高等级大体积混凝土施工的温度控制

赵胜

中铁二十二局集团项目管理中心， 北京 100043

高等级大体积混凝土施工的温度控制

赵胜

中铁二十二局集团项目管理中心， 北京 100043

八渡南盘江特大桥的V形支撑设计为C48级混凝土，一次最大浇筑量为180.2m3，又是在高温下施工，施工单位采取材料降温、降低入模温度、加强内部热量散发等多种措施，有效地控制了混凝土的温度，成功防止了混凝土结构的开裂。

高等级混凝土；大体积灌注；防裂；温度控制

1、工程概述

八渡南盘江特大桥，是南昆铁路上具有90年代铁路桥水平的4座重点桥梁之一，其主跨为一联54m+2×90m+54m部分预应力混凝土V形支撑连续梁。其V形支撑（见图1）施工有以下特点：

图1 V撑结构示意图

（1）V1、V2断面尺寸较大；

（2）施工时当地气温较高，室外最高温度达45℃；

（3）混凝土等级高，水泥用量大；（4）结构的钢筋多（达200kg/m3），混凝土的坍落度大。

从上述特点可以看出，V形支撑施工的主要问题，是防止由于温度过高而引起混凝土的开裂。因此，我们对高温条件下大体积高等级混凝土施工的温度控制问题进行了试验研究。

2、温度对混凝土结构的影响

2.1 造成混凝土温度升高的原因

（1）水泥水化产生的水化热使混凝土内部温度升高。根据现场实测，水泥水化热引起的温升可达50℃以上，温升最显著的时间是浇筑后3～5天，混凝土等级越高，需用的水泥越多，所产生的水化热量也就越大。

（2）气温的升高从外部使混凝土温度升高，在高温条件下混凝土本身的温度不易散失，这样可使混凝土内部的温度高达90℃。

2.2 高温对混凝土结构的影响

由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期其强度和弹性模量都很低，对温度变化引起的变形约束不明显，但随着龄期的增长，混凝土的强度和弹性模量都得以提高，对混凝土变形的约束则越来越大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂纹。

气温的昼夜变化对混凝土的影响很大：白天气温高，使混凝土内部的热量不易散出，造成其本身的温度过高，夜间气温降低，与混凝土之间形成很大的温差，特别是温度突降时，会使混凝土产生相当大的温度应力。

混凝土中80%的水分要蒸发，水分的蒸发则引起混凝土的收缩，在高温下，水分蒸发很快，更容易引起干缩变形，加之拌和不匀和振捣不良，使混凝土内粗细骨料、水泥分布不匀，密实度不等，因而其收缩系数也不相同，这样在脆弱部分便可能产生开裂。

3、高温下大体积高等级混凝土的温度控制

在对混凝土与温度的关系进行了上述分析之后，就可有针对性的采取措施来控制混凝土的温度。我们是采取一降（降温）二散（散热）三保（保持温差小于定值）的办法，来控制混凝土内外温差，实践证明这是防止混凝土开裂、保证V形支撑混凝土结构质量的必要手段。

表1 V撑混凝土的入模温度

3.1 预冷原材料，降低混凝土的入模温度

根据实验室选定的C48级混凝土的配合比和对气象资料的分析，求的混凝土的入模温度，结果见表1。然后以此为依据对混凝土的原材料进行预冷，具体做法是：

（1）骨料降温。在使用前2天用高压冷水喷淋骨料，使之温度降低。

（2）使用低温水。附近的山泉水温度较低，取之作为混凝土的拌和水。

（3）水泥防热。拌和站的水泥棚要四周通风，保持棚内阴凉；所用水泥均为出厂10天以后者。

（4）运输机具降温。混凝土输送车、吊斗等在使用前均先用冷水冲洗降温。

（5）浇筑混凝土前用冷水冲洗接灌混凝土面、钢筋、模板，使其温度降低。

采取上述措施后，使砂的温度从40℃降到26℃，碎石从42℃降到25℃，水泥从31℃降到29℃，实测混凝土入模温度为26.5℃，较计算值降低了12.4℃。

3.2 散发混凝土内部热量

经计算，每mC48级混凝土的最终升温可达95℃，因此，除采取外部降温措施外，还需采取措施散发其内部热量。我们的做法是：在混凝土内按图2所示预埋ф200钢管，通过冷水循环散发混凝土的水泥水化热。钢管要在混凝土浇筑前安装好，并保证在混凝土浇筑过程中不上浮。循环水在混凝土浇筑后24小时加入，实验员每6小时测温1次，根据混凝土不同位置的温度情况调整其循环水的循环周期。加循环水时应注意，由于加水时混凝土内部的温度正值急剧上升期，为防止产生过大的拉应力，应控制水与混凝土的温差不能太大。

图2 混凝土的散热管与测温孔的平面布置

3.3 混凝土的浇筑与养护

浇筑混凝土应分层进行，层后不宜大于30cm，且浇筑速度不能过快，以利其热量的散发，保持温度均匀。

混凝土浇筑完后3小时需覆盖并洒水养护，这样可以避免早期受太阳直接照射，晴天能降温保湿，夜间、风天又能保持混凝土表面的温度，起到减小内外温差的作用。

3.4 温度控制

混凝土内部与表面、混凝土表面与环境温度的差值一般应控制在20℃以内，如果经过计算和试验确认混凝土有“足够”的抗裂强度时，可将上述温度控制在25～30℃。

3.5 拆模

高温环境下，高等级大体积混凝土结构的拆模时间，除考虑强度外，还要考虑气温等因素，即拆模时混凝土内外的温差不能太大，一般以气温与混凝土表面、混凝土表面与内部的温度差的总和小于20℃为原则。拆模后需继续挂单层麻袋进行洒水养生21天。

4、结语

八渡南盘江特大桥的3个V形支撑，共浇筑C48级混凝土2003m，其中5#、6#、7#墩的V1和V2段施工时正值高温季节，由于我们采取了上述措施，拆模后混凝土的表面光洁无裂纹，受到各级领导的好评。因此，笔者认为所采取的防裂措施是成功的，为今后在高温下进行大体积、高等级、高坍落度的混凝土施工积蓄了宝贵的经验。

[1]铁路混凝土与砌体工程施工规范

[2]铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准

[3]马宝林.高墩大跨连续钢构桥. 人民交通出版社，2001

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.09.031

赵胜 毕业院校：兰州交通大学桥梁工程专业最高学历：本科 职称：高级工程师。