淺談大體積混凝土的溫控措施

張玉奇 孫 馳

中交二航局第四工程有限公司滬通長江大橋項目部

淺談大體積混凝土的溫控措施

張玉奇 孫 馳

中交二航局第四工程有限公司滬通長江大橋項目部

大體積混凝土結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜，施工技術要求高，水泥水化熱較大，易使結構物產生溫度變形。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，易產生裂縫。本文通過結合工程實例，以理論結合實際的方法加深對大體積混凝土溫控措施的理解。

大體積混凝土；裂縫；溫控措施

一、引言

大體積混凝土開裂的主因是溫差應力與混凝土本身拉應力強度之間矛盾發展的直接結果，根據船閘閘首結構特征和氣候環境，為防止產生溫度裂縫，著重在控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、完善構造設計等方面采取措施。

二、工程概況

滬通長江大橋25#墩承臺平面輪廓尺寸為49.4×25m，承臺高度為5.5m，采用C40混凝土，分兩次澆筑，澆筑厚度為2.6+2.9m。

本承臺屬大體積混凝土，其水化熱量大，施工中應考慮相應的工藝技術措施，需對大體積混凝土溫度進行監測，控制混凝土的內表溫差在20℃以內，防止混凝土內表溫差過大產生裂縫。

滬通長江大橋橋址區東臨黃海，地處長江河口段中緯度地帶，屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，具有氣候溫和、雨水充沛、寒暑干濕變化顯著、四季分明的氣候特征。主要災害性天氣有：暴雨、旱澇、連陰雨、雷暴、臺風、龍卷風、冰雹、寒潮、霜凍、大雪、霧等，其中尤以臺風、雷暴為嚴重。

三、溫控標準

混凝土溫度控制的原則是：

(1)控制混凝土澆筑溫度，混凝土入倉并經過平倉振搗后，在上層混凝土覆蓋前距混凝土表面10～15cm處的溫度為澆筑溫度；

(2)盡量降低混凝土的溫升、延緩最高溫度出現時間；

(3)控制溫峰過后混凝土的降溫速率，控制降溫速率可使混凝土內部溫度應力得到及時釋放，對減少溫度裂縫具有重要意義；

(4)降低混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間的溫差以及控制混凝土表面溫度和氣溫之間的差值。

四、現場溫控措施

4.1 混凝土配合比優化

為使大體積混凝土具有良好的抗裂性能、體積穩定性和抗滲性，混凝土配制按如下原則配制：

◆ 采用低水化熱的膠凝材料體系

大體積混凝土配制應采用適中水膠比，大摻量礦物摻合料的技術路線，盡量降低水泥用量。通過混凝土配合比試驗選擇最優石子級配、最佳砂率和相容性最好的外加劑，以降低膠凝材料用量。

本項目C40承臺混凝土配合比經過優化后采用粉煤灰、礦粉、水泥三元膠凝材料體系，水泥采用海門海螺P.O42.5低堿水泥，粉煤灰采用南通華錦粉煤灰公司的F類二級粉煤灰，礦粉采用張家港恒昌建材公司的S95礦粉，單方混凝土中膠凝材料總量降低至420kg，礦物摻合料比例優化至40%，使混凝土的絕熱溫升大大降低。

◆ 選用優質聚羧酸類緩凝高性能減水劑

緩凝高性能聚羧酸減水劑，兼顧減水、引氣和緩凝效果，可以延緩水化熱的峰值并改善混凝土的和易性，降低水灰比以達到減少水化熱的目的。

本項目減水劑選用河北金舵建材科技開發有限公司的JD-9聚羧酸系高效緩凝型減水劑，承臺混凝土試驗室凝結時間控制為30h左右。

◆ 選用級配良好、低熱膨脹系數、低吸水率的粗集料

優質骨料體積穩定性好、用水量小，可減小混凝土的收縮變形。根據本工程原材料品質控制技術要求，粗集料含泥量不得超過1%，泥塊含量不得超過0.2%；細集料含泥量不得超過2.5%，泥塊含量不得超過0.5%。

本項目中碎石采用江西麻山兩級碎石，碎石摻配比例為5～16mm：16～25mm=3：7。碎石含泥量抽樣檢測結果為0.3%，泥塊含量抽樣檢測結果為0.2%。砂采用江西贛江砂，細度模數抽樣檢測結果2.8，含泥量抽樣結果為0.3%，泥塊含量抽樣檢測結果為0.0%。粗細骨料經檢測均無潛在堿硅酸反應危害。

◆ 使用低流動性混凝土

在滿足施工的前提下，盡可能使用坍落度相對較低的混凝土，有利于減少混凝土用水量，降低溫升、減少干縮，提高抗開裂性能。

本項目中承臺混凝土坍落度控制在160～200mm。

4.2 冷卻水管的埋設及控制

4.2.1 水管材質及加工工藝

近年，為切實降低公共供水管網漏損率，不斷對城鄉老舊供水設施和農村供水設施進行改造，總投資達8 000多萬元。2013年基本完成城區鍍鋅管網改造，有效解決供水管網漏損率高、水壓不足等問題，城市管網漏損率達到18%。同時，開展農村供水“一戶一表”改造，截至2014年6月按計劃完成177個村的改造任務。

冷卻水管采用Φ32×2.5mm的電焊鋼管制作。水管之間通過絲扣連接緊密連接，彎管部分采用冷彎工藝加工。

4.2.2 水管布置

承臺共布設4層冷卻水管。每層外圈單獨布置1圈冷卻水管。

4.2.3 水管使用及控制

◆ 采用深層江水做冷卻水。

◆ 在施工平臺上設置2～3個容量為5～6m3的水箱，以供冷卻水循環。

◆ 可采用分水器將各層各套水管從進水口分出，分水器設置相應數量的獨立水閥以控制各套水管冷卻水流量；設置一定數量的減壓閥以控制后期通水速率。

◆ 混凝土澆筑前進行不短于半個小時的加壓通水試驗，冷卻水流速不小于0.65m/s，單根水管流量不小于20L/min，在管內形成紊流狀態，發現管道漏水、阻水現象要及時修補至可正常工作。

◆鋼筋綁扎的同時安裝冷卻管。冷卻水管采用絲扣連接，連接部位綁扎止水帶，不漏水。冷卻水管必使用鐵絲(非扎絲)綁扎固定在鋼筋上，減小混凝土下落對冷卻水管的沖擊；施工時注意對冷卻水管的保護，應避免混凝土直接落到冷卻水管上，嚴禁工人踩踏冷卻水管。

◆ 每層循環冷卻水管被混凝土覆蓋并振搗完畢后即開始通水，通水時間和通水流量依據溫控技術組的實際測溫結果(判斷升溫期或是降溫期、降溫速率是否超過溫控標準等技術指標)確定。

◆ 混凝土澆筑至溫峰前通最大水流量，盡量削減混凝土溫峰；溫峰過后(以現場測溫數據為準)通水量根據降溫速率進行調整，防止降溫過快引起的混凝土開裂。

◆ 上層混凝土澆筑完畢后，靠近下層混凝土頂面的一層冷卻水管需進行二次通水。

◆ 使用冷卻水管對混凝土強制降溫持續兩周左右，根據溫控技術組測溫結果，至混凝土內部最高溫度與近期3日內日平均溫度相差20℃以內時，停止通水。后期利用混凝土自身徐變作用釋放大體積混凝土自然降溫產生的拉應力。

◆ 待冷卻水管停止水冷并養生完成后，先用空壓機將水管內殘余水壓出并吹干冷卻水管，然后用壓漿機向水管壓注水泥漿，以封閉管路。

五、現場結果

通過采取以上一系列的溫控措施，本項目施工較為理想，養護完成后通過檢查，裂縫共5條，且全部為寬度小于0.1的細小裂縫，符合要求。

[1]李鵬.淺談大體積混凝土施工的溫控措施[J].門窗，2012，11：249+251.