大體積混凝土施工中通水冷卻智能溫度控制技術

張其分

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

大體積混凝土施工中通水冷卻智能溫度控制技術

張其分

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

主要根據本工程制定大體積混凝土澆筑過程中溫度監測的控制方案和控制溫度變化引起的收縮裂縫的施工技術措施，希望能為類似工程帶來指導和借鑒的作用。

大體積混凝土；澆筑；溫度控制；監測方案

1 工程概況

平塘特大橋為貴州省余慶至安龍高速公路平塘至羅甸段施工中的重點控制性工程，其中15號主塔塔高320 m(不含承臺高度)，主跨為550 m的疊合梁斜拉橋；承臺長40.8 m、寬27.4 m、高8 m，設計標號為C40，承臺混凝土澆筑總方量共計8 943.4 m3，為大體積混凝土施工。

2 大體積混凝土的測溫目標

2.1 測溫系統基本要求

(1)溫度傳感器采用的技術要求。

①溫度傳感器的測量溫度的相對誤差在0.3 ℃以內；

②必須采用浸水24 h的溫度傳感器進行安裝；

③溫度傳感器的絕緣性能必須優良。

(2)信號傳感器的技術要求。

①記錄的溫度誤差在±0.5 ℃以內；

②測溫儀器可與計算機連網，并且具有自動記錄的功能，對數據可以進行時時傳輸；

③信號傳感器的干擾性能要強，尤其是抗電磁信號干擾的能力；

④測溫儀表的性能和質量要滿足工程施工階段測試的要求。

2.2 大體積混凝土塊體溫度監測點布置

(1)在大體積混凝土塊的平面圖的對稱軸的一半作為溫度監測點的測溫區，測點在測溫區內按平面布置；

(2)根據本工程的實際特點和溫度控制的要求確定溫度監測位置與溫度監測點的數量。

(3)溫度監測點的數量不少于2處，布置在平面對稱軸的一半線上；

(4)在澆筑塊體厚度的方向上，在每一位置點上至少設置3個測點；

(5)根據工程的實際需要布置監測點和測點數量；

(6)以澆筑混凝土外表向內50 mm的范圍的溫度當作混凝土塊體外表溫度。把混凝土塊體的底表面以上50 mm范圍的溫度當作準混凝土塊體底表面溫度。

根據本工程的實際特點布置的溫度監控點如下：將每一次澆筑混凝土的承臺結構作為一個監控區，溫度監控區按照混凝土施工的平面大小設定為五個區域，把劃分的各個區域設定為一個測試溫度區域，在每個區域的截面設置測溫點，在檢查區域的縱向上圈定3個斷面，并在指定的斷面上設置一個監控溫度的監測點(如圖1所示)。

圖1 測溫點布置圖

對每個測區進行A、B、C、D、E編號，A取在平面對角線的交點處，在測區平面的中部；B測區取短軸上距側模的距離為500 mm，在側邊附近。C測區在長半軸上的1/4的點上，距中心測區A距離為長半軸長度的1/2，角位置處的測區D在長軸上與角點距離為1 000 mm；E測區在長半軸上的1/4的點上，距中心測區A距離為長半軸長度的1/2，在每個測區都布置3個傳感器。

2.3 測溫制度

(1)在混凝土澆筑的過程中及混凝土澆筑完成后的7 d，每兩小時測定一次，在澆筑完成7 d以后每4 h測試一次，在澆筑完成14 d以后每8 h測試一次，在后期的監測中，每天監測一次。

(2)根據本工程的實際特點，本次監測的時間是從混凝土澆筑完成后10 h開始進行溫度監測工作，每2 h測試一次，總共監測14 d。可根據實際情況作出相應的調整。

(3)澆筑施工時每隔8 h進行監測混凝土入模的溫度，并做好相應的記錄工作。

2.4 溫度控制指標

根據混凝土澆筑溫度、配合比、結構尺寸，控制溫峰過后混凝土的降溫速率、混凝土里外溫差等的原則，一般情況見表1。

表1 溫控指標不大于下列數值

3 混凝土循環冷卻水系統

3.1 冷卻水管布置方法

管徑采用 Φ48×2.5 mm，水平方向上管冷中心距基本控制在1 m 左右；高度方向上，底層管冷距離底面或分層面高0.5 m，其上管冷豎向中心距為0.7 m；為充分降溫，層與層之間管冷走向垂直，即上下層管冷呈井字型布置；采用鋼筋點焊的方法固定冷卻管，嚴禁焊接在圖紙設計有的鋼筋的位置，必要的情況下可以幫著在上面；安裝固定好循環水冷卻管后，采用通水的方法檢驗管道的密實性，嚴禁冷卻水滴到混凝土中，影響混凝土的澆筑質量。在底板水平的方向上沒層均布置循環系統2個，按照混凝土澆筑的過程分層次通水循環，降低混凝土產生的溫度，防止裂縫的產生。

3.2 冷卻水溫度控制

(1)冷卻水的溫度和混凝土內部的溫差必須在20 ℃的范圍內；

(2)確保澆筑混凝土的降溫的速率不大于2 ℃；

(3)在混凝土澆筑完成后的24 h，進口與冷卻水出口的溫差不應大于10 ℃；

(4) 冷卻水循環系統的為4 h進行調整進出水方向。

(5)各分層間的混凝土冷卻水的上下之間的冷卻水進出方向應保持反向。

(6)利用對水箱溫度進行調整和保證循環水的流速來確保溫差準確，確保冷卻效率。

(7)確保澆筑混凝土的降溫的速率不大于2 ℃可以有效減少溫度裂縫。可利用對水箱溫度進行調整和保證循環水的流速來確保溫差準確來保證控制混凝土的降溫速率。

4 控制溫度與收縮裂縫的技術措施

4.1 降低水泥水化熱

(1)選擇水化熱低或水化熱中等的水泥拌和混凝土。

(2)利用混凝土澆筑完成后后期強度，降低混凝土每立方米中使用的水泥。

(3)采用粗骨料，盡量選擇粒徑比較大、有良好級配的粗骨料拌和混凝土；混凝土摻加適當的減水劑和緩凝劑，改善混凝土和易性以達到降低水化熱的目的。

(4)預埋冷卻水管達到強制降溫的目的。

4.2 降低混凝土的入模溫度

(1)選擇澆筑大體積混凝土的天氣要適宜，避開氣溫較高的天氣進行澆筑，骨料同時要采取必要的降溫措施。

(2)在混凝土中加入適當的緩凝劑。

(3)采取必要的通風和散熱措施加快混凝土入模時混凝土入模時的熱量的散失。

4.3 加強施工中的溫度控制措施

(1)混凝土澆筑完成后要加強混凝土的養護，采用緩慢降溫的方法以降低溫度驟變引起的溫度應力。夏天施工要做好保濕防曬措施，冬天施工要做好保溫措施，防止溫度驟變引起溫度應力。

(2)增加混凝土養護的時間，這樣可以減慢混凝土降溫的速度，利用混凝土的應力松弛效應。

(3)采用信息化控制的方法加強溫度監測的管理，根據監測的溫度數據及時調整養護措施。

(4)根據現場施工情況組織施工，避免大量的混凝土堆積。

4.4 改善約束條件，減少溫度應力

按照分塊澆筑或者分層澆筑的方法澆筑混凝土，合理的設置施工縫或后澆帶以改善混凝土的約束情況，確定適宜的澆筑長度以減少溫度應力。

4.5 提高混凝土的極限拉伸強度

(1)選擇級配良好的粗骨料，在澆筑的過程中加強振搗，確保混凝土被振搗密實以減少混凝土的收縮變形。

(2)拌制混凝土采用多次投料的方法，添加引氣劑，振搗過程中要確定振搗在振搗棒的作用范圍內，杜絕混凝土泌水情況的發生，加強混凝土的養護。

(3)配置適當的溫度配筋和斜向構造配筋于基礎內，這樣可以改善應力集中，減少混凝土開裂。

[1] 朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[2] 管俊峰，朱曉旭，林鵬，等.特高拱壩懸臂高度個性化控制的分析研究[J].水利學報，2013，44(1)：97-103 .

[3] 張國新，楊波，張景華. RCC拱壩的封拱溫度與溫度荷載研究[J].水利學報，2011，42(7)：812-818 .

2017-04-28

張其分(1984-)，女，貴州貴陽人，工程師，研究方向：交通土建。

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：1008-3383(2017)07-0134-02