大桥主墩承台大体积混凝土施工温控技术分析

娄松方

摘要 浇筑混凝土过程中，因水化反应而产生过大热能，若浇筑混凝土量较大，则热量更多。热量积累在结构内部后短时间内难以消散，混凝土内外温差较大，严重的会导致结构出现裂缝。文章依托某大桥项目施工实践，分析了承台大体积混凝土温控方案，主要为优化原材料选择及混凝土配合比、分层浇筑承台大体积混凝土、科学埋设及控制承台冷却管等;提出了承台混凝土温度监测的内容、要求、标准及布设测温点的措施，经分析监测温度数据，该文采取的温控技术、措施有效，可在同类型项目中推广应用。

关键词 桥梁承台工程;大体积混凝土;温控技术

中图分类号 U445.55 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）10-0151-03

0 引言

混凝土广泛应用于建筑领域，尤其是桥梁建设。但混凝土浇筑时有水化反应，产生热量，混凝土浇筑量越多，产生热量越多，积累在内部，短时间内难以消散，导致混凝土内部温度较高，外部温度较低，内外温差较大则会影响混凝土结构质量，出现结构裂缝。该文依托某特大桥项目施工实践，研究了控温技术和措施，经温度监测发现，该项目采取的措施富有成效，可大力推广。

1 工程概况

某高速公路大桥，全长964 m，主桥长度为（80+2×125+75）m，结构形式为预应力混凝土连续钢构形式，该桥梁主桥桥墩为9#墩、10#墩和11#墩，其承台横桥向长22 m，顺桥向宽9.3 m，高4 m。主墩承台采用C30混凝土浇筑，单个浇筑方量约为782.674 m，属典型的大体积混凝土，施工阶段需采用温控技术。

2 承台大体积混凝土温控方案

2.1 原材料选择和混凝土配合比优化

通过降低水化热将混凝土结构内外温差有效降低，可以采取优化配合比的措施实现[1]：

（1）优选水泥、调整外加剂、优化掺料等，设置多组试验对比分析，保障施工质量和效果的前提下，适当降低水泥用量，控制产生热量[1]。

（2）混凝土施工多为泵送形式，具有显著优势，如施工便捷、效率更高等，但同时必须提升混凝土的粘聚性、和易性，经项目实践，表1所示为优化后C30混凝土配合比。

2.2 承台大体积混凝土分层浇筑措施

浇筑混凝土结合斜面分层法、全面分层法，将混凝土早期散热问题有效解决：

（1）全面分层法，常依托结构长边开展施工，下层混凝土初凝完成后实施第二层浇筑[2]，图1所示为具体浇筑示意图。

（2）斜面分层法，结构厚度与长度比低于1/3时，自下而上振捣，杜绝出现施工缝，图2所示为具体施工方法。

（3）该项目浇筑承台底层3 m采取斜面分层法，浇筑顶层2 m采取全面分层法。

2.3 承台冷却管埋设及控制要求

若承台结构尺寸较大，常采取一次性浇筑施工措施，除优化配合比、减少水化热对温度进行控制外，还可以在承台内部加设冷却管，实施水循环等措施，将多余热量带出，有效控制内部温度，降低内外温差。

（1）该项目选择Φ50×2.5 mm焊管作为冷却管布设在承台中，为有效规避冷却管长时间置于混凝土中产生的堵管问题，该项目采取单层独设冷却管形式循环水。

（2）该项目共设冷却管4层，同时可以根据混凝土结构厚度调节循环水的流量，科学进行温度调节和控制[3]。

2.4 承台大体积混凝土的合理养护

混凝土浇筑后，科学实施养护，有效规避开裂通病。混凝土浇筑后，容易出现干缩裂缝，主要是因为养护混凝土前期措施不当，導致水分散失较快，水泥颗粒未及时与水结合而发热，稳定结晶未形成，导致强度不足，最终出现干缩裂缝。必须加强养护措施，确保混凝土表面湿润。

（1）养护混凝土的重要措施之一为控制温度，一般采取内部结合外部的控制措施。内部措施为依托循环冷却水，实施物理降温，降低因水化热导致的温度升高，实现温度控制;外部措施则为，混凝土终凝前，通过麻袋、塑料薄膜、海绵等保温材料，覆盖混凝土表面，有效阻断结构外表面和环境，科学控制内外温差，该措施为保温法。通过上述“内降温、外控温”的内外结合措施，避免出现温度裂缝[4]。

（2）根据施工情况，有效增加养护时长。因该项目在冬季开展承台施工，外界温度较低，混凝土内部水化速度较慢，需较长时间才能达到相应要求，且水分散失更快，所以，温度、湿度必须与养护条件相符，确保结构表面更加湿润，同时依托养护情况安排合适时间实施养护施工，该项目养护时间超过3周。同时，养护时间段内，若混凝土强度大于2.5 MPa，才能附加载荷，如进行模板施工等，不然会对整体结构造成影响[5]。

（3）科学规划实施拆模。模板拆除前，应首先明确混凝土强度，了解其表面温度与环境温度差。一般而言，强度必须大于10 MPa，且温差不应大于20 ℃，满足上述两个条件后，方可拆除模板。拆除模板过程中，应重视保护结构，确保表面完整性。拆除模板时及拆除后，还需继续实施保温措施，同时进行洒水养护[6]。

3 承台混凝土温度监测

施工时应强化监测和温度控制，将测试点布设于混凝土结构内部，实施信息化控制措施，对混凝土内部温度变化情况及时获取，温度监测的流程如下：

3.1 监测内容及基本要求

温度监测由两部分组成，一部分为监测混凝土温度，另一部分为监测环境温度：

（1）混凝土温度是施工阶段控温的主要指标之一，需要重点监测施工前、施工中和施工后的温度数据，了解其变化情况。监测内容主要包含以下几部分：混凝土完成拌和制备温度、入模温度、浇筑温度、控温措施后的温度等，尤其是浇筑混凝土后，可以根据监测的温度有针对性地采取养护措施，随时调整养护措施，提升养护的精确性，需予以重视[7]。

（2）环境温度。影响环境温度的因素有很多，如施工季节、施工当天天气状况、养护情况等。

3.2 承台混凝土温度控制标准

根据现行大体积混凝土施工标准和要求，与该项目施工情况相结合，确定下列控制混凝土温度指标：

（1）严格控制混凝土入模温度，通常入模温度介于5 ℃至≤28 ℃之间。

（2）混凝土内部温度最大值不应超过75 ℃，对比入模温度，二者温差不应超过50 ℃。

（3）从整体上看，内外温度应控制在25 ℃以下。

（4）温度降低时，降温速度应低于2 ℃/d。

（5）降温过程中，进出口处冷却水温差小于10 ℃。

（6）若要拆模，必须确保承台环境温度与表面温度差低于20 ℃[8]。

3.3 承台温度监测点的布置

浇筑承台阶段应加强监测，将温度传感器布设25%的区域，垂直方向分层设置传感器，对结构中的测点位置应均匀设置，尤其是承台结构的重点区域[9]，图3和图4所示为布设测点示意图。

4 温度监测结果与分析

收集各测点温度数据，形成表2所示的测试结果，根据该表数据进行分析。

（1）承台混凝土温度变化呈典型的前期快速升温，后期下降的特点。一般升温期为2～3 d，达到最高温度后，經计算断面平均最高温度介于39.05～56.09 ℃之间。

（2）分析各测点数据，与中心距离越近，则升温值越大，代表水化反应较为激烈，释放大量热量，且消散速度较慢，导致温度快速提升，需对重点区域加强温度监测。

（3）经监测发现，各层断面最大温差介于18.38～24.09 ℃之间，满足相关标准要求。

（4）经监测，结构内部温度最高值介于41.27 ～59.41 ℃之间，均满足相应峰值标准，同时温度峰值出现后持续时间较短[10]。

5 结论

对大体积混凝土浇筑施工而言，温度监测至关重要，通过多种措施，如优化配合比、科学分层浇筑、“内控温、外保温”等，辅以信息化监测措施，及时了解内外温度情况，同时有针对性地进行调整，对温度裂缝有效控制，从而提升混凝土施工质量。该大桥项目施工实践表明，各项温控措施科学有效，施工后未有温度裂缝出现，工程质量高，经济效益好，值得在同类型工程中推广应用。

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