鐵留江·俊軍曼

文章以G579庫車至拜城至玉爾滾公路一期工程大橋工程為背景，分析了大體積承臺(tái)混凝土裂縫成因，提出了大體積承臺(tái)溫控設(shè)計(jì)方案，采用了調(diào)整混凝土配比、控制施工溫度、冷卻水處理和后期養(yǎng)護(hù)等措施對(duì)夏季施工時(shí)承臺(tái)溫度進(jìn)行控制。通過一系列溫度控制措施，在外界溫度平均在28 ℃的情況下，混凝土的內(nèi)部最高溫度沒有超過60 ℃，對(duì)降低混凝土溫度效果較好，使混凝土的溫度得到了很好的控制，承臺(tái)未發(fā)生開裂跡象。

大體積承臺(tái);溫控設(shè)計(jì)方案;溫度控制措施;溫度變化

U443.25A321063

0?引言

G579庫車至拜城至玉爾滾公路一期工程主線全長(zhǎng)31.946 km，路線走向由東向西，線位總體與S307線縱向伴行，連接線全長(zhǎng)19.606 km，主線和連接線全長(zhǎng)共計(jì)51.552 km。G579庫車至拜城至玉爾滾公路一期工程大橋承臺(tái)大體積混凝土，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。該承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為（12.5×8.1×2.3） m，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，承臺(tái)鋼筋含量為

12 334.53 kg，該承臺(tái)的混凝土總方量為240.753 m3。本文以該工程為例，分析橋梁大體積承臺(tái)混凝土溫度裂縫成因與控制措施。

1?混凝土裂縫成因及防治措施

大體積承臺(tái)混凝土施工過程中，在內(nèi)因（水化溫度、彈性模量）或者外因（氣溫、濕度、風(fēng)速）、施工工藝等多種因素變化的情況下，可能產(chǎn)生3類裂縫：表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫[1]。大體積承臺(tái)通過控制溫度變化達(dá)到抑制混凝土裂縫開裂發(fā)展的目的，其機(jī)理主要為控制大體積承臺(tái)的溫度拉應(yīng)力小于同標(biāo)號(hào)混凝土相應(yīng)齡期時(shí)的抗拉強(qiáng)度。因此控制大體積混凝土溫度的方法主要有：優(yōu)化混凝土的配合比提升混凝土的抗裂性能;采取合理措施控制環(huán)境溫度與混凝土自身溫度;降低大體積承臺(tái)施工、養(yǎng)護(hù)過程中內(nèi)外的拉應(yīng)力等[2-3]。為保障大體積混凝土橋梁承臺(tái)的施工質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)制定切實(shí)可行的溫控方案，從而避免混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

2?橋梁承臺(tái)溫控設(shè)計(jì)方案

該特大橋某承臺(tái)施工時(shí)正值初夏，白天氣溫較高，空氣濕度相對(duì)較小。在這種情況下澆筑混凝土，容易造成混凝土的內(nèi)外溫差較大，加大了出現(xiàn)溫度裂縫的幾率。一般情況下，混凝土內(nèi)部的中心溫度和外表面的溫度差應(yīng)≤25 ℃，由此提出承臺(tái)溫控設(shè)計(jì)方案。

2.1?混凝土配比材料的調(diào)整

（1）水泥

對(duì)于大體積混凝土，降低由于水泥水化熱帶來的混凝土內(nèi)部溫度上升，是防止混凝土出現(xiàn)裂縫的重點(diǎn)。大量實(shí)驗(yàn)證明，混凝土配比中水泥的用量對(duì)于控制混凝土溫度有緊密聯(lián)系，因此在滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求下應(yīng)盡量減少混凝土中水泥的用量，降低混凝土水化熱的內(nèi)部溫度。降低水泥中的堿含量至小于水泥用量的0.6%，避免因堿含量高時(shí)產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，并導(dǎo)致混凝土由于不均勻膨脹而產(chǎn)生裂縫。

（2）添加劑

摻入適量粉煤灰的混凝土，初凝時(shí)間變長(zhǎng)，早期強(qiáng)度較低，同樣水化熱釋放熱量的過程也較為緩慢，降低了混凝土內(nèi)部溫度的上升速度。適量添加礦粉代替水泥，一方面節(jié)約了成本，另一方面降低了由于水泥水化熱產(chǎn)生的混凝土的內(nèi)部溫升。另外，礦粉的摻入能使水泥顆粒更為分散，使水泥的水化反應(yīng)也更為徹底，從而釋放出更多的水泥漿體來潤(rùn)滑骨料，起到了很好的潤(rùn)滑作用。本方案中粉煤灰和礦粉互摻，兩者效應(yīng)互補(bǔ)，提高了混凝土的性能。

（3）減水劑

減水劑的摻入，改善了混凝土的密實(shí)度，提高了混凝土的耐久性，延緩了水泥的硬化速度。因此早期混凝土強(qiáng)度較低，同樣水化熱釋放熱量的過程也較為緩慢，放慢了混凝土內(nèi)部溫度的上升速度，降低了混凝土水化熱的內(nèi)部溫度。

2.2?施工溫度控制

施工溫度主要包括澆筑溫度和入模溫度。澆筑溫度是指混凝土澆筑時(shí)周圍的環(huán)境溫度。入模溫度是指混凝土出料倉后，運(yùn)輸至澆筑地點(diǎn)進(jìn)行澆筑時(shí)的混凝土自身的溫度。對(duì)于澆筑溫度和入模溫度均要求夏季施工時(shí)，應(yīng)控制在≤35 ℃，冬季施工時(shí)≥5 ℃。本工程所屬地區(qū)晝夜溫差大，在白天氣溫較高時(shí)進(jìn)行澆筑，可采取搭設(shè)涼棚、風(fēng)冷法來降低混凝土的澆筑溫度。而為了降低混凝土的入模溫度，采取了如下措施：

（1）儲(chǔ)存過程中，骨料不宜堆積過高，避免溫度上升;搭設(shè)料倉、涼棚等避免陽光直射造成砂石料的溫度提高;骨料溫度過高時(shí)，可采取人工噴水、吹冷風(fēng)法降低骨料的溫度。

（2）混凝土拌合過程中，加入溫度較低的水或者冰，降低拌合料的溫度。

（3）在混凝土的振搗過程中，在一層混凝土入倉后振搗結(jié)束到下一層混凝土入倉前，需采取隔熱保溫措施對(duì)剩余的混凝土進(jìn)行遮擋。

2.3?冷卻水處理

以上采取的降溫措施主要是在混凝土澆筑前期進(jìn)行，在混凝土的降溫過程中可采取埋設(shè)冷卻水管的方法來降低混凝土的內(nèi)部溫度。工程施工中所采取的冷卻用水是工地現(xiàn)場(chǎng)的井水，水溫偏低，降溫效果較好。冷卻管采用的是42.3×3.25 mm的輸水鐵管，水流量≥30 L/s。依據(jù)混凝土內(nèi)部溫度的分布特征，在承臺(tái)的厚度方向布設(shè)三層冷卻水管，如圖1所示。

2.4?后期的養(yǎng)護(hù)

混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是在溫度為20±3 ℃，相對(duì)濕度為90%以上的情況下養(yǎng)護(hù)28 d。在實(shí)際施工中，混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件無法達(dá)到，因此需采取人為措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。夏季施工時(shí)，應(yīng)防止混凝土出現(xiàn)脫水現(xiàn)象甚至是出現(xiàn)干縮裂縫的現(xiàn)象?；炷恋纳釙r(shí)間需盡量延長(zhǎng)，從而充分發(fā)揮混凝土的潛力使混凝土的強(qiáng)度得到保證，使混凝土的溫度應(yīng)力始終小于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，避免出現(xiàn)溫度裂縫，影響混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性。在混凝土灌注終凝后的10～12 h內(nèi)，在承臺(tái)混凝土外露的表面澆水濕潤(rùn)以加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，將混凝土內(nèi)部的最高溫度和外表溫度差始終控制在≤25 ℃。

3?混凝土溫度監(jiān)測(cè)

對(duì)于大體積混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)有助于現(xiàn)場(chǎng)人員了解溫度變化，及時(shí)掌握混凝土溫度情況，并以此為根據(jù)及時(shí)調(diào)整措施，使混凝土的溫度始終處在可控范圍內(nèi)。

3.1?測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)溫點(diǎn)的布置能準(zhǔn)確地反映混凝土內(nèi)部最高溫度、外表溫度、溫差以及混凝土的降溫速率等，以作為計(jì)算混凝土溫度應(yīng)力的依據(jù)。因此，需在具有特點(diǎn)的部位、標(biāo)高變化的部位以及溫度變化大容易冷卻的部位設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)。在實(shí)際施工中，在混凝土的外表面以內(nèi)3～5 cm處設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的溫度作為混凝土的外表溫度;在承臺(tái)高度的1/3～1/2處設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的溫度作為混凝土的內(nèi)部溫度。測(cè)點(diǎn)布置見圖2。

3.2?結(jié)果分析

根據(jù)測(cè)溫人員提供的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，繪制了大體積承臺(tái)混凝土在12 d內(nèi)的溫度變化曲線，如圖3所示。

（1）由圖3可知，混凝土溫度變化分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段混凝土的溫度呈現(xiàn)快速升溫的過程，持續(xù)2～3 d左右，這是由于水泥水化反應(yīng)釋放了大量的熱量，促使混凝土溫度上升;第二個(gè)階段混凝土的溫度呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，持續(xù)3～8 d左右，這是由于水化熱產(chǎn)生的熱量在緩慢地向外界擴(kuò)散;第三階段混凝土的溫度下降得更為緩慢，并逐漸接近外界溫度。三層測(cè)點(diǎn)第一階段溫度上升的速率均較快，之后溫度下降的速率逐漸趨緩。

（2）承臺(tái)斷面的溫度受到了混凝土入模溫度、外界溫度、測(cè)點(diǎn)的位置以及混凝土分層厚度的影響，溫度在20 ℃～60 ℃之間?；炷恋娜肽囟仍礁?，外界溫度越高，測(cè)點(diǎn)的位置越靠近中心位置，混凝土分層的厚度越厚，混凝土斷面的溫度就越高。

（3）第三層中第11 d的溫度有一個(gè)驟降的過程，這是由于當(dāng)?shù)貧鉁赝蝗蛔兓脑驅(qū)е?。由此表明，在混凝土澆筑后的前期，混凝土溫度主要受水化熱的影響，而在混凝土澆筑后期，外界溫度的變化?duì)于混凝土溫度的影響較大。

（4）由于在混凝土中埋設(shè)了冷卻水管，在外界溫度平均為28 ℃的情況下，混凝土的內(nèi)部最高溫度沒有超過60 ℃。根據(jù)對(duì)承臺(tái)冷卻水的監(jiān)測(cè)，進(jìn)水和排水溫度的溫差在5 ℃～13 ℃左右，這對(duì)于降低混凝土的早期溫度的最大值起了一定的作用，使混凝土的溫度得到了很好的控制。

4?結(jié)語

本文以G579庫車至拜城至玉爾滾公路一期工程大橋?yàn)楸尘?，通過對(duì)特大橋承臺(tái)大體積混凝土溫度控制與監(jiān)測(cè)以及結(jié)果分析可知，采取的一系列溫度控制措施取得較好的效果，承臺(tái)未出現(xiàn)溫度裂縫，工程質(zhì)量得到了保障。得到了以下結(jié)論：

（1）對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行了調(diào)整，減少了水泥的用量，加大了礦粉和粉煤灰的用量，降低了混凝土的水化反應(yīng)帶來的溫升幅度。適當(dāng)摻入了減水劑，提高了混凝土的早期強(qiáng)度和耐久性，減緩了混凝土內(nèi)部溫度的上升速度。

（2）對(duì)于澆筑溫度和入模溫度，進(jìn)行多方面的控制來降低混凝土的澆筑溫度和入模溫度，最終降低了混凝土的溫度。加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)混凝土的散熱時(shí)間，避免混凝土出現(xiàn)脫水現(xiàn)象甚至是出現(xiàn)干縮裂縫的現(xiàn)象，避免出現(xiàn)溫度裂縫，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。

（3）通過混凝土承臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)可知，混凝土溫度變化分為三個(gè)階段，由快速升溫至緩慢下降最后逐漸接近外界溫度。

[1]姜明松.合福鐵路銅陵長(zhǎng)江大橋4#墩承臺(tái)混凝土水化熱分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（6）：1 065-1 066.

[2]鄧發(fā)義.六廣河特大橋承臺(tái)大體積混凝土溫度控制技術(shù)[J].交通世界，2017（9）：112-113，131.

[3]葉派平，謝英杰.重慶高溫季節(jié)大體積混凝土施工控制[J].城市道橋與防洪，2015（10）：133-135，138.