淺談一次性澆筑大體積混凝土承臺溫度裂縫控制技術

樊立志+傅重陽

摘 要：鄭盧高速公路大鐵溝特大橋主橋承臺為大體積混凝土施工，采用一次性澆筑的方法。以此為例，介紹了大體積混凝土承臺在防止溫度裂縫控制方面的施工要點和關鍵施工技術等，以供參考。

關鍵詞：大體積混凝土；一次性澆筑；裂縫；冷卻管

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0058-03

1 工程概況

大鐵溝特大橋主橋是鄭盧高速公路全線的重、難點工程，由中鐵三局集團有限公司負責施工。該橋是鄭州至盧氏高速公路洛寧至盧氏段高速公路上的一座大型三跨預應力混凝土連續剛構橋。橋梁全長為856.48 m，主橋8#墩～11#墩，跨徑設置為85 m+160 m+85 m連續剛構，其中主墩9#、10#墩承臺為大體積混凝土，結構形式見表1.

2 冷卻管的布設

冷卻管選用材料為直徑φ48 mm、壁厚1.5 mm的鋼管。

在主墩承臺鋼筋安裝完后，開始布設冷卻管，冷卻管分4層布置，水平管距1.0 m。第一層離承臺底0.75 m，第4層距承臺頂面0.75 m，中間第二、三、四層每層層距均為1.0 m。其中，C1、C2、C3和C4冷卻管每層設2個進水口，分別設置在承臺邊和中間位置，防止冷卻管部分堵塞后造成冷卻管內水流無法循環。在每層進水口處設置調節流量的水閥，1個出水口設置測流量設備監控水流速度，如圖1所示。

布設按“U”字形埋設，為防止冷卻管漏水。采用絲扣套筒連接冷卻管，沿順橋向、橫橋向間隔布置。冷卻管放置在提前搭設好的鋼管支架上，并用鐵絲牢固固定。冷卻管如果與墩身預埋鋼筋發生干擾，可以適當調整冷卻管位置；如果與承臺鋼筋發生干擾，可以適當調整鋼筋位置。安裝完后，應對冷卻管進行密水試驗，保證不串漿、不漏水，保證管道暢通。冷卻管進出水口伸出承臺頂面110 cm。

3 冷卻管的通水方法

主墩承臺冷卻管分4層布置，在混凝土澆筑沒過第一層冷卻管后，開始第一層冷卻管通水冷卻，第二、三、四層依次類推。由于高壓水泵從“V”型溝谷谷底蓄水槽中抽水，在選擇高壓水泵時，必須保證冷卻管進水口有足夠的壓力，進口水溫和出口水溫溫差控制在5～10 ℃之間。在混凝土全部澆筑完畢后，保證4層冷卻管全部通水，通水時間為15 d。出水口導出到大鐵溝溝底。現場施工時，根據溫控數據及時調整冷卻管內水流速度，確保進、出口水溫溫差控制在5～10 ℃之間。

4 測溫元件的布置

大鐵溝特大橋9#、10#墩承臺高4.5 m，混凝土硬化所釋放的水化熱會產生較高的溫度，由于混凝土在較大截面范圍內硬化速度和散熱條件的差異，內部會產生一定的溫差，可能導致底板混凝土產生溫度裂縫。在混凝土澆筑完畢后，及時進行溫度監控，隨時掌握混凝土內部溫度的變化動態，確保混凝土內表溫差控制在允許范圍內。

布置測溫元件時，需要注意以下幾點：①測溫元件埋設的水平距離為1.5 m，沿承臺兩軸線和對角線一半豎向布置。②每個埋設點埋入5根測溫元件，即豎直方向共設置5層，最下層距承臺底25 cm，中間豎向間距為1.0 m，最上層距承臺頂25 cm。③為了確保測溫管位置的準確性，在安裝完畢后，要對測溫管進行編號，以便測溫監控記錄。④承臺混凝土澆筑完成后，立即安排專人對混凝土表面、內部溫度進行監測，溫度監測時間不少于16 d，混凝土監測頻率見表2.⑤在混凝土澆注過程中，指定專門技術人員對每個測點附近的混凝土入模溫度進行監測。做好現場測溫記錄，及時匯總并提供給項目部、工程部，以指導現場施工。

5 混凝土溫度控制技術

5.1 使用冷卻管進行內部循環的冷卻目的

通過混凝土內部冷卻，加快內部溫度的散發速度，控制內外溫差，降低混凝土內部最高溫度，防止混凝土溫度裂縫的出現。

5.2 混凝土溫度控制采用的方法

通過采用混凝土表面覆蓋養護的方法，控制混凝土中心與表面、表面與大氣之間的溫差；同時，結合

現場測溫情況，及時調節冷卻管進水溫度、循環通水時間和流量。

5.3 混凝土溫度控制指標

混凝土內部降溫速度≤2 ℃/d，中心-表面溫差、表面-大氣溫差均≤25 ℃。

6 混凝土澆筑

6.1 配合比設計

6.1.1 混凝土配合比的原則

主墩承臺采用C30標號砼，共2 188.8 m?，屬于大體積混凝土施工。在設計混凝土配合比時，在滿足設計混凝土強度等級條件下，摻加適量粉煤灰，同時加入高性能緩凝劑，延長混凝土的初凝時間，盡可能降低混凝土的水泥用量，以達到降低混凝土內最大溫升值的目的。

6.1.2 主要技術措施

6.1.2.1 材料要求

混凝土澆筑的材料及其要求主要有以下幾點：①水泥。通過試驗合理選用低水化熱水泥。②外摻劑。在混凝土中，可摻加復合型外加劑和粉煤灰，以減少絕對用水量和水泥用量，改善混凝土的和易性、可泵性，延長緩凝時間。③粗骨料。采用二級配5～16 mm、16～31.5 mm石子，含泥量<1%，符合篩分曲線要求。骨料中針狀和片狀<12%（重量比）。④細骨料。中砂含泥量<3%.

6.1.2.2 C30混凝土選用配合比

在滿足可泵性前提下，盡量降低含砂率，一般應控制在38%～42%之間。在滿足泵送條件的前提下，盡量降低混凝土的塌落度，以減小混凝土收縮變形，具體混凝土配合比見表3.

6.1.2.3 控制新鮮混凝土的出機溫度

混凝土中的各種原材料，尤其是骨料和水，對出機溫度影響最大。在混凝土拌和站存料區設置簡易遮陽棚，對砂石料進行堆放，在天氣特別炎熱時，可對骨料表面采用灑水降溫等措施。

6.1.2.4 控制混凝土入模溫度

夏季施工時采取的控制措施：在混凝土拌和過程中，加入適量的冰塊進行降溫；在混凝土運輸過程中，在混凝土罐上方搭設遮陽棚，防止入模時混凝土溫度升高。

冬季施工時采取的控制措施：一般宜在正溫攪拌和正溫澆筑，并靠自身的水化熱進行蓄熱保溫。

6.2 澆筑方法

混凝土澆筑總體方法為：承臺混凝土采用汽車泵泵送入模，分層澆筑，坍落度一定控制在配合比設計要求之內。澆筑現場要求試驗室每次至少做3次坍落度試驗。

承臺混凝土采取一次性大體積混凝土澆筑。澆筑時，應合理分段、分層進行。混凝土的澆筑必須連續不斷地進行，且澆筑速度保持均勻，可以加強振搗，提高混凝土的強度。混凝土澆筑順序如圖2所示。

7 混凝土養護

在承臺砼澆筑時，可從冷卻管出水口接一水管到承臺模板外。混凝土澆筑完畢后，即開始抹面收漿，控制表面收縮裂紋，減少水分蒸發；待澆筑的砼終凝后，對砼表面用土工布包裹，覆蓋灑水養護并在土工布上包一層塑料膜，以保證澆筑砼表面的濕度；養生用水采用冷卻管出口溫水，以減少混凝土表面和外界的溫差。

8 冷卻管注漿

8.1 配合比技術要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重應大于1.7，當不足1.7時，可適當減小水灰比。

8.2 冷卻管注漿施工工藝

管道壓漿采用與預應力管道壓漿相同的施工工藝，壓漿泵采用連續式，同一管道壓漿應連續進行，一次完成。

8.3 冷卻管注漿注意事項

冷卻管注漿的注意事項有以下幾點：①壓漿前，用空壓機吹管清除管內雜物和積水，并在冷卻管的進、出口設置壓漿閥。②水泥漿拌制均勻后（攪拌時間不小于5 min），須經3 mm×3 mm以內的過濾網過濾后，方可壓入管道。③在管道出漿口出漿濃度一致后，方可關閉出口閥保壓，在0.5～0.6 MPa的壓力下保持2 min，以確保壓入管道漿體的飽滿密實，其壓漿的最大壓力不能超過0.6 MPa，露出承臺部分應割除。

9 拆模

根據混凝土溫控數據，當承臺混凝土表面與大氣溫差不大于20 ℃，且混凝土強度不小于75%時，可以進行模板拆除。在環境溫差大時，必須進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度；模板拆除完畢后，如果混凝土表面溫度高，不得淋灑涼水，防止產生熱震裂縫。

10 溫控結果分析

10.1 溫度場分析

根據測量收集的數據，對混凝土總體溫度變化過程進行分析，可以得出以下幾點：①混凝土入模24 h內升溫迅速，承臺底層混凝土溫升接近23 ℃；②3.5 d后，內部溫度達到49.8 ℃的峰值，隨后溫度開始下降，下降梯度為1.8 ℃；③7.5 d后，溫度梯度線趨于平緩；④自澆筑開始至拆模，共通水散熱15 d；⑤拆模時，外界氣溫16 ℃，承臺中心處最高溫度為35.4 ℃，承臺表面測點平均溫度為20.1 ℃，拆模時滿足內外溫差小于25 ℃的要求。

溫度沿承臺高度方向上，在承臺中位置溫度最高，沿此點向兩邊逐漸降低，在距離頂面1.0 m范圍內溫度梯度最大。底面由于墊層混凝土的保溫效果好，溫度下降較慢。沿水平方向，從承臺中心至邊緣，溫度逐漸下降，如圖3所示。

10.2 養護效果分析

從測量土工布的內、外溫度分析可知，一層土工布與一層塑料布能起到良好的保溫效果，保溫一般在8 ℃左右，減少了內、表溫差。

10.3 冷卻水管的降溫效果

按一定的時間頻率測量進、出水口溫度，從直觀上反映了冷卻管的降溫效果。承臺混凝土內部溫度達到峰值時，測量的進出水溫度的差值平均在5.91 ℃，取得了較好的降溫效果。

11 結束語

在施工過程中，通過從原材料、混凝土的配合比開始控制，采用粉煤灰等量代換一定量的水泥，并摻加一定量的高效緩凝減水劑，明顯降低了水化熱，延遲了溫度峰值出現時間，但并不影響混凝土的強度、和易性。合理地設置冷卻管降溫系統，在進水口設置調節冷卻管內水流量的水閥，根據混凝土內外溫差變化，控制降溫速度，有效地實現了一次性澆筑大體積混凝土水化熱的控制，保證了實體的質量。

參考文獻

[1]李彤厚.厚大體積混凝土承臺施工溫度裂縫控制實例[J].建筑技術開發，2001（10）.

[2]吳義明，何永嵩，盧衍慶，等.大體積高強混凝土轉換層板溫度裂縫控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施[J].建筑結構，2002（08）.

〔編輯：李玨〕

夏季施工時采取的控制措施：在混凝土拌和過程中，加入適量的冰塊進行降溫；在混凝土運輸過程中，在混凝土罐上方搭設遮陽棚，防止入模時混凝土溫度升高。

冬季施工時采取的控制措施：一般宜在正溫攪拌和正溫澆筑，并靠自身的水化熱進行蓄熱保溫。

6.2 澆筑方法

混凝土澆筑總體方法為：承臺混凝土采用汽車泵泵送入模，分層澆筑，坍落度一定控制在配合比設計要求之內。澆筑現場要求試驗室每次至少做3次坍落度試驗。

承臺混凝土采取一次性大體積混凝土澆筑。澆筑時，應合理分段、分層進行。混凝土的澆筑必須連續不斷地進行，且澆筑速度保持均勻，可以加強振搗，提高混凝土的強度。混凝土澆筑順序如圖2所示。

7 混凝土養護

在承臺砼澆筑時，可從冷卻管出水口接一水管到承臺模板外。混凝土澆筑完畢后，即開始抹面收漿，控制表面收縮裂紋，減少水分蒸發；待澆筑的砼終凝后，對砼表面用土工布包裹，覆蓋灑水養護并在土工布上包一層塑料膜，以保證澆筑砼表面的濕度；養生用水采用冷卻管出口溫水，以減少混凝土表面和外界的溫差。

8 冷卻管注漿

8.1 配合比技術要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重應大于1.7，當不足1.7時，可適當減小水灰比。

8.2 冷卻管注漿施工工藝

管道壓漿采用與預應力管道壓漿相同的施工工藝，壓漿泵采用連續式，同一管道壓漿應連續進行，一次完成。

8.3 冷卻管注漿注意事項

冷卻管注漿的注意事項有以下幾點：①壓漿前，用空壓機吹管清除管內雜物和積水，并在冷卻管的進、出口設置壓漿閥。②水泥漿拌制均勻后（攪拌時間不小于5 min），須經3 mm×3 mm以內的過濾網過濾后，方可壓入管道。③在管道出漿口出漿濃度一致后，方可關閉出口閥保壓，在0.5～0.6 MPa的壓力下保持2 min，以確保壓入管道漿體的飽滿密實，其壓漿的最大壓力不能超過0.6 MPa，露出承臺部分應割除。

9 拆模

根據混凝土溫控數據，當承臺混凝土表面與大氣溫差不大于20 ℃，且混凝土強度不小于75%時，可以進行模板拆除。在環境溫差大時，必須進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度；模板拆除完畢后，如果混凝土表面溫度高，不得淋灑涼水，防止產生熱震裂縫。

10 溫控結果分析

10.1 溫度場分析

根據測量收集的數據，對混凝土總體溫度變化過程進行分析，可以得出以下幾點：①混凝土入模24 h內升溫迅速，承臺底層混凝土溫升接近23 ℃；②3.5 d后，內部溫度達到49.8 ℃的峰值，隨后溫度開始下降，下降梯度為1.8 ℃；③7.5 d后，溫度梯度線趨于平緩；④自澆筑開始至拆模，共通水散熱15 d；⑤拆模時，外界氣溫16 ℃，承臺中心處最高溫度為35.4 ℃，承臺表面測點平均溫度為20.1 ℃，拆模時滿足內外溫差小于25 ℃的要求。

溫度沿承臺高度方向上，在承臺中位置溫度最高，沿此點向兩邊逐漸降低，在距離頂面1.0 m范圍內溫度梯度最大。底面由于墊層混凝土的保溫效果好，溫度下降較慢。沿水平方向，從承臺中心至邊緣，溫度逐漸下降，如圖3所示。

10.2 養護效果分析

從測量土工布的內、外溫度分析可知，一層土工布與一層塑料布能起到良好的保溫效果，保溫一般在8 ℃左右，減少了內、表溫差。

10.3 冷卻水管的降溫效果

按一定的時間頻率測量進、出水口溫度，從直觀上反映了冷卻管的降溫效果。承臺混凝土內部溫度達到峰值時，測量的進出水溫度的差值平均在5.91 ℃，取得了較好的降溫效果。

11 結束語

在施工過程中，通過從原材料、混凝土的配合比開始控制，采用粉煤灰等量代換一定量的水泥，并摻加一定量的高效緩凝減水劑，明顯降低了水化熱，延遲了溫度峰值出現時間，但并不影響混凝土的強度、和易性。合理地設置冷卻管降溫系統，在進水口設置調節冷卻管內水流量的水閥，根據混凝土內外溫差變化，控制降溫速度，有效地實現了一次性澆筑大體積混凝土水化熱的控制，保證了實體的質量。

參考文獻

[1]李彤厚.厚大體積混凝土承臺施工溫度裂縫控制實例[J].建筑技術開發，2001（10）.

[2]吳義明，何永嵩，盧衍慶，等.大體積高強混凝土轉換層板溫度裂縫控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施[J].建筑結構，2002（08）.

〔編輯：李玨〕

夏季施工時采取的控制措施：在混凝土拌和過程中，加入適量的冰塊進行降溫；在混凝土運輸過程中，在混凝土罐上方搭設遮陽棚，防止入模時混凝土溫度升高。

冬季施工時采取的控制措施：一般宜在正溫攪拌和正溫澆筑，并靠自身的水化熱進行蓄熱保溫。

6.2 澆筑方法

混凝土澆筑總體方法為：承臺混凝土采用汽車泵泵送入模，分層澆筑，坍落度一定控制在配合比設計要求之內。澆筑現場要求試驗室每次至少做3次坍落度試驗。

承臺混凝土采取一次性大體積混凝土澆筑。澆筑時，應合理分段、分層進行。混凝土的澆筑必須連續不斷地進行，且澆筑速度保持均勻，可以加強振搗，提高混凝土的強度。混凝土澆筑順序如圖2所示。

7 混凝土養護

在承臺砼澆筑時，可從冷卻管出水口接一水管到承臺模板外。混凝土澆筑完畢后，即開始抹面收漿，控制表面收縮裂紋，減少水分蒸發；待澆筑的砼終凝后，對砼表面用土工布包裹，覆蓋灑水養護并在土工布上包一層塑料膜，以保證澆筑砼表面的濕度；養生用水采用冷卻管出口溫水，以減少混凝土表面和外界的溫差。

8 冷卻管注漿

8.1 配合比技術要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重應大于1.7，當不足1.7時，可適當減小水灰比。

8.2 冷卻管注漿施工工藝

管道壓漿采用與預應力管道壓漿相同的施工工藝，壓漿泵采用連續式，同一管道壓漿應連續進行，一次完成。

8.3 冷卻管注漿注意事項

冷卻管注漿的注意事項有以下幾點：①壓漿前，用空壓機吹管清除管內雜物和積水，并在冷卻管的進、出口設置壓漿閥。②水泥漿拌制均勻后（攪拌時間不小于5 min），須經3 mm×3 mm以內的過濾網過濾后，方可壓入管道。③在管道出漿口出漿濃度一致后，方可關閉出口閥保壓，在0.5～0.6 MPa的壓力下保持2 min，以確保壓入管道漿體的飽滿密實，其壓漿的最大壓力不能超過0.6 MPa，露出承臺部分應割除。

9 拆模

根據混凝土溫控數據，當承臺混凝土表面與大氣溫差不大于20 ℃，且混凝土強度不小于75%時，可以進行模板拆除。在環境溫差大時，必須進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度；模板拆除完畢后，如果混凝土表面溫度高，不得淋灑涼水，防止產生熱震裂縫。

10 溫控結果分析

10.1 溫度場分析

根據測量收集的數據，對混凝土總體溫度變化過程進行分析，可以得出以下幾點：①混凝土入模24 h內升溫迅速，承臺底層混凝土溫升接近23 ℃；②3.5 d后，內部溫度達到49.8 ℃的峰值，隨后溫度開始下降，下降梯度為1.8 ℃；③7.5 d后，溫度梯度線趨于平緩；④自澆筑開始至拆模，共通水散熱15 d；⑤拆模時，外界氣溫16 ℃，承臺中心處最高溫度為35.4 ℃，承臺表面測點平均溫度為20.1 ℃，拆模時滿足內外溫差小于25 ℃的要求。

溫度沿承臺高度方向上，在承臺中位置溫度最高，沿此點向兩邊逐漸降低，在距離頂面1.0 m范圍內溫度梯度最大。底面由于墊層混凝土的保溫效果好，溫度下降較慢。沿水平方向，從承臺中心至邊緣，溫度逐漸下降，如圖3所示。

10.2 養護效果分析

從測量土工布的內、外溫度分析可知，一層土工布與一層塑料布能起到良好的保溫效果，保溫一般在8 ℃左右，減少了內、表溫差。

10.3 冷卻水管的降溫效果

按一定的時間頻率測量進、出水口溫度，從直觀上反映了冷卻管的降溫效果。承臺混凝土內部溫度達到峰值時，測量的進出水溫度的差值平均在5.91 ℃，取得了較好的降溫效果。

11 結束語

在施工過程中，通過從原材料、混凝土的配合比開始控制，采用粉煤灰等量代換一定量的水泥，并摻加一定量的高效緩凝減水劑，明顯降低了水化熱，延遲了溫度峰值出現時間，但并不影響混凝土的強度、和易性。合理地設置冷卻管降溫系統，在進水口設置調節冷卻管內水流量的水閥，根據混凝土內外溫差變化，控制降溫速度，有效地實現了一次性澆筑大體積混凝土水化熱的控制，保證了實體的質量。

參考文獻

[1]李彤厚.厚大體積混凝土承臺施工溫度裂縫控制實例[J].建筑技術開發，2001（10）.

[2]吳義明，何永嵩，盧衍慶，等.大體積高強混凝土轉換層板溫度裂縫控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施[J].建筑結構，2002（08）.

〔編輯：李玨〕