承臺(tái)大體積混凝土溫度控制技術(shù)

摘 要：通過對(duì)重慶嘉華嘉陵江大橋承臺(tái)溫度裂縫的理論分析和計(jì)算，采用多種降溫措施，利用先進(jìn)的測(cè)溫設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了大體積混凝土溫度控制的信息化管理，取得了理想的效果，可為同類工程借鑒。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度控制技術(shù)；溫測(cè)數(shù)據(jù)

1 概述

重慶嘉華嘉陵江大橋位于渝中區(qū)華村與江北區(qū)許家灣之間，橫跨嘉陵江，其南北引道工程分別位于渝中區(qū)和江北區(qū)，施工里程為K4+812～K5+340，橋長約1000米，雙向8車道。該橋正橋跨徑為138+252+138m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，梁體為變截面單箱單室、垂直腹板。單懸臂施工梁段劃分為3m、3.5m、和4m三種，共計(jì)33個(gè)節(jié)段， 雙幅橋面寬37.6m。懸臂澆筑最大澆注重量350t。

2#、3#墩為連續(xù)剛構(gòu)橋的主墩，每個(gè)墩各有兩個(gè)墩柱，兩墩柱設(shè)置在同一承臺(tái)上，每個(gè)承臺(tái)均設(shè)計(jì)為34.4×19.8×6.5m的長方體，承臺(tái)砼采用C30鋼筋砼，理論砼圬工方為：4427.3m3。

該承臺(tái)設(shè)計(jì)要求為原槽一次性澆筑，最終實(shí)際澆筑砼方量分別為4582m3、4523m3，澆筑時(shí)間分別為76小時(shí)和73小時(shí)。按美國砼學(xué)會(huì)給出的大體積砼的定義：任何現(xiàn)澆砼，其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的即稱為大體積砼。這里提出了砼內(nèi)部溫度及體積變形引起的開裂問題，這是在大體積砼結(jié)構(gòu)中普遍存在的質(zhì)量通病，裂縫一旦形成，特別是貫通性裂縫出現(xiàn)在重要的結(jié)構(gòu)部位，危害極大，它會(huì)降低結(jié)構(gòu)的耐久性，削弱構(gòu)件的承載力，同時(shí)可能危害到建筑物的安全使用，所以如何采取有效措施對(duì)大體積砼內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，防止大體積砼的開裂，是本課題研究的重點(diǎn)。

2 大體積砼溫度裂縫成因分析

砼澆注過程后10-40小時(shí)內(nèi)，隨著水化作用的進(jìn)行，砼將釋放出大量熱量，砼是種散熱性很差的材料，外面與大氣直接接觸，加之砼施工季節(jié)為3月中旬左右，外界溫度較低，砼在冷卻過程中，勢(shì)必形成內(nèi)熱外冷，混凝土內(nèi)外溫度的不均勻變化，會(huì)引起混凝土體積的不均勻變化即溫度變形，這種變形的不均勻表現(xiàn)為相對(duì)收縮應(yīng)力，當(dāng)相對(duì)收縮應(yīng)力超過了砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就有可能形成溫度裂縫。所以必須采取有效措施控制砼內(nèi)部溫度及大體積砼的內(nèi)外溫差。

3 大體積砼溫度控制

通過以上分析，在大體積砼的施工過程中，優(yōu)化砼配合比、控制水泥用量、降低砼入模溫度等是有效控制砼內(nèi)部溫度的措施，采取合理的施工方法控制內(nèi)外溫差（小于250C內(nèi)）是防止大體積砼開裂的關(guān)鍵。

3.1 化砼配合比

3.1.1 水泥。由于溫差主要由水化熱引起的，所以為了減小溫差，主要盡量降低水化熱要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)，所以本橋采用中熱普硅42.5R水泥，水泥用量為300kg/m3，水化熱量Q=377KJ/kg，相同強(qiáng)度等級(jí)的普通水泥水化熱為461kJ/kg。使用高強(qiáng)度等級(jí)水泥可以減少水泥用量，從而減少總體水化熱。

3.1.2 摻加粉煤灰及優(yōu)質(zhì)外加劑。為減少水泥用量，降低水化熱并提高砼的和易性，采用摻15%的粉煤灰代替部分水泥，從而減少水泥用量，同時(shí)粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了砼內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，例砼中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分面更加合理，使硬化后的砼更加重要致密。

摻加AJ高效減水劑，以減少用水量和水泥用量，從而減少水化熱；砼中摻加微膨脹劑，增加砼的主動(dòng)抗裂性能。

3.1.3 用粒徑較大的顆粒形狀好和級(jí)配好的碎石，因?yàn)榇止橇狭蠌皆酱螅?jí)配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的泥砂漿量和水泥用量就越小，從而減少水化熱。

3.1.4 加機(jī)制砂，改善細(xì)骨料級(jí)配，同時(shí)減少水泥用量，減小化熱。

3.1.5 盡可能地降低坍落度，低坍落度砼用水量少，利于降低溫度，減少干縮，盡量減少水泥用量，坍落度控制在16-18之間。

3.1.6 砼澆筑前裂縫控制計(jì)算：

承臺(tái)為C30砼，采用普硅42.5R水泥，水泥用量為300kg/m3， 水化熱量Q=377KJ/kg，砼比熱c=0.96KJ/kg.K，砼密度ρ=2400kg/m3，砼的入模溫度T0=180C，W/C=0.6，Ec=3.0×104N/mm2，近期可能最低溫度：80C，平均氣溫：120C，砼標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下最終收縮值ε0=3.24×10-4，徐變影響的松弛系數(shù)：S（t）=0.3，砼的外約束系數(shù)：R=0.32，與澆筑水泥及溫度有關(guān)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)：m=0.3。計(jì)算可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力和；露天養(yǎng)護(hù)期間（15d通水降溫期）可能產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力及抗裂安全度。