承台大体积混凝土温度控制技术

刘清春

【摘 要】 某桥主墩承台台身尺寸为15.6×15.6×6m（长×宽×高），每个承台C30混凝土总量为1460.16m3。文章介绍了大体积混凝土温度控制措施，并对主墩承台的两种不同冷却水管布置的冷却效果进行了阐述。

【关键词】 主墩承台 大体积混凝土 温度控制 施工控制技术

1. 概述

某桥主桥为93+3×170+93m五跨预应力混凝土连续刚构桥，主墩承台尺寸为15.6×15.6×6m（长×宽×高），每个承台C30混凝土总量为1460.16m3。由于混凝土方量较大，承台中心温度会急剧上升，而降温过程将会十分缓慢，长时间的高温对混凝土的质量将会产生非常不利的影响。同时，承台中心温度的升高，使承台断面形成温度梯度，产生较大的温度应力，从而导致混凝土开裂，故在承台施工过程中对水化热温度的控制尤为重要。

2. 温度控制措施

大体积混凝土承台施工过程采取以下措施进行温度控制：

1） 采用低水化熱品种的水泥

大体积混凝土的温度主要是由于水泥水化热引起的，故在水泥品种的选择时，采用了水化热较低的普通硅酸盐水泥，以期从承台的“发热源”对温度进行控制。

2） 掺入适量粉煤灰，以减小水泥用量

在减小混凝土自身的水化热的同时，减少水泥的用量也是减小水化热温度进行温度控制的有效手段，具体措施主要为掺入适量粉煤灰以代替部分水泥用量，同时也改善了混凝土的和易性、可泵性。

3） 降低混凝土入仓温度

在对承台“发热源”进行控制的同时，降低混凝土的初始温度亦是有效控制承台温度的措施，主要措施为：

（1）混凝土拌和用水泥禁止采用刚出厂的高温水泥；

（2）在混凝土拌和前三天，对骨料进行覆盖，避免阳光直接照射，以降低骨料温度；

（3）拌和用水采用温度较低的地下水。

4） 在承台内布置冷却水管

在承台内设置冷却水管，通过冷却水的循环改善混凝土内部的散热速度，其中7号墩承台冷水管布置方式采用传统的“直流式”—水循环方向由承台一端到另一端（详见图1），6号墩承台则采用了“辐射式”循环方式—水循环方向由承台中心向外环形扩散（详见图2）。

3. 温度测试及数据分析

除在施工过程中对主墩承台进行以上降温措施外，我们还需要更准确的了解承台内部混凝土浇筑后温度场的变化情况，这主要取决于对承台内部温度场监控手段是否准确、可靠。

1） 温度测试方法

在某桥主墩承台施工过程中，我们采取在承台内部预埋温度传感器的方法来测试相应点的温度值，在混凝土覆盖温度传感器后，开始进行温度测试，以后延续间隔2小时测试一次，直至温度开始下降为止；在温度下降过程中，间隔4小时测试一次；在温度下降至55℃后，间隔8小时测试一次，当温度控制在45℃后停止测试。

当浇筑混凝土覆盖冷却水管后，冷却水管开始通水，其进出水温度的测试时间与温度传感器的测试时间同步进行。在测试温度传感器和冷却水管进出水温的同时，记录外界大气温度。

2） 温度控制原则

混凝土内外温差较大时，承台断面会形成较明显温度梯度从而产生较大的温度应力，导致混凝土开裂，故混凝土内外温差不应大于25℃；同样，混凝土边缘与大气温差也不应大于25℃；由于承台内部的冷却水管作用，限制混凝土内部温度的快速增长，但冷却水管的温度与混凝土温度相差较大时，也会导致混凝土开裂，冷却水管附近混凝土与出水口温差不应大于20℃。

3） 温度测点布置

承台内部温度测点的布置应能够反映出承台的温度场变化情况，测点主要集中于承台中心点、承台边缘、冷却水管四周等，以便监控人员能够准确掌握承台内部温度变化规律。

4） 温度测试结果

对每一温度测点在混凝土覆盖后开始观测，升温阶段每两小时测量一次，同时对进出水温度及大气温度进行记录，据以作出各测点温度-时间曲线，限于篇幅我们只列出具有代表性的6、7号墩承台内部最高温度Tmax，混凝土边缘温度Tb，冷却水管出水口温度Tc，大气温度Tq，及冷却水管附近混凝土温度Tl，来反映控制原则中的温差（Tmax-Tb）、（Tb-Tq）、（Tl-Tc）随时间的变化。

某桥主墩承台施工过程中，我们对其进行了全面的温度测试，收集了大量原始数据，对承台的内部温度场有了比较清楚的了解，通过对原始数据的分析，得出结论如下：

（1）从上述温度-时间曲线中可以看出，各测点温度均在温度控制原则范围之内，说明施工过程中所采取的温控措施是合理、有效的。

（2）承台中心位置在混凝土浇筑后，温度迅速上升，而降温过程十分缓慢，通过对6号、7号墩承台的温度-时间曲线的比较我们可以发现，7号墩承台各测点温度虽在控制原则范围之内，但7号墩各测点温度较6号墩偏高，整个降温时间达182h，而6号墩承台则只用了132h，主要是因为6号墩承台冷却水管布置形式在7号墩承台基础上作了改进，布置形式改为以中心向四周环形扩散，使得冷却水以最低温度循环至承台中心点，降温时间较7号墩有了明显的下降，说明冷却水管在大体积混凝土施工过程中的效果十分明显，冷却水管的布置形式对冷却效果也有较大的影响。

（3）在混凝土浇筑大约7天后，混凝土表面温度基本趋于稳定，故拆模时间基本可以确定为7天。

（4）由于混凝土表面温度明显比混凝土中心温度下降速度快，故拆模后的养生和保温工作至关重要，可采用覆盖麻包或草袋并淋水养护。

4. 小结

6、7号墩承台于2006年10月浇筑完成，由于温控措施得当，使得这样大方量的承台未出现温度裂缝，达到了设计要求，并成功运用于其它各主墩承台，证明我们制定的温控措施是成功的。

通过对某桥两主墩承台的施工，使我们对大体积混凝土温度监控有了更进一步的认识，为今后大体积混凝土施工积累了宝贵经验。