趙勝

中鐵二十二局集團項目管理中心， 北京 100043

高等級大體積混凝土施工的溫度控制

趙勝

中鐵二十二局集團項目管理中心， 北京 100043

八渡南盤江特大橋的V形支撐設(shè)計為C48級混凝土，一次最大澆筑量為180.2m3，又是在高溫下施工，施工單位采取材料降溫、降低入模溫度、加強內(nèi)部熱量散發(fā)等多種措施，有效地控制了混凝土的溫度，成功防止了混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。

高等級混凝土；大體積灌注；防裂；溫度控制

1、工程概述

八渡南盤江特大橋，是南昆鐵路上具有90年代鐵路橋水平的4座重點橋梁之一，其主跨為一聯(lián)54m+2×90m+54m部分預(yù)應(yīng)力混凝土V形支撐連續(xù)梁。其V形支撐（見圖1）施工有以下特點：

圖1 V撐結(jié)構(gòu)示意圖

（1）V1、V2斷面尺寸較大；

（2）施工時當?shù)貧鉁剌^高，室外最高溫度達45℃；

（3）混凝土等級高，水泥用量大；（4）結(jié)構(gòu)的鋼筋多（達200kg/m3），混凝土的坍落度大。

從上述特點可以看出，V形支撐施工的主要問題，是防止由于溫度過高而引起混凝土的開裂。因此，我們對高溫條件下大體積高等級混凝土施工的溫度控制問題進行了試驗研究。

2、溫度對混凝土結(jié)構(gòu)的影響

2.1 造成混凝土溫度升高的原因

（1）水泥水化產(chǎn)生的水化熱使混凝土內(nèi)部溫度升高。根據(jù)現(xiàn)場實測，水泥水化熱引起的溫升可達50℃以上，溫升最顯著的時間是澆筑后3～5天，混凝土等級越高，需用的水泥越多，所產(chǎn)生的水化熱量也就越大。

（2）氣溫的升高從外部使混凝土溫度升高，在高溫條件下混凝土本身的溫度不易散失，這樣可使混凝土內(nèi)部的溫度高達90℃。

2.2 高溫對混凝土結(jié)構(gòu)的影響

由于混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期其強度和彈性模量都很低，對溫度變化引起的變形約束不明顯，但隨著齡期的增長，混凝土的強度和彈性模量都得以提高，對混凝土變形的約束則越來越大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時，便開始出現(xiàn)溫度裂紋。

氣溫的晝夜變化對混凝土的影響很大：白天氣溫高，使混凝土內(nèi)部的熱量不易散出，造成其本身的溫度過高，夜間氣溫降低，與混凝土之間形成很大的溫差，特別是溫度突降時，會使混凝土產(chǎn)生相當大的溫度應(yīng)力。

混凝土中80%的水分要蒸發(fā)，水分的蒸發(fā)則引起混凝土的收縮，在高溫下，水分蒸發(fā)很快，更容易引起干縮變形，加之拌和不勻和振搗不良，使混凝土內(nèi)粗細骨料、水泥分布不勻，密實度不等，因而其收縮系數(shù)也不相同，這樣在脆弱部分便可能產(chǎn)生開裂。

3、高溫下大體積高等級混凝土的溫度控制

在對混凝土與溫度的關(guān)系進行了上述分析之后，就可有針對性的采取措施來控制混凝土的溫度。我們是采取一降（降溫）二散（散熱）三保（保持溫差小于定值）的辦法，來控制混凝土內(nèi)外溫差，實踐證明這是防止混凝土開裂、保證V形支撐混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的必要手段。

表1 V撐混凝土的入模溫度

3.1 預(yù)冷原材料，降低混凝土的入模溫度

根據(jù)實驗室選定的C48級混凝土的配合比和對氣象資料的分析，求的混凝土的入模溫度，結(jié)果見表1。然后以此為依據(jù)對混凝土的原材料進行預(yù)冷，具體做法是：

（1）骨料降溫。在使用前2天用高壓冷水噴淋骨料，使之溫度降低。

（2）使用低溫水。附近的山泉水溫度較低，取之作為混凝土的拌和水。

（3）水泥防熱。拌和站的水泥棚要四周通風，保持棚內(nèi)陰涼；所用水泥均為出廠10天以后者。

（4）運輸機具降溫?；炷凛斔蛙嚒⒌醵返仍谑褂们熬扔美渌疀_洗降溫。

（5）澆筑混凝土前用冷水沖洗接灌混凝土面、鋼筋、模板，使其溫度降低。

采取上述措施后，使砂的溫度從40℃降到26℃，碎石從42℃降到25℃，水泥從31℃降到29℃，實測混凝土入模溫度為26.5℃，較計算值降低了12.4℃。

3.2 散發(fā)混凝土內(nèi)部熱量

經(jīng)計算，每mC48級混凝土的最終升溫可達95℃，因此，除采取外部降溫措施外，還需采取措施散發(fā)其內(nèi)部熱量。我們的做法是：在混凝土內(nèi)按圖2所示預(yù)埋ф200鋼管，通過冷水循環(huán)散發(fā)混凝土的水泥水化熱。鋼管要在混凝土澆筑前安裝好，并保證在混凝土澆筑過程中不上浮。循環(huán)水在混凝土澆筑后24小時加入，實驗員每6小時測溫1次，根據(jù)混凝土不同位置的溫度情況調(diào)整其循環(huán)水的循環(huán)周期。加循環(huán)水時應(yīng)注意，由于加水時混凝土內(nèi)部的溫度正值急劇上升期，為防止產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，應(yīng)控制水與混凝土的溫差不能太大。

圖2 混凝土的散熱管與測溫孔的平面布置

3.3 混凝土的澆筑與養(yǎng)護

澆筑混凝土應(yīng)分層進行，層后不宜大于30cm，且澆筑速度不能過快，以利其熱量的散發(fā)，保持溫度均勻。

混凝土澆筑完后3小時需覆蓋并灑水養(yǎng)護，這樣可以避免早期受太陽直接照射，晴天能降溫保濕，夜間、風天又能保持混凝土表面的溫度，起到減小內(nèi)外溫差的作用。

3.4 溫度控制

混凝土內(nèi)部與表面、混凝土表面與環(huán)境溫度的差值一般應(yīng)控制在20℃以內(nèi)，如果經(jīng)過計算和試驗確認混凝土有“足夠”的抗裂強度時，可將上述溫度控制在25～30℃。

3.5 拆模

高溫環(huán)境下，高等級大體積混凝土結(jié)構(gòu)的拆模時間，除考慮強度外，還要考慮氣溫等因素，即拆模時混凝土內(nèi)外的溫差不能太大，一般以氣溫與混凝土表面、混凝土表面與內(nèi)部的溫度差的總和小于20℃為原則。拆模后需繼續(xù)掛單層麻袋進行灑水養(yǎng)生21天。

4、結(jié)語

八渡南盤江特大橋的3個V形支撐，共澆筑C48級混凝土2003m，其中5#、6#、7#墩的V1和V2段施工時正值高溫季節(jié)，由于我們采取了上述措施，拆模后混凝土的表面光潔無裂紋，受到各級領(lǐng)導(dǎo)的好評。因此，筆者認為所采取的防裂措施是成功的，為今后在高溫下進行大體積、高等級、高坍落度的混凝土施工積蓄了寶貴的經(jīng)驗。

[1]鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范

[2]鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗收標準

[3]馬寶林.高墩大跨連續(xù)鋼構(gòu)橋. 人民交通出版社，2001

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.031

趙勝 畢業(yè)院校：蘭州交通大學(xué)橋梁工程專業(yè)最高學(xué)歷：本科 職稱：高級工程師。