張其分

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

大體積混凝土施工中通水冷卻智能溫度控制技術(shù)

張其分

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

主要根據(jù)本工程制定大體積混凝土澆筑過(guò)程中溫度監(jiān)測(cè)的控制方案和控制溫度變化引起的收縮裂縫的施工技術(shù)措施，希望能為類似工程帶來(lái)指導(dǎo)和借鑒的作用。

大體積混凝土；澆筑；溫度控制；監(jiān)測(cè)方案

1 工程概況

平塘特大橋?yàn)橘F州省余慶至安龍高速公路平塘至羅甸段施工中的重點(diǎn)控制性工程，其中15號(hào)主塔塔高320 m(不含承臺(tái)高度)，主跨為550 m的疊合梁斜拉橋；承臺(tái)長(zhǎng)40.8 m、寬27.4 m、高8 m，設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C40，承臺(tái)混凝土澆筑總方量共計(jì)8 943.4 m3，為大體積混凝土施工。

2 大體積混凝土的測(cè)溫目標(biāo)

2.1 測(cè)溫系統(tǒng)基本要求

(1)溫度傳感器采用的技術(shù)要求。

①溫度傳感器的測(cè)量溫度的相對(duì)誤差在0.3 ℃以內(nèi)；

②必須采用浸水24 h的溫度傳感器進(jìn)行安裝；

③溫度傳感器的絕緣性能必須優(yōu)良。

(2)信號(hào)傳感器的技術(shù)要求。

①記錄的溫度誤差在±0.5 ℃以內(nèi)；

②測(cè)溫儀器可與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)，并且具有自動(dòng)記錄的功能，對(duì)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行時(shí)時(shí)傳輸；

③信號(hào)傳感器的干擾性能要強(qiáng)，尤其是抗電磁信號(hào)干擾的能力；

④測(cè)溫儀表的性能和質(zhì)量要滿足工程施工階段測(cè)試的要求。

2.2 大體積混凝土塊體溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

(1)在大體積混凝土塊的平面圖的對(duì)稱軸的一半作為溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)溫區(qū)，測(cè)點(diǎn)在測(cè)溫區(qū)內(nèi)按平面布置；

(2)根據(jù)本工程的實(shí)際特點(diǎn)和溫度控制的要求確定溫度監(jiān)測(cè)位置與溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。

(3)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量不少于2處，布置在平面對(duì)稱軸的一半線上；

(4)在澆筑塊體厚度的方向上，在每一位置點(diǎn)上至少設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn)；

(5)根據(jù)工程的實(shí)際需要布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)數(shù)量；

(6)以澆筑混凝土外表向內(nèi)50 mm的范圍的溫度當(dāng)作混凝土塊體外表溫度。把混凝土塊體的底表面以上50 mm范圍的溫度當(dāng)作準(zhǔn)混凝土塊體底表面溫度。

根據(jù)本工程的實(shí)際特點(diǎn)布置的溫度監(jiān)控點(diǎn)如下：將每一次澆筑混凝土的承臺(tái)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)監(jiān)控區(qū)，溫度監(jiān)控區(qū)按照混凝土施工的平面大小設(shè)定為五個(gè)區(qū)域，把劃分的各個(gè)區(qū)域設(shè)定為一個(gè)測(cè)試溫度區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域的截面設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，在檢查區(qū)域的縱向上圈定3個(gè)斷面，并在指定的斷面上設(shè)置一個(gè)監(jiān)控溫度的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如圖1所示)。

圖1 測(cè)溫點(diǎn)布置圖

對(duì)每個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行A、B、C、D、E編號(hào)，A取在平面對(duì)角線的交點(diǎn)處，在測(cè)區(qū)平面的中部；B測(cè)區(qū)取短軸上距側(cè)模的距離為500 mm，在側(cè)邊附近。C測(cè)區(qū)在長(zhǎng)半軸上的1/4的點(diǎn)上，距中心測(cè)區(qū)A距離為長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2，角位置處的測(cè)區(qū)D在長(zhǎng)軸上與角點(diǎn)距離為1 000 mm；E測(cè)區(qū)在長(zhǎng)半軸上的1/4的點(diǎn)上，距中心測(cè)區(qū)A距離為長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2，在每個(gè)測(cè)區(qū)都布置3個(gè)傳感器。

2.3 測(cè)溫制度

(1)在混凝土澆筑的過(guò)程中及混凝土澆筑完成后的7 d，每?jī)尚r(shí)測(cè)定一次，在澆筑完成7 d以后每4 h測(cè)試一次，在澆筑完成14 d以后每8 h測(cè)試一次，在后期的監(jiān)測(cè)中，每天監(jiān)測(cè)一次。

(2)根據(jù)本工程的實(shí)際特點(diǎn)，本次監(jiān)測(cè)的時(shí)間是從混凝土澆筑完成后10 h開(kāi)始進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)工作，每2 h測(cè)試一次，總共監(jiān)測(cè)14 d?？筛鶕?jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)的調(diào)整。

(3)澆筑施工時(shí)每隔8 h進(jìn)行監(jiān)測(cè)混凝土入模的溫度，并做好相應(yīng)的記錄工作。

2.4 溫度控制指標(biāo)

根據(jù)混凝土澆筑溫度、配合比、結(jié)構(gòu)尺寸，控制溫峰過(guò)后混凝土的降溫速率、混凝土里外溫差等的原則，一般情況見(jiàn)表1。

表1 溫控指標(biāo)不大于下列數(shù)值

3 混凝土循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

3.1 冷卻水管布置方法

管徑采用 Φ48×2.5 mm，水平方向上管冷中心距基本控制在1 m 左右；高度方向上，底層管冷距離底面或分層面高0.5 m，其上管冷豎向中心距為0.7 m；為充分降溫，層與層之間管冷走向垂直，即上下層管冷呈井字型布置；采用鋼筋點(diǎn)焊的方法固定冷卻管，嚴(yán)禁焊接在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)有的鋼筋的位置，必要的情況下可以幫著在上面；安裝固定好循環(huán)水冷卻管后，采用通水的方法檢驗(yàn)管道的密實(shí)性，嚴(yán)禁冷卻水滴到混凝土中，影響混凝土的澆筑質(zhì)量。在底板水平的方向上沒(méi)層均布置循環(huán)系統(tǒng)2個(gè)，按照混凝土澆筑的過(guò)程分層次通水循環(huán)，降低混凝土產(chǎn)生的溫度，防止裂縫的產(chǎn)生。

3.2 冷卻水溫度控制

(1)冷卻水的溫度和混凝土內(nèi)部的溫差必須在20 ℃的范圍內(nèi)；

(2)確保澆筑混凝土的降溫的速率不大于2 ℃；

(3)在混凝土澆筑完成后的24 h，進(jìn)口與冷卻水出口的溫差不應(yīng)大于10 ℃；

(4) 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的為4 h進(jìn)行調(diào)整進(jìn)出水方向。

(5)各分層間的混凝土冷卻水的上下之間的冷卻水進(jìn)出方向應(yīng)保持反向。

(6)利用對(duì)水箱溫度進(jìn)行調(diào)整和保證循環(huán)水的流速來(lái)確保溫差準(zhǔn)確，確保冷卻效率。

(7)確保澆筑混凝土的降溫的速率不大于2 ℃可以有效減少溫度裂縫?？衫脤?duì)水箱溫度進(jìn)行調(diào)整和保證循環(huán)水的流速來(lái)確保溫差準(zhǔn)確來(lái)保證控制混凝土的降溫速率。

4 控制溫度與收縮裂縫的技術(shù)措施

4.1 降低水泥水化熱

(1)選擇水化熱低或水化熱中等的水泥拌和混凝土。

(2)利用混凝土澆筑完成后后期強(qiáng)度，降低混凝土每立方米中使用的水泥。

(3)采用粗骨料，盡量選擇粒徑比較大、有良好級(jí)配的粗骨料拌和混凝土；混凝土摻加適當(dāng)?shù)臏p水劑和緩凝劑，改善混凝土和易性以達(dá)到降低水化熱的目的。

(4)預(yù)埋冷卻水管達(dá)到強(qiáng)制降溫的目的。

4.2 降低混凝土的入模溫度

(1)選擇澆筑大體積混凝土的天氣要適宜，避開(kāi)氣溫較高的天氣進(jìn)行澆筑，骨料同時(shí)要采取必要的降溫措施。

(2)在混凝土中加入適當(dāng)?shù)木從齽?/p>

(3)采取必要的通風(fēng)和散熱措施加快混凝土入模時(shí)混凝土入模時(shí)的熱量的散失。

4.3 加強(qiáng)施工中的溫度控制措施

(1)混凝土澆筑完成后要加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，采用緩慢降溫的方法以降低溫度驟變引起的溫度應(yīng)力。夏天施工要做好保濕防曬措施，冬天施工要做好保溫措施，防止溫度驟變引起溫度應(yīng)力。

(2)增加混凝土養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，這樣可以減慢混凝土降溫的速度，利用混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)。

(3)采用信息化控制的方法加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)的管理，根據(jù)監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。

(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況組織施工，避免大量的混凝土堆積。

4.4 改善約束條件，減少溫度應(yīng)力

按照分塊澆筑或者分層澆筑的方法澆筑混凝土，合理的設(shè)置施工縫或后澆帶以改善混凝土的約束情況，確定適宜的澆筑長(zhǎng)度以減少溫度應(yīng)力。

4.5 提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度

(1)選擇級(jí)配良好的粗骨料，在澆筑的過(guò)程中加強(qiáng)振搗，確?；炷帘徽駬v密實(shí)以減少混凝土的收縮變形。

(2)拌制混凝土采用多次投料的方法，添加引氣劑，振搗過(guò)程中要確定振搗在振搗棒的作用范圍內(nèi)，杜絕混凝土泌水情況的發(fā)生，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

(3)配置適當(dāng)?shù)臏囟扰浣詈托毕驑?gòu)造配筋于基礎(chǔ)內(nèi)，這樣可以改善應(yīng)力集中，減少混凝土開(kāi)裂。

[1] 朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2012.

[2] 管俊峰，朱曉旭，林鵬，等.特高拱壩懸臂高度個(gè)性化控制的分析研究[J].水利學(xué)報(bào)，2013，44(1)：97-103 .

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2017-04-28

張其分(1984-)，女，貴州貴陽(yáng)人，工程師，研究方向：交通土建。

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