陳品明 秦生龍 李建剛

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

在橋梁工程中，大體積混凝土主要用于橋梁墩臺(tái)、拱座、錨碇、橋塔等結(jié)構(gòu)物中，不同于普通體積混凝土的是，大體積混凝土在澆筑施工的過(guò)程中，在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，由于膠凝材料的化學(xué)作用，混凝土將釋放大量的熱量，從而導(dǎo)致混凝土體熱脹，當(dāng)由于升溫產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的容許拉應(yīng)力，混凝土將在溫度應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫，從而對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性影響，為控制大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的水化熱對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，通常需設(shè)置冷卻系統(tǒng)，通過(guò)冷卻系統(tǒng)，在合理的范圍內(nèi)控制大體積混凝土的溫度場(chǎng)，從而保證所施工大體積混凝土不因其澆筑過(guò)程中釋放的水化熱而產(chǎn)生初期的非結(jié)構(gòu)性裂縫。在大體積混凝土水化熱控制過(guò)程中，需采用準(zhǔn)確的水化熱采集系統(tǒng)來(lái)采集各個(gè)實(shí)際混凝土的溫場(chǎng)信息，本文將通過(guò)對(duì)一預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋橋臺(tái)水化熱的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，跟蹤橋臺(tái)大體積混凝土在各個(gè)時(shí)期的溫度場(chǎng)，并對(duì)最終的水化熱控制效果進(jìn)行評(píng)估。

1 工程概況

某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)跨徑布置為（48+88+48）m，全橋長(zhǎng)197.00m，橋墩采用混凝土雙肢薄壁墩，橋墩承臺(tái)尺寸均為13.5m×9.5m×4.0m，采用C35混凝土澆筑，橋型布置圖及承臺(tái)構(gòu)造圖如圖1、圖2所示。

圖2 承臺(tái)構(gòu)造圖

承臺(tái)內(nèi)部在綁扎鋼筋過(guò)程中，布置冷卻水管和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)水化熱的控制和監(jiān)測(cè)。

2 水化熱監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量元件和儀器

混凝土內(nèi)部溫度測(cè)量元件采用一線溫度傳感器SZW-18型溫度傳感器。該傳感器是具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性的新型數(shù)字傳感器。全數(shù)字信號(hào)檢測(cè)，長(zhǎng)距離傳輸不失真，抗干擾能力強(qiáng)。絕緣性能良好，防水耐用。測(cè)溫范圍：-40℃～＋125℃，精度：±0.5℃，分辨率：0.25℃。

與以上元件對(duì)應(yīng)的讀數(shù)儀為SZZX—ZHX型智能讀數(shù)儀是一種便攜式、多功能讀數(shù)儀。該系列儀器均能對(duì)鋼弦傳感器、單總線數(shù)字溫度傳感器、RS485總線型傳感器進(jìn)行測(cè)量。該讀數(shù)儀量程為-20℃～125℃。溫度精度：±0.5℃，分辨率：0.25℃。SZZX—ZHX型智能讀數(shù)儀具有檢測(cè)速度快、測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，功耗低、使用時(shí)間長(zhǎng)、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

承臺(tái)溫度傳感器布置位置示意圖如圖3所示，每個(gè)橋臺(tái)每層埋設(shè)13個(gè)溫度傳感器，布設(shè)2層，各層呈90°方向旋轉(zhuǎn)布置，共計(jì)26個(gè)。安裝時(shí)測(cè)量并記錄傳感器位置，同時(shí)，盡可能地用點(diǎn)觸式表面溫度測(cè)量器，測(cè)量上表面及側(cè)面與溫度傳感器對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的表面溫度。

圖3 承臺(tái)溫度傳感器布置圖

3 溫場(chǎng)測(cè)試及結(jié)果分析

在承臺(tái)澆筑完成后，于次日開(kāi)始了連續(xù)11天的測(cè)量。該溫度傳感器同一布置平面內(nèi)，分別對(duì)橋臺(tái)施工后第三天的第一層和第二層溫度傳感器沿不同方向所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)選用下午溫度最高時(shí)間段，讀數(shù)工作從下午13：00開(kāi)始持續(xù)20min，溫度記錄表中時(shí)間統(tǒng)一定為13∶16，測(cè)試結(jié)果如圖4～圖6。

圖4 第一層溫度傳感器橫向溫度示意圖

圖6 第一層溫度傳感器對(duì)角線方向溫度示意圖

從圖4、圖5中可以看出，最高溫度出現(xiàn)在第一層對(duì)角線X1-3、縱向D1-4，溫度最高為56.5℃。這與下表面通過(guò)傳導(dǎo)散熱，上表面通過(guò)輻射散熱，上表面在白天還受到陽(yáng)光的照射等因素有關(guān)。

圖5 第一層溫度傳感器縱向溫度示意圖

圖7為承臺(tái)澆筑后溫度傳感器D1-1從第1天起至第11天的日平均溫度，由圖7可見(jiàn)橋臺(tái)水化熱在澆筑后第3天達(dá)到最高為46.5℃，第3天后逐漸降低。同時(shí)由上述圖表得出，溫度和溫差在設(shè)計(jì)規(guī)定范圍內(nèi)，情況正常、可控。

圖7 承臺(tái)臺(tái)澆筑后D1-1處11天日平均溫度示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次承臺(tái)大體積混凝土施工溫度監(jiān)控，收集并掌握了大體積混凝土內(nèi)部溫度的分布規(guī)律，對(duì)大體積混凝土內(nèi)部的溫度擴(kuò)散規(guī)律有了更直觀地認(rèn)識(shí)。本次監(jiān)測(cè)的測(cè)量結(jié)果表明，該承臺(tái)水泥大部分水化熱在1～5d內(nèi)放出。由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，使大體積混凝土內(nèi)部溫度上升最高達(dá)56.5℃，混凝土澆筑后前4天的測(cè)量結(jié)果顯示，里表溫差在20°C左右波動(dòng)，在正常溫差范圍之內(nèi)，符合規(guī)范要求。為了獲得更多的混凝土水化熱在后期的變化規(guī)律，持續(xù)測(cè)量11天數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示與圖4～圖6一致。

本次承臺(tái)大體積混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工溫度監(jiān)控工作嚴(yán)格按照“溫度監(jiān)控方案”要求執(zhí)行，對(duì)控制指標(biāo)進(jìn)行控制：承臺(tái)混凝土澆筑過(guò)程中，內(nèi)外溫差值控制在25℃以內(nèi)；出水口流量控制在30L/min、混凝土入模溫度不大于20℃。在承臺(tái)大體積混凝土澆筑完成后，各測(cè)點(diǎn)溫度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)且達(dá)到穩(wěn)定后，0號(hào)橋臺(tái)未出現(xiàn)裂縫。