大桥项目主墩承台混凝土施工的温控技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言混凝土作为建筑领域不可或缺的重要工程材料，资源丰富、价格低廉、施工方便，在建筑工程、桥梁工程中得到了大规模应用。但由于其浇筑过程中水化反应强烈，内部升温过快，造成内外温差显著增大，从而形成温度裂缝，影响结构使用安全，缩短使用寿命。为此，本文根据某大桥项目施工实践，对大体积混凝土浇筑温控技术进行研究，提出科学有效的温度措施，通过施工监测结果分析，进一步验证该温控技术的可行性。1 工程概况某桥梁工程设计长度964m，主桥跨径组合为（85+3120+70）m，采用预应力连续刚构桥。主墩包括9#、10#、11#墩，基础承台尺寸22.0 m9.3 m4.0 m，混凝土强度等级为C30，单体浇筑方量约782.674 m3，属大体积混凝土施工，需采取必要的温控措施。2 大体积混凝土特征相较于普通混凝土，大体积混凝土具有结构厚重、体积大、技术要求高、水化热大等特点，不同国家对大体积混凝土定义存在一定差异。美国、日本及我国现行混凝土施工规范针对大体积混凝土的定义较为模糊，但均认为当混凝土尺寸达到一定程度必须采取温控措施，抑制内部水化反应，防止温升过快，从而防止温度裂缝，保证结构安全。桥梁工程中的基础、承台、主塔均属于大体积混凝土。其具体特征如下：体型庞大，各种材料用量较大，针对大型桥梁结构，施工环境复杂、技术要求高，受外界环境影响较大，因此其温控难度较大；抗拉强度小，通常与钢筋共同使用，通过钢筋优良的抗拉性能优化自身承载能力。但由于大体积混凝土配筋较少，因此与普通钢筋混凝土结构相比，所需抗拉性能更强；针对桥梁工程大体积混凝土，不仅需要具有足够的强度、刚度、稳定性，还需要具有较强的抗渗、防水能力。桥梁工程桥墩、承台结构均属大体积混凝土结构，混凝土浇筑时内部水化反应产生大量热量，由于混凝土材料自身散热性能较差，导致内部热量持续累积，温度不断升高，当温度达到峰值，若不采取必要的温控手段，会使混凝土内外形成较大温差。初期混凝土强度较低，承载性能较差，无法承受温缩应力作用，一旦超出承载范围，势必会形成裂缝，裂缝持续发展会进一步形成危害较大的结构裂缝，降低结构稳定性，影响使用安全和使用年限。3 大体积混凝土温度控制方案3.1 原材料选择和混凝土配合比优化大体积混凝土浇筑时，因内部水化热大规模汇聚，使混凝土内外温差过大，形成温差应力，因此应选用水化热较低的水泥，并对配合比进行科学优化，以达到控制温度，防止裂缝的目的。具体如下：1）选择性能优良的原材料，并科学调整配合比，采取对照试验进行比较分析，在保证质量满足要求的基础上，合理减少水泥用量，降低水化反应；2）混凝土浇筑通常采用泵送方式，因此需适当提高混凝土和易性，以有效提升施工效率，通过工程实践，得出该桥梁配合比，见表1。表1 优化后C30承台配合比（混凝土材料用量）单位：kg/m3水180水泥220粉煤灰110矿粉120砂712石1 058减水剂8.4收稿日期：2023-03-17作者简介：王子娇（1996），女，山西和顺人，硕士，从事工程管理工作。大桥项目主墩承台混凝土施工的温控技术王子娇（山西路桥第一工程有限公司，山西 太原 030006）摘要：桥梁基础承台混凝土浇筑为典型的大体积混凝土施工，浇筑过程中内部水化反应产生大量热量，造成其内部温度持续升高无法消散，内外形成较大温差，极易引发结构裂缝，威胁结构使用安全。鉴于此，结合某桥梁工程施工实践，针对桥梁主墩承台混凝土施工温控技术进行综合探究，阐述了大体积混凝土特征，分析了承台结构大体积混凝土温度控制方案，提出了承台混凝土温度监测的内容、要求、标准及测温点布设原则，通过监测结果分析，验证该温控技术的可行性、有效性。关键词：公路桥梁项目；主墩承台；大体积混凝土；温度监测；温控技术中图分类号：U445.4文献标识码：B131总663期2023年第33期（11月 下）3.2 承台大体积混凝土分层浇筑措施承台混凝土浇筑采用全面分层与斜面分层相结合的浇筑方式，以增强混凝土散热能力，降低内外温差，防止结构裂缝。具体情况如下：1）全面分层法。此方法通常沿承台长边方向进行，由一侧向另一侧逐步推进，上层混凝土浇筑应待下层混凝土初凝后进行。2）斜面分层法。当混凝土构件高与长之比小于13时，应自下而上进行振捣，防止产生施工缝，分层施工示意见图1。图1 斜面分层法3）根据本桥梁工程实际情况，基础承台混凝土浇筑时，下部3.0 m采取斜面分层法施工，顶部2.0 m采取全面分层方式浇筑。3.3 承台冷却管埋设及控制要求工程实践中，如果基础承台平面尺寸过大，一般采用一次成型方式进行施工。对其温度进行控制时，除调整配合比外，还可采用在承台内部敷设冷却管的方式，通过冷水循环将混凝土内部水化热排除，大幅降低内部温度，减小内外温差。具体方法如下：1）冷却管规格为502.5 mm镀锌钢管，布设间距严格按照规范要求执行，为防止冷却管出现堵管问题，本工程冷却管应分层单独布设；2）结合本桥梁工程承台具体尺寸，共布设4层冷却管，混凝土浇筑过程中严格按照每层厚度情况合理控制水流速度，确保达到最佳温控效果。3.4 承台大体积混凝土的合理养护承台混凝土施工完毕，应及时进行养护，防止产生裂缝等质量病害。其中干缩裂缝最为常见，其根本原因在于混凝土前期养护不到位，造成内部水分散失过快，水泥与水未完全反应，造成强度较低，进而形成干缩裂缝。因此，混凝土浇筑完成后应及时进行洒水养护，始终保持表面湿润。1）混凝土养护的根本目的是控制内部温度，通常采取内外结合的方式。内部主要借助提前预埋的冷却水管进行冷却降温，及时排除内部水化热量，防止温升过快；外部主要利用毛毡、薄膜、海绵等保温隔热材料，对混凝土表面进行覆盖，以科学阻断外界环境对混凝土结构的影响，减少混凝土内外温差，实现防止温度裂缝的目的。通过内外措施的有机结合，有效防止温度裂缝的产生。2）结合现场实际状况，合理延长养生时间。由于该桥梁工程基础混凝土浇筑在冬季进行，气温低，水化反应缓慢，导致混凝土凝固时间延长，并且其内部水分蒸发加快，因此，温湿条件应与养护条件相符，保证混凝土表面始终处于湿润状态，并适当延长养护时间，该桥梁工程承台养护时间至少为21 d。此外，混凝土养护期间，其强度不足2.5 MPa时，严禁载荷，例如堆放钢筋、模板材料等，避免影响混凝土强度，降低结构承载性能。3）合理掌控拆模时机。拆模时，应根据标准试件检测情况，并结合混凝土内外温差，合理确定拆模时机，通常情况下，混凝土强度达到10 MPa且温差低于20 时，方能拆模。同时，拆模时，应合理控制力度，严禁生敲硬撬，避免对结构造成损坏。此外，拆模完毕仍需加强养护，并采取必要的防护措施。4 承台混凝土温度监测承台浇筑时应加强温度监控，按照相关标准要求在承台内部设置温度监测点，采用信息化技术手段，准确掌握承台结构内部温度变化状况，具体内容如下。4.1 监测内容及基本要求温度监测主要包括两方面内容，即承台混凝土温度与外界气温；1）气温监测。外界气温变化无常，影响因素众多，如季节变化、气候条件变化、天气变化等均会导致气温发生变化；2）混凝土温度监测。此项监测内容主要包含三个环节，即对混凝土浇筑前、中、后温度进行监测，根据各阶段监测数据，全方位掌控承台内部温度变化状况。具体监测项目包括生产温度、入模温度、浇筑温度及温控后温度等，特别对于浇筑完毕后，应结合温度监测数据制定科学合理的养护方案，以有效控制混凝土温度，保证承台施工质量。4.2 承台混凝土温度控制标准按照相关规定，并结合本桥梁工程实际情况，应严格控制如下指标：1）科学控制混凝土入模温度，以528 为宜；2）加强混凝土内部温度监测，并采取必要的温控措施，确保内部温度不高于75，与入模温度差值不超过50；3）对混凝土温度进行控制，确保混凝土内外温差不得高于25；4）温度下降时，温降速率不得超过2/d；5）采用冷却水降温时，进出口位置温差不得超过132交通世界TRANSPOWORLD10；6）合理确定拆模时机，当承台内外混凝土温差小于20 时，方可拆模。4.3 承台温度监测点的布置承台温度监测的关键在于测温点的布设，将温度传感器设置于25%区域，竖向分层布设，确保位置合理、间距均匀，特别对于承台关键部位，应重点设置，具体布置图如下图2、图3所示。单位：cm图2 温度传感器布置立面图单位：cm图3 温度传感器布置平面图5 温度监测结果与分析详细记录各监测点温度测量数据，并进行汇总，具体结果如表2所示。通过分析表2监测数据可知：1）承台混凝土内部温度呈先升后降趋势。升温期为23 d，温度达到最大值后，通过计算得出平均温度处于39.1456.18 范围内。2）对各测温点监测数据进行分析，距中心位置越近，温升越大，表明水化反应更加强烈，释放热量越多，温度升高越快，应重点加强该部位的温度监测；3）监测数据显示，各层最大温差处于 18.2624.18 范围内，符合规范及设计要求；4）承台结构混凝土内部温度处于41.1659.39 范围内，符合峰值标准要求，且峰值持续时间较短。6 结束语综上所述，大体积混凝土施工在桥梁工程施工较为普遍，具有整体性好、强度高、施工方便等优点，但由于其浇筑过程中水化反应强烈，内部温升过快，造成内外温差显著增大，从而形成温度裂缝，影响结构使用安全和寿命。因此，加强施工过程的温度控制和监测极为重要。本文采用优化配合比、分层浇筑、加强养护等措施，实现了对大体积混凝土温度的科学控制，防止温度裂缝产生。通过温度监测结果分析，进一步证明该温控措施的可行性、有效性，取得了显著的社会和经济效益，具有推广应用前景。参考文献：1 杨朋，李建新，鲍树峰，等.某大桥主桥索塔承台大体积混凝土温度控制J.江西建材，2021（12）：252-253，256.2 刘江明，王伟男，乔阳，等.承台及桥墩大体积混凝土温度与应力场控制研究J.国防交通工程与技术，2022，20（2）：71-74，77.3 毛振龙，吴源华，张际斌，等.体育场大体积混凝土温度场分析及监控J.低温建筑技术，2022，44（1）：70-76.4 戎鹏.大体积混凝土温控技术在清云高速西江特大桥南岸锚碇工程中的应用J.黑龙江交通科技，2021，44（6）：113-114.5 南航，林月妙，郑毅.温州瓯江北口大桥北锚碇大体积温控技术研究及应用J.公路交通科技（应用技术版），2020，16（8）：179-181.表2 承台大体积混凝土温控测试结果汇总层数一层二层三层四层内部温峰/59.3957.0851.6741.16温峰保持时间/h6663温峰开始时间/h68676869平均最高温度/56.1852.2748.3639.14最大内外温差/24.1823.2622.1818.26133