積混凝土施工溫控技術(shù)

李洪

摘要 混凝土施工溫度控制關(guān)系到公路橋梁大體積混凝土施工質(zhì)量，如控制不當(dāng)，容易出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的病害，影響建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量?；诖宋恼乱阅匙卮髽蛄撼信_(tái)施工的工程實(shí)踐為依托總結(jié)了施工階段的溫度控制方案，具體包括：篩選具有良好特性原料，充分發(fā)揮粉煤灰的優(yōu)勢(shì)，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行分層澆筑;設(shè)置循環(huán)式水冷卻管道，做好混凝土養(yǎng)護(hù);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，合理增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間，實(shí)施了施工前、中、后期的全過(guò)程溫度監(jiān)控。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行溫度監(jiān)控，采用適當(dāng)?shù)臏乜丶夹g(shù)，使各項(xiàng)溫控指標(biāo)要求達(dá)標(biāo)，對(duì)大體積混凝土裂縫防控具有重要的作用。

關(guān)鍵詞 橋梁工程;承臺(tái)大體積混凝土;溫控技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào) U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0077-03

0 引言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)是指最小直徑為1 m以上的混凝土，澆筑時(shí)水泥水化形成的熱量易積聚在大體積混凝土中難以散發(fā)，導(dǎo)致了內(nèi)部和外部溫差大，引起結(jié)構(gòu)裂縫[1]。基于此，該文對(duì)大體積混凝土的溫度調(diào)控方法進(jìn)行深入分析和探討，具有重要的工程實(shí)踐意義。

1 工程概況

結(jié)合某大型橋梁承臺(tái)工程施工實(shí)踐，進(jìn)行大體積混凝土施工溫度控制探究，橋梁以空心墩為主墩，采取灌注樁基礎(chǔ)，橋梁承臺(tái)由C30混凝土澆筑而成，為實(shí)心混凝土結(jié)構(gòu)，承臺(tái)之間相互連接，尺寸均為23.3 m×19.3 m×

5.1 m，土方量均為2 231 m3，總計(jì)6 693 m3，單個(gè)承臺(tái)混凝土方量為2 112 m3，總計(jì)6 334 m3，屬典型的大體積混凝土施工。

2 承臺(tái)大體積混凝土溫控方案

2.1 原材料選擇和混凝土配合比優(yōu)化

減少混凝土水化熱是降低混凝土內(nèi)外溫差的一種行之有效的措施，通過(guò)調(diào)節(jié)混凝土最佳配合比可達(dá)到目的：

（1）通過(guò)多組對(duì)比試驗(yàn)確定合理的水泥型號(hào)、外加劑成分和摻加比例，堅(jiān)持“強(qiáng)度合格”原則，盡量減少澆筑時(shí)水泥水化產(chǎn)生的熱量，經(jīng)試驗(yàn)改進(jìn)后的混凝土原材料、配合比如表1所示。

（2）與其他混凝土澆筑方式比較，泵送混凝土具有施工方便、效率高、勞動(dòng)力少等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)和易性、粘結(jié)性的要求也較高，需初始坍落度>18 cm，初凝時(shí)間在18～22 h內(nèi)，該橋承臺(tái)的C30混凝土配合比如表2所示。

2.2 承臺(tái)大體積混凝土分層澆筑措施

合理的施工技術(shù)。保證了混凝土澆筑的質(zhì)量。在施工過(guò)程中，采取了全面分層和斜面分層的方法，既能解決混凝土的初期散熱問(wèn)題，又能有效地減小混凝土的內(nèi)外溫差：

（1）全面分層法，一般是沿著建筑物的外側(cè)進(jìn)行，在第一層混凝土澆筑完畢之后，再進(jìn)行二次澆筑[2]。

（2）斜面分層法，多用于混凝土構(gòu)件厚度不超過(guò)其長(zhǎng)度1/3的情況，在施工過(guò)程中，斜坡的坡度應(yīng)小于1/3，示意圖如圖1所示。

（3）該橋梁承臺(tái)底部厚3 m、頂部厚2 m，分別進(jìn)行斜面分層澆筑、全面分層澆筑。

2.3 承臺(tái)冷卻管埋設(shè)及控制要求

大尺寸承臺(tái)結(jié)構(gòu)通常是一次澆筑，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置冷卻管，通過(guò)熱循環(huán)加速熱量散發(fā)，從而達(dá)到控制溫度的目的，配合混凝土組分優(yōu)化可以有效控制大體積混凝土施工溫度，減小大體積混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差：

（1）安裝在承臺(tái)上的冷卻管道選擇直徑為50*

2.5 mm的焊管，為了防止在混凝土中設(shè)置冷卻管道太長(zhǎng)而導(dǎo)致堵塞，通過(guò)單獨(dú)設(shè)置單層冷卻管來(lái)達(dá)到水循環(huán)[3]。

（2）承臺(tái)上共布置了4層冷卻管，可以通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水量的方式，對(duì)混凝土內(nèi)結(jié)構(gòu)的溫差進(jìn)行有效控制[4]。

（3）大體積混凝土承臺(tái)內(nèi)部冷卻管布設(shè)見(jiàn)圖2。

2.4 承臺(tái)大體積混凝土的合理養(yǎng)護(hù)

做好大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是確保施工質(zhì)量、避免裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。初期混凝土容易發(fā)生干縮開(kāi)裂，這是因?yàn)樵诔跗陴B(yǎng)護(hù)不充分的情況下，混凝土的水分蒸發(fā)速度與水泥顆粒水化反應(yīng)發(fā)生速度差異較大，導(dǎo)致水分過(guò)快丟失，水泥顆粒無(wú)法進(jìn)行充分的水化反應(yīng)，影響水泥顆粒結(jié)晶效果，導(dǎo)致了混凝土的強(qiáng)度不夠，因內(nèi)外溫差變形產(chǎn)生干縮縫。所以，需要做好大體積混凝土的外表濕潤(rùn)。

（1）溫控是一項(xiàng)重要的護(hù)措施，通常采取內(nèi)外相結(jié)合的方法。在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，通常采用冷卻水循環(huán)的方法，以減少因水化反應(yīng)而產(chǎn)生的升溫，從而達(dá)到溫控目的，也叫降溫法[5];在混凝土的外部，采用塑料薄膜、麻袋、泡沫板等保溫材料，減少大體積混凝土構(gòu)件的表面與外界的熱交換，實(shí)現(xiàn)“降內(nèi)溫，保外溫”的目的，防止出現(xiàn)溫度裂縫。

（2）結(jié)合施工實(shí)踐，合理增加混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。該橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工時(shí)間為冬季，外部環(huán)境溫度較低，水泥水化反應(yīng)較慢，因此，須增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間，確保水化反應(yīng)充分發(fā)生，保證混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)[6]。且水分流失迅速，須達(dá)到一定的溫濕度，以確?；炷翗?gòu)件表面濕潤(rùn)。結(jié)合養(yǎng)護(hù)實(shí)際情況確定合理的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以不低于21天為宜。此外，在施工過(guò)程中，混凝土的強(qiáng)度必須大于2.5 MPa，才能滿(mǎn)足附加荷載要求，避免載荷影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（3）拆模時(shí)間要合理。在拆除模板前，應(yīng)先測(cè)定混凝土的強(qiáng)度以及周?chē)h(huán)境與結(jié)構(gòu)物表面溫度，強(qiáng)度指標(biāo)需大于10 MPa，溫度不大于20 ℃的情況下，方可進(jìn)行模板拆卸[7]。在拆除模板時(shí)，應(yīng)注意對(duì)結(jié)構(gòu)物表面的完整性保護(hù)，在拆模期間和拆模后，注意對(duì)模板進(jìn)行保溫處理，并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

3 承臺(tái)混凝土溫度監(jiān)測(cè)

加強(qiáng)施工期間的溫度監(jiān)控，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，過(guò)程如下：

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及基本要求

溫度監(jiān)測(cè)主要包括環(huán)境溫度、混凝土溫度兩部分：

（1）環(huán)境溫度;主要包括施工現(xiàn)場(chǎng)大氣溫度、季節(jié)溫差等。

（2）混凝土溫度：對(duì)施工前、中、后的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。包括澆筑前的溫度、入模溫度、澆筑溫度、澆筑后的溫度變化;澆筑完成后，以溫度參數(shù)為養(yǎng)護(hù)時(shí)間的確定依據(jù)，并及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施[8]。

3.2 承臺(tái)混凝土溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)目前大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程中對(duì)大體積混凝土溫控指標(biāo)的要求，根據(jù)實(shí)際情況，提出了以下幾種混凝土的溫度指標(biāo)：

（1）嚴(yán)格控制原材料的入模溫度，通常為5～28 ℃。

（2）內(nèi)溫峰值≤75 ℃，其與入模溫度的差值需≤50 ℃。

（3）整個(gè)承臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外溫差不得超過(guò)25 ℃。

（4）冷卻期的冷卻速度，不能大于2 ℃/d。

（5）在冷卻期，進(jìn)、出水口處的溫度差不能大于10 ℃。

（6）拆模階段確保橋梁承臺(tái)混凝土表面溫度及外界環(huán)境溫度差不超過(guò)20 ℃。

3.3 承臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

為了提高監(jiān)控效率，在1/4的結(jié)構(gòu)部位布置了溫度傳感器，采用縱向分層布置，各測(cè)點(diǎn)位置需分布均勻。同時(shí)須重點(diǎn)布置在整個(gè)承臺(tái)結(jié)構(gòu)的核心部位[9]。

4 溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

根據(jù)各層測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，相關(guān)溫控測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析如下：

（1）承臺(tái)混凝土的溫度變化表現(xiàn)出初期快速升高，通常在2～3天內(nèi)出現(xiàn)溫峰，然后迅速降低，結(jié)構(gòu)體各層斷面平均最高溫度為39.10～56.10 ℃。

（2）從測(cè)量點(diǎn)的分布角度可知，隨著距離中心越近，溫度升高的幅度越大，說(shuō)明內(nèi)部的水化熱反應(yīng)越激烈。由于其產(chǎn)生的熱量較大，而且不容易揮發(fā)，所以其溫升非常明顯，因此加強(qiáng)對(duì)混凝土核心區(qū)域的溫度監(jiān)控非常必要[10]。

（3）混凝土各層最大內(nèi)表面溫差為18.4～24.10 ℃，符合溫控標(biāo)準(zhǔn)不大于25 ℃的指標(biāo)要求。

（4）混凝土構(gòu)件內(nèi)部溫度最高達(dá)41.30～59.50 ℃，但并未超出75 ℃允許范圍，且最高溫度持續(xù)時(shí)間短。

5 結(jié)論

綜上所述，作為大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施，溫度控制措施主要包括采取合理的混凝土配合比、合理安排澆筑順序、采用保溫材料減少混凝土內(nèi)外溫差、設(shè)定合理的澆筑時(shí)間，同時(shí)運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整，從而保證施工質(zhì)量。該工程實(shí)踐論證了大體積承臺(tái)施工階段，溫度控制在合理范圍內(nèi)，沒(méi)有發(fā)生溫度裂縫現(xiàn)象，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，所采用的溫控技術(shù)對(duì)類(lèi)似工程建設(shè)有一定的借鑒意義。

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