浅谈一次性浇筑大体积混凝土承台温度裂缝控制技术

樊立志+傅重阳

摘 要：郑卢高速公路大铁沟特大桥主桥承台为大体积混凝土施工，采用一次性浇筑的方法。以此为例，介绍了大体积混凝土承台在防止温度裂缝控制方面的施工要点和关键施工技术等，以供参考。

关键词：大体积混凝土；一次性浇筑；裂缝；冷却管

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0058-03

1 工程概况

大铁沟特大桥主桥是郑卢高速公路全线的重、难点工程，由中铁三局集团有限公司负责施工。该桥是郑州至卢氏高速公路洛宁至卢氏段高速公路上的一座大型三跨预应力混凝土连续刚构桥。桥梁全长为856.48 m，主桥8#墩～11#墩，跨径设置为85 m+160 m+85 m连续刚构，其中主墩9#、10#墩承台为大体积混凝土，结构形式见表1.

2 冷却管的布设

冷却管选用材料为直径φ48 mm、壁厚1.5 mm的钢管。

在主墩承台钢筋安装完后，开始布设冷却管，冷却管分4层布置，水平管距1.0 m。第一层离承台底0.75 m，第4层距承台顶面0.75 m，中间第二、三、四层每层层距均为1.0 m。其中，C1、C2、C3和C4冷却管每层设2个进水口，分别设置在承台边和中间位置，防止冷却管部分堵塞后造成冷却管内水流无法循环。在每层进水口处设置调节流量的水阀，1个出水口设置测流量设备监控水流速度，如图1所示。

布设按“U”字形埋设，为防止冷却管漏水。采用丝扣套筒连接冷却管，沿顺桥向、横桥向间隔布置。冷却管放置在提前搭设好的钢管支架上，并用铁丝牢固固定。冷却管如果与墩身预埋钢筋发生干扰，可以适当调整冷却管位置；如果与承台钢筋发生干扰，可以适当调整钢筋位置。安装完后，应对冷却管进行密水试验，保证不串浆、不漏水，保证管道畅通。冷却管进出水口伸出承台顶面110 cm。

3 冷却管的通水方法

主墩承台冷却管分4层布置，在混凝土浇筑没过第一层冷却管后，开始第一层冷却管通水冷却，第二、三、四层依次类推。由于高压水泵从“V”型沟谷谷底蓄水槽中抽水，在选择高压水泵时，必须保证冷却管进水口有足够的压力，进口水温和出口水温温差控制在5～10 ℃之间。在混凝土全部浇筑完毕后，保证4层冷却管全部通水，通水时间为15 d。出水口导出到大铁沟沟底。现场施工时，根据温控数据及时调整冷却管内水流速度，确保进、出口水温温差控制在5～10 ℃之间。

4 测温元件的布置

大铁沟特大桥9#、10#墩承台高4.5 m，混凝土硬化所释放的水化热会产生较高的温度，由于混凝土在较大截面范围内硬化速度和散热条件的差异，内部会产生一定的温差，可能导致底板混凝土产生温度裂缝。在混凝土浇筑完毕后，及时进行温度监控，随时掌握混凝土内部温度的变化动态，确保混凝土内表温差控制在允许范围内。

布置测温元件时，需要注意以下几点：①测温元件埋设的水平距离为1.5 m，沿承台两轴线和对角线一半竖向布置。②每个埋设点埋入5根测温元件，即竖直方向共设置5层，最下层距承台底25 cm，中间竖向间距为1.0 m，最上层距承台顶25 cm。③为了确保测温管位置的准确性，在安装完毕后，要对测温管进行编号，以便测温监控记录。④承台混凝土浇筑完成后，立即安排专人对混凝土表面、内部温度进行监测，温度监测时间不少于16 d，混凝土监测频率见表2.⑤在混凝土浇注过程中，指定专门技术人员对每个测点附近的混凝土入模温度进行监测。做好现场测温记录，及时汇总并提供给项目部、工程部，以指导现场施工。

5 混凝土温度控制技术

5.1 使用冷却管进行内部循环的冷却目的

通过混凝土内部冷却，加快内部温度的散发速度，控制内外温差，降低混凝土内部最高温度，防止混凝土温度裂缝的出现。

5.2 混凝土温度控制采用的方法

通过采用混凝土表面覆盖养护的方法，控制混凝土中心与表面、表面与大气之间的温差；同时，结合

现场测温情况，及时调节冷却管进水温度、循环通水时间和流量。

5.3 混凝土温度控制指标

混凝土内部降温速度≤2 ℃/d，中心-表面温差、表面-大气温差均≤25 ℃。

6 混凝土浇筑

6.1 配合比设计

6.1.1 混凝土配合比的原则

主墩承台采用C30标号砼，共2 188.8 m?，属于大体积混凝土施工。在设计混凝土配合比时，在满足设计混凝土强度等级条件下，掺加适量粉煤灰，同时加入高性能缓凝剂，延长混凝土的初凝时间，尽可能降低混凝土的水泥用量，以达到降低混凝土内最大温升值的目的。

6.1.2 主要技术措施

6.1.2.1 材料要求

混凝土浇筑的材料及其要求主要有以下几点：①水泥。通过试验合理选用低水化热水泥。②外掺剂。在混凝土中，可掺加复合型外加剂和粉煤灰，以减少绝对用水量和水泥用量，改善混凝土的和易性、可泵性，延长缓凝时间。③粗骨料。采用二级配5～16 mm、16～31.5 mm石子，含泥量<1%，符合筛分曲线要求。骨料中针状和片状<12%（重量比）。④细骨料。中砂含泥量<3%.

6.1.2.2 C30混凝土选用配合比

在满足可泵性前提下，尽量降低含砂率，一般应控制在38%～42%之间。在满足泵送条件的前提下，尽量降低混凝土的塌落度，以减小混凝土收缩变形，具体混凝土配合比见表3.

6.1.2.3 控制新鲜混凝土的出机温度

混凝土中的各种原材料，尤其是骨料和水，对出机温度影响最大。在混凝土拌和站存料区设置简易遮阳棚，对砂石料进行堆放，在天气特别炎热时，可对骨料表面采用洒水降温等措施。

6.1.2.4 控制混凝土入模温度

夏季施工时采取的控制措施：在混凝土拌和过程中，加入适量的冰块进行降温；在混凝土运输过程中，在混凝土罐上方搭设遮阳棚，防止入模时混凝土温度升高。

冬季施工时采取的控制措施：一般宜在正温搅拌和正温浇筑，并靠自身的水化热进行蓄热保温。

6.2 浇筑方法

混凝土浇筑总体方法为：承台混凝土采用汽车泵泵送入模，分层浇筑，坍落度一定控制在配合比设计要求之内。浇筑现场要求试验室每次至少做3次坍落度试验。

承台混凝土采取一次性大体积混凝土浇筑。浇筑时，应合理分段、分层进行。混凝土的浇筑必须连续不断地进行，且浇筑速度保持均匀，可以加强振捣，提高混凝土的强度。混凝土浇筑顺序如图2所示。

7 混凝土养护

在承台砼浇筑时，可从冷却管出水口接一水管到承台模板外。混凝土浇筑完毕后，即开始抹面收浆，控制表面收缩裂纹，减少水分蒸发；待浇筑的砼终凝后，对砼表面用土工布包裹，覆盖洒水养护并在土工布上包一层塑料膜，以保证浇筑砼表面的湿度；养生用水采用冷却管出口温水，以减少混凝土表面和外界的温差。

8 冷却管注浆

8.1 配合比技术要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重应大于1.7，当不足1.7时，可适当减小水灰比。

8.2 冷却管注浆施工工艺

管道压浆采用与预应力管道压浆相同的施工工艺，压浆泵采用连续式，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

8.3 冷却管注浆注意事项

冷却管注浆的注意事项有以下几点：①压浆前，用空压机吹管清除管内杂物和积水，并在冷却管的进、出口设置压浆阀。②水泥浆拌制均匀后（搅拌时间不小于5 min），须经3 mm×3 mm以内的过滤网过滤后，方可压入管道。③在管道出浆口出浆浓度一致后，方可关闭出口阀保压，在0.5～0.6 MPa的压力下保持2 min，以确保压入管道浆体的饱满密实，其压浆的最大压力不能超过0.6 MPa，露出承台部分应割除。

9 拆模

根据混凝土温控数据，当承台混凝土表面与大气温差不大于20 ℃，且混凝土强度不小于75%时，可以进行模板拆除。在环境温差大时，必须进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；模板拆除完毕后，如果混凝土表面温度高，不得淋洒凉水，防止产生热震裂缝。

10 温控结果分析

10.1 温度场分析

根据测量收集的数据，对混凝土总体温度变化过程进行分析，可以得出以下几点：①混凝土入模24 h内升温迅速，承台底层混凝土温升接近23 ℃；②3.5 d后，内部温度达到49.8 ℃的峰值，随后温度开始下降，下降梯度为1.8 ℃；③7.5 d后，温度梯度线趋于平缓；④自浇筑开始至拆模，共通水散热15 d；⑤拆模时，外界气温16 ℃，承台中心处最高温度为35.4 ℃，承台表面测点平均温度为20.1 ℃，拆模时满足内外温差小于25 ℃的要求。

温度沿承台高度方向上，在承台中位置温度最高，沿此点向两边逐渐降低，在距离顶面1.0 m范围内温度梯度最大。底面由于垫层混凝土的保温效果好，温度下降较慢。沿水平方向，从承台中心至边缘，温度逐渐下降，如图3所示。

10.2 养护效果分析

从测量土工布的内、外温度分析可知，一层土工布与一层塑料布能起到良好的保温效果，保温一般在8 ℃左右，减少了内、表温差。

10.3 冷却水管的降温效果

按一定的时间频率测量进、出水口温度，从直观上反映了冷却管的降温效果。承台混凝土内部温度达到峰值时，测量的进出水温度的差值平均在5.91 ℃，取得了较好的降温效果。

11 结束语

在施工过程中，通过从原材料、混凝土的配合比开始控制，采用粉煤灰等量代换一定量的水泥，并掺加一定量的高效缓凝减水剂，明显降低了水化热，延迟了温度峰值出现时间，但并不影响混凝土的强度、和易性。合理地设置冷却管降温系统，在进水口设置调节冷却管内水流量的水阀，根据混凝土内外温差变化，控制降温速度，有效地实现了一次性浇筑大体积混凝土水化热的控制，保证了实体的质量。

参考文献

[1]李彤厚.厚大体积混凝土承台施工温度裂缝控制实例[J].建筑技术开发，2001（10）.

[2]吴义明，何永嵩，卢衍庆，等.大体积高强混凝土转换层板温度裂缝控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2002（08）.

〔编辑：李珏〕

夏季施工时采取的控制措施：在混凝土拌和过程中，加入适量的冰块进行降温；在混凝土运输过程中，在混凝土罐上方搭设遮阳棚，防止入模时混凝土温度升高。

冬季施工时采取的控制措施：一般宜在正温搅拌和正温浇筑，并靠自身的水化热进行蓄热保温。

6.2 浇筑方法

混凝土浇筑总体方法为：承台混凝土采用汽车泵泵送入模，分层浇筑，坍落度一定控制在配合比设计要求之内。浇筑现场要求试验室每次至少做3次坍落度试验。

承台混凝土采取一次性大体积混凝土浇筑。浇筑时，应合理分段、分层进行。混凝土的浇筑必须连续不断地进行，且浇筑速度保持均匀，可以加强振捣，提高混凝土的强度。混凝土浇筑顺序如图2所示。

7 混凝土养护

在承台砼浇筑时，可从冷却管出水口接一水管到承台模板外。混凝土浇筑完毕后，即开始抹面收浆，控制表面收缩裂纹，减少水分蒸发；待浇筑的砼终凝后，对砼表面用土工布包裹，覆盖洒水养护并在土工布上包一层塑料膜，以保证浇筑砼表面的湿度；养生用水采用冷却管出口温水，以减少混凝土表面和外界的温差。

8 冷却管注浆

8.1 配合比技术要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重应大于1.7，当不足1.7时，可适当减小水灰比。

8.2 冷却管注浆施工工艺

管道压浆采用与预应力管道压浆相同的施工工艺，压浆泵采用连续式，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

8.3 冷却管注浆注意事项

冷却管注浆的注意事项有以下几点：①压浆前，用空压机吹管清除管内杂物和积水，并在冷却管的进、出口设置压浆阀。②水泥浆拌制均匀后（搅拌时间不小于5 min），须经3 mm×3 mm以内的过滤网过滤后，方可压入管道。③在管道出浆口出浆浓度一致后，方可关闭出口阀保压，在0.5～0.6 MPa的压力下保持2 min，以确保压入管道浆体的饱满密实，其压浆的最大压力不能超过0.6 MPa，露出承台部分应割除。

9 拆模

根据混凝土温控数据，当承台混凝土表面与大气温差不大于20 ℃，且混凝土强度不小于75%时，可以进行模板拆除。在环境温差大时，必须进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；模板拆除完毕后，如果混凝土表面温度高，不得淋洒凉水，防止产生热震裂缝。

10 温控结果分析

10.1 温度场分析

根据测量收集的数据，对混凝土总体温度变化过程进行分析，可以得出以下几点：①混凝土入模24 h内升温迅速，承台底层混凝土温升接近23 ℃；②3.5 d后，内部温度达到49.8 ℃的峰值，随后温度开始下降，下降梯度为1.8 ℃；③7.5 d后，温度梯度线趋于平缓；④自浇筑开始至拆模，共通水散热15 d；⑤拆模时，外界气温16 ℃，承台中心处最高温度为35.4 ℃，承台表面测点平均温度为20.1 ℃，拆模时满足内外温差小于25 ℃的要求。

温度沿承台高度方向上，在承台中位置温度最高，沿此点向两边逐渐降低，在距离顶面1.0 m范围内温度梯度最大。底面由于垫层混凝土的保温效果好，温度下降较慢。沿水平方向，从承台中心至边缘，温度逐渐下降，如图3所示。

10.2 养护效果分析

从测量土工布的内、外温度分析可知，一层土工布与一层塑料布能起到良好的保温效果，保温一般在8 ℃左右，减少了内、表温差。

10.3 冷却水管的降温效果

按一定的时间频率测量进、出水口温度，从直观上反映了冷却管的降温效果。承台混凝土内部温度达到峰值时，测量的进出水温度的差值平均在5.91 ℃，取得了较好的降温效果。

11 结束语

在施工过程中，通过从原材料、混凝土的配合比开始控制，采用粉煤灰等量代换一定量的水泥，并掺加一定量的高效缓凝减水剂，明显降低了水化热，延迟了温度峰值出现时间，但并不影响混凝土的强度、和易性。合理地设置冷却管降温系统，在进水口设置调节冷却管内水流量的水阀，根据混凝土内外温差变化，控制降温速度，有效地实现了一次性浇筑大体积混凝土水化热的控制，保证了实体的质量。

参考文献

[1]李彤厚.厚大体积混凝土承台施工温度裂缝控制实例[J].建筑技术开发，2001（10）.

[2]吴义明，何永嵩，卢衍庆，等.大体积高强混凝土转换层板温度裂缝控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2002（08）.

〔编辑：李珏〕

夏季施工时采取的控制措施：在混凝土拌和过程中，加入适量的冰块进行降温；在混凝土运输过程中，在混凝土罐上方搭设遮阳棚，防止入模时混凝土温度升高。

冬季施工时采取的控制措施：一般宜在正温搅拌和正温浇筑，并靠自身的水化热进行蓄热保温。

6.2 浇筑方法

混凝土浇筑总体方法为：承台混凝土采用汽车泵泵送入模，分层浇筑，坍落度一定控制在配合比设计要求之内。浇筑现场要求试验室每次至少做3次坍落度试验。

承台混凝土采取一次性大体积混凝土浇筑。浇筑时，应合理分段、分层进行。混凝土的浇筑必须连续不断地进行，且浇筑速度保持均匀，可以加强振捣，提高混凝土的强度。混凝土浇筑顺序如图2所示。

7 混凝土养护

在承台砼浇筑时，可从冷却管出水口接一水管到承台模板外。混凝土浇筑完毕后，即开始抹面收浆，控制表面收缩裂纹，减少水分蒸发；待浇筑的砼终凝后，对砼表面用土工布包裹，覆盖洒水养护并在土工布上包一层塑料膜，以保证浇筑砼表面的湿度；养生用水采用冷却管出口温水，以减少混凝土表面和外界的温差。

8 冷却管注浆

8.1 配合比技术要求

施工配合比水泥∶水=1∶0.33，水灰比0.33，每袋水泥50 kg，需用水量16.5 kg。稠度要求14～18 s，比重应大于1.7，当不足1.7时，可适当减小水灰比。

8.2 冷却管注浆施工工艺

管道压浆采用与预应力管道压浆相同的施工工艺，压浆泵采用连续式，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

8.3 冷却管注浆注意事项

冷却管注浆的注意事项有以下几点：①压浆前，用空压机吹管清除管内杂物和积水，并在冷却管的进、出口设置压浆阀。②水泥浆拌制均匀后（搅拌时间不小于5 min），须经3 mm×3 mm以内的过滤网过滤后，方可压入管道。③在管道出浆口出浆浓度一致后，方可关闭出口阀保压，在0.5～0.6 MPa的压力下保持2 min，以确保压入管道浆体的饱满密实，其压浆的最大压力不能超过0.6 MPa，露出承台部分应割除。

9 拆模

根据混凝土温控数据，当承台混凝土表面与大气温差不大于20 ℃，且混凝土强度不小于75%时，可以进行模板拆除。在环境温差大时，必须进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；模板拆除完毕后，如果混凝土表面温度高，不得淋洒凉水，防止产生热震裂缝。

10 温控结果分析

10.1 温度场分析

根据测量收集的数据，对混凝土总体温度变化过程进行分析，可以得出以下几点：①混凝土入模24 h内升温迅速，承台底层混凝土温升接近23 ℃；②3.5 d后，内部温度达到49.8 ℃的峰值，随后温度开始下降，下降梯度为1.8 ℃；③7.5 d后，温度梯度线趋于平缓；④自浇筑开始至拆模，共通水散热15 d；⑤拆模时，外界气温16 ℃，承台中心处最高温度为35.4 ℃，承台表面测点平均温度为20.1 ℃，拆模时满足内外温差小于25 ℃的要求。

温度沿承台高度方向上，在承台中位置温度最高，沿此点向两边逐渐降低，在距离顶面1.0 m范围内温度梯度最大。底面由于垫层混凝土的保温效果好，温度下降较慢。沿水平方向，从承台中心至边缘，温度逐渐下降，如图3所示。

10.2 养护效果分析

从测量土工布的内、外温度分析可知，一层土工布与一层塑料布能起到良好的保温效果，保温一般在8 ℃左右，减少了内、表温差。

10.3 冷却水管的降温效果

按一定的时间频率测量进、出水口温度，从直观上反映了冷却管的降温效果。承台混凝土内部温度达到峰值时，测量的进出水温度的差值平均在5.91 ℃，取得了较好的降温效果。

11 结束语

在施工过程中，通过从原材料、混凝土的配合比开始控制，采用粉煤灰等量代换一定量的水泥，并掺加一定量的高效缓凝减水剂，明显降低了水化热，延迟了温度峰值出现时间，但并不影响混凝土的强度、和易性。合理地设置冷却管降温系统，在进水口设置调节冷却管内水流量的水阀，根据混凝土内外温差变化，控制降温速度，有效地实现了一次性浇筑大体积混凝土水化热的控制，保证了实体的质量。

参考文献

[1]李彤厚.厚大体积混凝土承台施工温度裂缝控制实例[J].建筑技术开发，2001（10）.

[2]吴义明，何永嵩，卢衍庆，等.大体积高强混凝土转换层板温度裂缝控制[J].混凝土，2002（07）.

[3]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2002（08）.

〔编辑：李珏〕