山區重力式錨碇混凝土水化熱監控技術

劉家奎，羅 浩，劉 瑾

(貴州順康路橋咨詢有限公司，貴州 貴陽 550000)

山區重力式錨碇混凝土水化熱監控技術

劉家奎，羅 浩，劉 瑾

(貴州順康路橋咨詢有限公司，貴州 貴陽 550000)

針對山區采用普通硅酸鹽水泥為原材料的重力式錨碇大體積混凝土施工制定了科學的溫控措施及溫度監測方案，最終避免了混凝土的開裂，為山區大體積混凝土錨碇施工原材料的選擇及監控技術提供參考。

重力式錨碇；配合比；監測方案；溫控措施

1 工程概況

重慶江津至貴州習水高速公路筍溪河特大橋主橋為跨徑660 m鋼桁梁懸索橋，兩岸錨碇為重力式錨碇，江津岸錨碇長60.7 m，寬43 m，習水岸錨碇長54 m，寬43 m，混凝土方量極大必須制定切實可行的溫控措施及在混凝土澆筑后進行嚴密的溫度監控。

根據設計文件，本橋錨碇需要采用低水化熱水泥，并充分考慮摻入粉煤灰后混凝土的后期活性，采用60 d齡期的抗壓強度作為設計強度。然而該橋所處周邊附近地區無低水化熱水泥可采購，施工時從經濟方面考慮在實際施工過程中采用了普通硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥其水化熱將比低水化熱水泥更高，在施工過程中采用科學的監測方法對其進行有效的溫度監測控制非常重要。

2 混凝土配合比

錨塊為C40混凝土，錨塊連接段為C30混凝土。鞍部下部為C30混凝土，散索鞍底座部分為C40混凝土。通過對錨塊C30、C40混凝土采用Midas civil 建立實體單元整體建模分析，模型為1/4對稱模型，最終確定如表1～表2配合比。

表1 C40混凝土配合比 kg/m3

表2 C30混凝土配合比 kg/m3

3 水化熱監測方案

根據錨碇各部位混凝土強度、分層混凝土澆筑順序及冷卻水管布置情況選取溫度較高且具有代表性的位置進行溫度監測，根據錨碇各分塊對稱性的特點，選取錨碇單個錨塊的1/2塊布置測點。溫度傳感器布置在相鄰兩層冷卻水管之間及距該層混凝土表面約10 cm位置，第一次澆筑的第一層混凝土布置3層溫度傳感器，其余均布置兩層溫度傳感器。錨塊及錨塊連接段每層布置7個溫度測點，鞍部每層布置3個溫度測點。每個溫度傳感器均進行唯一編號，以便數據分析。

監測頻率結合《大體積混凝土溫度測控技術規范》(GB/T51028-2015)及《大體積混凝土施工規范》(GB 50496-2009)綜合考慮，錨碇水化熱監測在澆筑完成后的前3 d每2 h測一次，第3～7 d每4 h測一次，第8～15 d每12 h測一次，當混凝土內部溫度與大氣溫差<25 ℃時停止觀測。采集的溫度數據主要包括：進、出水口的溫度，混凝土內部溫度，大氣溫度及混凝土表面的溫度。

溫度采集過程中對監測周期內的天氣情況進行記錄，對采集到的數據遇到溫度異常情況要求施工單位整改，包括調整進水的流量和通水時間、養生時準備保溫覆蓋物等。

4 溫控措施

(1)降低水泥水化熱

水泥水化熱溫升主要取決于水泥品種，水泥用量及散熱速度等因素，減少混凝土配合比中的水泥用量，在確保混凝土強度及坍落度條件下，摻用低水化熱摻合料(粉煤灰)及外加劑，錨碇大體積混凝土配合比設計時配合比設計強度采用齡期為60 d強度，從而減少混凝土配合比中的水泥用量，降低混凝土的水化熱溫升，控制最終水化熱，減小混凝土內部的最高升溫。

(2)控制混凝土的澆筑溫度

澆筑溫度是指混凝土經拌和、運輸至模板內的溫度，澆筑溫度控制在20 ℃左右。由于錨碇施工時間基本跨越一年中的高低溫時間，因此，混凝土澆筑溫度變化較大，結合江津區溫度，混凝土澆筑溫度在10～30 ℃之間。在高溫季節，降低混凝土的澆筑溫度的措施一是盡量采取夜間澆筑，二是混凝土用料避免日光曝曬，降低初始溫度。低溫季節避開在5 ℃以下環境施工。

(3)加強混凝土養生

混凝土溫控的目的在于防止混凝土開裂，混凝土開裂是由于混凝土內表溫差過大引起的。因此，加強混凝土的保濕保溫養生，有效減小混凝土的內表溫差，防止混凝土開裂。養生采用雙層土工布覆蓋混凝土表面，包括模板拆除后的側面，并保持一定的頻率灑水，使土工布保證較大的濕度。

(4)設置冷卻水管

在混凝土澆注前預先埋入冷卻管，利用管內流淌的冷水帶走混凝土內部的部分熱量，從而降低混凝土內部的溫度。施工至冷卻管位置即開始通水，水化熱計算時采用的流量是3 m3/h，現場根據實際情況調整，1～7 d采用2～3 m3/h的流量，7～14 d根據需要間斷性通過，并根據溫度監控數據調整冷卻水流量，當監控溫度能滿足設計規范要求時，保持通水速度，如溫度差較大，加大通水速度，溫差較小、降溫速度過快時，減小通水速度。

5 監測數據分析

以下選擇代表性的一層混凝土監測情況做簡要分析。

圖1 各測點溫度變化速率折線圖

圖2 各時間點溫差折線圖

表3 內部溫度監測參數匯總表

結合圖1～圖2及表3分析可知，內外溫差與上下層溫差控制較好合格率為100%。監測指標中降溫速率、進出水溫差、進水與內部最大溫差、混凝土表面溫度與大氣溫差指標合格率相對偏低約為70%左右，主要原因為混凝土施工過程中存在單根冷卻水管較長及部分時段進水溫度相對偏低的情況。

6 結 論

(1) 目前設計文件對于大體積錨碇施工通常要求采用低水化熱水泥，在實際實施過程中若能保證施工單位采取有效的降溫措施的情況下可考慮選用普通硅酸鹽水泥進行施工。

(2)混凝土澆筑完成后的前3 d降溫速率控制是控制的重點，采用對進水加熱或者進水口采用較小的水箱可對進水溫度進行靈活調整，可較好控制進水與內部溫差及進出水溫差。

(3)在混凝土澆筑前，進行冷卻管壓水試驗，確保冷卻管連接牢固不漏水，在澆筑過程中及時通水降溫，混凝土澆筑至冷卻水管位置即應通水，可盡量降低混凝土內部最高溫度。

(4)選擇在夜間等氣溫低的時段進行混凝土澆筑；降低原材料的溫度，使用冷凝水或加冰拌和混凝土，可確保混凝土入模溫度滿足規范要求。

[1] 葉琳昌，沈義．大體積混凝土施工[M]．北京：中國建筑工業出版社，1987.

[2] 熊大玉，王小虹．混凝土外加劑[M]．化學工業出版社，2002.

[3] 宋麗娟，崔悅玫．大體積混凝土及地下防水混凝土——粉煤灰的利用[J]．林業科技情報，2000，24(4)：1，17.

U412

B

1008-3383(2017)11-0018-02

2017-05-23

劉家奎(1987-)，男，工程師，研究方向：橋梁施工與工程智能控制。