橋梁承臺(tái)大體積混凝土的溫度控制技術(shù)研究

◎ 椒江二橋建設(shè)指揮部 林利平

臺(tái)州市四方交通建設(shè)工程有限公司 毛丁丁

高樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ)具有施工方便、對(duì)設(shè)備要求較低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在我國跨越大河、海灣的大跨度橋梁中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著大型橋梁的最大跨徑不斷的提高，群樁基礎(chǔ)中承臺(tái)的設(shè)計(jì)尺寸將會(huì)越來越大，橋梁承臺(tái)的體積也會(huì)越來越大。橋梁承臺(tái)的增大，大體積混凝土質(zhì)量成為整座橋梁的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫可分為貫穿裂縫，深層裂縫及表層裂縫。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，其危害性是較嚴(yán)重的；深層裂縫是部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，表層裂縫一般危害性較小，但處于基礎(chǔ)或老混凝土約束范圍內(nèi)的表層裂縫危害性比較嚴(yán)重。溫度裂縫是由溫度變化在不同的約束條件下微觀裂縫擴(kuò)展形成宏觀裂縫。一般來說，表面裂縫如果較淺，通常不影響工程質(zhì)量，但絕大多數(shù)是有害裂縫。混凝土澆筑后將產(chǎn)生較高的水化熱溫升，產(chǎn)生非均勻的溫度變形，因此，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土開裂，將嚴(yán)重影響大橋的安全性和耐久性。為避免溫度裂縫，施工中必須采取溫度控制措施并進(jìn)行溫控監(jiān)測(cè)，確保橋梁承臺(tái)大體積混凝土質(zhì)量要求。

水漲大橋全長440m，兩個(gè)墩身高分別為80.5和85.5m。大橋承臺(tái)為大體積混凝土，大體積混凝土溫度裂縫對(duì)其承載能力、耐久性等影響較大，因此必須采取相應(yīng)的措施來控制其溫度。文章主要結(jié)合大體積混凝土承臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)溫控措施，進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)造方面的措施，原材料方面的控制措，施工方面的控制措施進(jìn)行研究。

一、從設(shè)計(jì)方面采取措施

明確基礎(chǔ)、底板混凝土，優(yōu)化配合比，最大水灰比為0.55。合理的配合比最終可生產(chǎn)出具有良好和易性和可泵性的混凝土，在滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度及性能的前提下，降低水泥的用量和水灰比，加大粉煤灰摻量，因此可降低水泥的水化熱，使用緩凝外加劑等降低混凝土的水化熱溫升。而大體積混凝土施工后的絕熱溫升較小,在現(xiàn)場(chǎng)條件許可和保證質(zhì)量的前提下，在施工過程中摻加定量的早強(qiáng)劑可減少在同等強(qiáng)度下的單位混凝土的水泥用量及拌和用水量，提高混凝土的耐久性和對(duì)鋼筋保護(hù)的有效性。在其內(nèi)部摻加粉煤灰由于其球形的顆粒結(jié)構(gòu)可在一定程度上改善混凝土的粘塑性，能夠有效的控制氯離子對(duì)鋼筋的腐蝕作用和堿骨料反應(yīng)，增加和易性和降低水化熱反應(yīng)強(qiáng)度。

二、從原料方面采取技術(shù)措施

水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等，廠家必須提供水泥出廠合格證。但是，水化熱低的礦碴水泥的析水性比其它水泥大，破壞了混凝土的粘結(jié)力和整體性。混凝土泌水性的大小與用水量有關(guān)，用水量多，泌水性大；且與溫度高低有關(guān)，水完全析出的時(shí)間隨溫度的提高而縮短。所以，在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇泌水性小的品種，并應(yīng)在混凝土中摻入減水劑以降低用水量。

外加劑適量摻入在混凝土中，可達(dá)到減小新拌混凝土的泌水率，延緩混凝土的凝結(jié)和降低溫升的目的，在混凝土內(nèi)摻加緩凝高效減水劑則可保證其有足夠的緩凝時(shí)問，并在不增加拌合用水量的條件下增大了混凝土的坍落度，實(shí)現(xiàn)混凝土在澆筑過程中延緩內(nèi)部溫度峰值的出現(xiàn)；增加了混凝土流動(dòng)性，從而獲得良好的可泵性。

采用雙摻技術(shù)即在混凝土內(nèi)摻加減水劑和粉煤灰等，混凝土中摻入一定數(shù)量的粉煤灰，不僅能夠代替部分水泥，填充膠凝材料的空隙，參與膠凝材料的水化反應(yīng)，在混凝土內(nèi)摻加塊石可降低混凝土的水化熱并可增強(qiáng)層問的結(jié)合強(qiáng)度，提高混凝土的密實(shí)度，改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，減少混凝土用量而實(shí)現(xiàn)從總體上降低混凝土的水化熱，提高混凝土的耐久性與強(qiáng)度，還能增強(qiáng)水泥漿體的流動(dòng)性，改善混凝土的工作性和可泵性，降低混凝土中的水泥水化熱量。

在滿足施工要求的情況下，宜優(yōu)先選擇自然連續(xù)級(jí)配的粗、細(xì)骨料，合理骨料配制的混凝土具有較好的和易性、水和水泥用量較少。砂、石含泥量應(yīng)分別小于3%和1%，這樣可以減少用水量，混凝土的收縮和泌水可隨之減少，粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料采用中砂，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，并降低原材料的溫度。

三、從施工方面采取技術(shù)措施

盡量選擇氣溫較低的時(shí)期施工，安排每一澆筑層的中下部混凝土在夜間或早上澆筑，上部在白天澆筑。寒冷季節(jié)施工時(shí)可不限制澆筑時(shí)間，但需保證澆筑溫度在5℃ 以上。降低混凝土入模溫度。水泥提前入罐，讓其自然冷卻后再使用。當(dāng)氣溫高于出機(jī)口溫度時(shí)，要加快運(yùn)輸和入倉速度，減少混凝土在運(yùn)輸和澆筑過程中的溫度回升。當(dāng)用管道輸送混凝土?xí)r，應(yīng)在混凝土輸送管上覆蓋保溫布，并灑水降溫，反之應(yīng)揭開保溫布散熱。

冷卻水管降溫具有較好的降溫效果。不同塊體、不同澆筑層的冷卻水管布置的層數(shù)和位置各不相同，通水時(shí)間也不一致，按溫控要求正確掌握通水時(shí)間。混凝土水平分層澆筑厚度不超過0.3m，混凝土澆筑完畢待初凝后立即在表面灑水養(yǎng)護(hù)。為了降低混凝土的總溫升，減小內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度很重要。砂次之，水泥的影響較小。減少混凝土運(yùn)輸工程中的吸熱，對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子和水的溫度，在橋梁承臺(tái)施工中采取加冰拌和，砂石料遮陽覆蓋，混凝土輸送管道用草袋包裹灑水降溫等措施。水泥應(yīng)先測(cè)其溫度，如超過50℃ 可采取風(fēng)冷卻或水冷卻的方法。盡量降低混凝土入模溫度，尤其是在炎熱季節(jié)，應(yīng)從混凝土的原材料著手控制溫度，如可采取將砂石料場(chǎng)遮陽澆水冷卻來降低地材溫度，也可以向拌和水中加冰，使水溫保持在10℃左右。盡可能將混凝土澆筑安排在夜間施工。在大體積混凝土的溫控措施中，冷卻管的材料及冷卻管的水流量及水溫度均對(duì)管冷作用有影響。設(shè)置冷水管對(duì)承臺(tái)內(nèi)混凝土降溫，可降低l4℃，使溫度達(dá)到可控，因此在施工和養(yǎng)護(hù)過程中通過控制冷卻管通水可以達(dá)到控制水化熱的目的。

四、從養(yǎng)護(hù)測(cè)溫上采取技術(shù)措施

保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度，降低混凝土塊體的自約束應(yīng)力，以便控制混凝上內(nèi)表溫差，降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

在混凝土抹壓完成后，完成達(dá)到一定強(qiáng)度后覆蓋保溫，在其養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)堅(jiān)持表面蓄熱養(yǎng)護(hù)將內(nèi)外溫差控制在25℃范圍內(nèi)，進(jìn)行塑料布養(yǎng)護(hù)。并根據(jù)測(cè)溫記錄，應(yīng)盡可能多養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間，及時(shí)采取掀或加蓋草袋的辦法進(jìn)行散熱或保溫，控制混凝土的內(nèi)外溫差在25℃以內(nèi)，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于l4天，升溫階段保濕養(yǎng)護(hù)，降溫階段保溫養(yǎng)護(hù)。

混凝土養(yǎng)護(hù)溫度監(jiān)測(cè)。不同深度處溫度場(chǎng)升降的變化規(guī)律，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)監(jiān)測(cè)表面、混凝土中心和底部三個(gè)深度的溫度。不干擾其它項(xiàng)目的施工，選擇全面真地反映塊體內(nèi)部溫度分布狀況。在混凝土升溫階段每2h測(cè)一次，降溫階段每4h測(cè)一次，后期每6h測(cè)一次，混凝土內(nèi)外溫差、沉降梯度及環(huán)境溫度測(cè)量每晝夜不少于2次。混凝土內(nèi)外溫度要按要求測(cè)溫，控制內(nèi)外溫差。做好測(cè)溫計(jì)算，如發(fā)現(xiàn)溫差過大，及時(shí)灑水或增加保溫覆蓋層厚度，控制大體積混凝土中心溫度與表面溫度之差小于25℃。在養(yǎng)護(hù)階段，注意對(duì)保溫材料的保護(hù)，以免受到損壞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行更換。在混凝土終凝前則在其上覆蓋一層塑料薄膜，之后在其上蓄水，其在白天可避免太陽直射導(dǎo)致溫度過高，夜間可通過蓄水層起到保溫作用來延緩表面熱量的擴(kuò)散。

五、結(jié)語

綜上所述，橋梁承臺(tái)大體積混凝土施質(zhì)量的好壞不僅與混凝土的配合比等有關(guān)，更重要的是與實(shí)際施有關(guān)。因此是一個(gè)系統(tǒng)的工程。對(duì)于橋梁承臺(tái)大體積混凝土的溫度控制，應(yīng)以預(yù)防為主，通過改善施工藝，能有效控制橋梁承臺(tái)大體積混凝土溫度，從而降低裂縫的發(fā)生。