大體積承臺砼施工溫控技術應用及效果分析

摘要：文章結合中南鐵路通道一分部屈產河特大橋施工實例，系統介紹了大體積承臺砼施工溫控技術，并重點闡述了配比優化、應力驗算、冷卻系統、降溫措施、溫度量測以及砼養護等內容，同時對應用效果進行了技術分析，對同類型大體積砼施工具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：大體積砼 溫控 冷卻 養護 分析

1 概述

大體積砼具有結構厚、體積大、鋼筋密、砼用量多、施工時間長、水化熱量大、技術要求高等特點。除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求以外還必須控制溫度變形裂縫的開展，以免影響砼構件的整體受力性能。目前在國內橋梁施工中，特別是鐵路橋梁，大體積承臺砼更是屢見不鮮，其施工質量的好壞直接影響到橋梁的使用功能和壽命，需要重點予以關注。

2 工程概況

中南鐵路通道屈產河特大橋全長1307m，橋梁位于山西省石樓縣境內，由中鐵十七局第四工程有限公司承建施工，橋梁承臺最大平面尺寸29.2m×19.7m，厚度分別為4m、3.5m、3m、2.5m、2m不等，單承臺最大砼量為2300m3，設計強度等級為C40。在前期施工中，由于降溫措施采取不當，個別承臺出現了明顯的溫度裂縫，影響了工程質量。為有效解決溫度裂縫問題，四公司安質部聯合項目技術人員，對大體積承臺砼施工降溫技術進行了現場應用和積極探索。

3 總體思路

由于形成溫度裂縫的主要原因是水泥水化過大，導致砼表面溫度應力超過其最大抗拉強度。因此，在施工前進行充分的準備，在施工過程中嚴格按照規范操作，在養護過程中合理采取降溫措施，有效控制砼內外溫差，確保砼溫度應力在允許范圍內，是實現工程質量目標的關鍵。

4 溫控實例

4.1 配合比優化

優選原材料，同時通過調整相關參數進行試配，選擇物理力學性能、施工性能及耐久性能最佳的配合比。

①進行水泥水化熱測定試驗，本工程水泥水化熱實測值為377J/kg。

②粗骨料選用級配良好的碎石，細骨料選用天然砂，含泥量均不大于1%。

③采用“雙摻技術”，即同時摻加粉煤灰和高效減水劑，降低單位砼水泥用量并延緩溫升峰值出現時間。

④在保證砼強度和工藝特性的基礎上，盡量減少水泥用量。最終選定的理論配合比為——水泥：摻和料1：細骨料：粗骨料1：粗骨料2：水：外加劑=1：0.43：2.28：0.75：2.98：0.51：0.016。

4.2 應力驗算

4.3 冷卻管及測溫元件安裝

4.3.1 冷卻水管的布置

冷卻管采用直徑Φ42mm壁厚2mm的鋼管，其接口采用90°鋼彎管，在垂直范圍內設兩層，上層距頂面130cm，底層距頂面270cm，距承臺邊100cm。冷卻水管各段配好彎頭和套管，水管網沿豎向設置在承臺中央，水管間距為120cm，進、出口引出承臺砼面1m以上，出水口有調節流量的水閥和測流量設備，冷卻水管接頭采用軟管接頭。冷卻水管網按照冷卻水由熱中心區流向邊緣區的原則分層分區布置，進水管口設在靠近砼中心處，出水口設在砼邊緣區，每層進、出水口錯開布置（見圖1）。另外，在承臺一側高處放置3m×3m×2m的水箱，在另一側挖集水坑，配抽水泵，用于冷卻水的循環利用，承臺澆筑前先通水循環，以免阻塞影響冷卻效果，冷卻時間為15d。

4.3.2 測溫元件的布置

測溫元件在鋼筋及冷卻管安裝完畢后固定在設計位置，將導線沿鋼筋引出承臺頂面一定高度，測溫線布置應具有代表性。測點沿澆筑結構高度布置在底部、中部及表面，平面上布置在邊緣及中間，以此進行砼內部不同深度和表面溫度的測量。該承臺共布設了12個測點，以便更好地掌握砼表面和內部實際溫度，測溫元件不得同鋼筋直接接觸，并需進行保護，同時對引出的導線逐一編號，便于溫度監測。

4.4 機具降溫

砼的入模溫度不宜高于氣溫且不宜超過30℃。砼攪拌站需采取如下措施：砼罐車淋水；拌合前要用冷水沖洗配料機和攪拌機，輸送前沖洗輸送泵，輸送時要用草袋覆蓋泵管，防止日照高溫。

4.5 混凝土的澆筑

2011年6月26日8：30屈產河特大橋6#承臺砼開始灌注，入模溫度22.5℃，砼坍落度160 mm，含氣量3.3，泌水率16；27日5：00澆筑結束，澆筑時間20.5h。施工配合比——水泥：摻和料：細骨料：粗骨料1：粗骨料2：水：外加劑=1：0.43：2.31：0.75：2.99：0.47：0.019。砼澆筑采用分層連續澆筑，一是可利用砼層面散熱，二是便于振搗，分層厚度為30cm。振搗砼時采用二次振搗法，嚴格控制振動棒的振搗范圍，以便保持砼良好的接搓，提高密實度，防止超搗或欠搗。砼施工完畢后，在初凝之前對砼表面進行抹面收漿，以清除砼表面產生的塑性裂縫。

4.6 混凝土測溫

砼澆筑8h后開始測溫，砼溫度上升階段：1次/2h，砼溫度下降階段：1次/4h，待砼內部溫度與大氣溫度溫差降至25℃以下時，停止測溫。根據測溫結果指導冷卻系統工作及養護工作，確保砼中心溫度與表面溫度溫差不超過規范規定的25℃，其中砼表面溫度以砼外表以內150mm處的溫度為準。

4.7 養護調節

①砼在澆筑完畢后12h內覆蓋和養護，提高早期強度，確保砼內外溫差不超過25℃。

②砼養護時間不得少于14d。

③澆水次數以保持砼在整個養護期間內處于濕潤狀態為宜，當氣溫在20℃左右時每天澆水2～4次，氣候干燥時，澆水次數適當增加。

④大面積結構采取四周砌磚蓄水養護。

⑤抹面收漿后，表面上加蓋草簾進行保溫保濕養護，防止砼表面干裂，延緩降溫速率。

⑥按照測溫結果調節冷卻管通水量的大小，當砼內外溫差過大時，可將出口溫水覆蓋砼表面，提高砼表面溫度。

5 結論與建議

①摻入適量的粉煤灰及各種外加劑有效降低了砼的水化熱，減緩了反應速度，為控制大體積砼溫度裂縫提供了有利條件。

②采用內散外蓄綜合養護措施，可有效降低砼的溫升值，且可大大縮短養護周期，對于大體積砼施工尤其適用。

③大體積砼施工，冷卻水管布置層數和間距可先由試驗調節確定，也可根據管的直徑、導熱效果來確定管的水平和垂直間距。

④從施工過程和結果來看，通過優化配合比設計、安裝冷卻系統、規范施工操作、做好溫度監測以及加強砼養護，可以有效減少橋梁承臺大體積砼溫度裂縫的產生，達到良好的自防水抗滲效果。

參考文獻：

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作者簡介：

陳耀華（1979-），男，工程師，畢業于長春工程學院，研究方向：施工技術與風險管理。