关键词：大体积混凝土 温度 控制措施
0.引言
近年来建筑行业的快速发展，部分大型桥梁也逐渐涉及大体积混凝土施工。混凝土在施工及硬化过程中一部分拉应力是由较大的温度变化产生，水泥水化反应时释放出大量热量，而混凝土本身不利于热量扩散，因此在混凝土内部及表面产生温差而出现裂缝，从而影响混凝土的安全性及耐久性。本文通过XX大桥索塔承台大体积混凝土施工温控措施进行分析仅供大家探讨。
1.工程概况
某高速公路XX大桥为主跨780m单塔单跨钢箱梁悬索桥。其中2#承台由左、右幅构成，承台尺寸为20.2m×20.2m×7.0m。根据《大体积混凝土施工标准》规定，该承台可按大体积混凝土浇筑进行控制。
2.承台温度及应力模拟计算
模拟计算针对左幅承台进行。
2.1混凝土配合比
表2.1 承台C40混凝土配合比（kg/m3）
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2.2温控原则
2.2.1尽量降低混凝土温升、延缓最高温出现时间。
2.2.2控制降温速率。
2.2.3降低混凝土内部和表面、表面和环境的温差。
2.3温控指标
根据《铁路混凝土工程施工技术规程》、《大体积混凝土施工标准》温控指标宜符合下列规定：
混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃，且最高温度不得大于65℃；里表温差不宜大于25℃；表面与大气温差不宜大于20℃。
2.4混凝土温度模拟计算
2.4.1环境温度取25℃,采用管冷降温。
2.4.2热学性能参数
表2.2 混凝土热学性能参数
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2.4.3发展及热源函数
混凝土抗拉强度、弹性模量、混凝土绝热升温根据《大体积混凝土施工规范》附录B相关要求进行计算。
2.4.4混凝土收缩与徐变
采用环境年平均相对湿度70%RH，收缩开始时混凝土龄期为3d进行计算。
2.4.5混凝土温度计算边界
基础温度、承台外侧为模板温度按环境温度计算取25℃；混凝土表面在空气中的放热系数β与风速v密切相关，承台外侧表面风速按1m/s考虑，混凝土光滑表面对流系数β1为35.3kJ/(m·h·℃)。
2.4.6计算模型
为分析混凝土浇筑及养护过程中水化热反应的不利影响，取承台1/2混凝土浇筑及养护过程进行温度、应力计算。模型边界条件为：承台底部约束X、Y、Z三个方向的位移自由度，构件与空气接触面作为对流边界约束，承台底部施加固定温度约束。
2.4.7温度变化曲线
为进一步反映承台(仅示意1/2)混凝土浇筑及养护过程中温度变化，根据混凝土浇筑及养护过程中温度计算结果，现取以下节点绘制温度时程曲线，各节点位置及时程曲线如图2.1、2.2所示
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3.混凝土温控及监测
3.1温控措施
3.1.1优化配合比设计
降低水泥用量推迟放热高峰的出现时间；在保证混凝土具有良好工作性的情况，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）一掺（掺高效减水剂）一高（高粉煤灰掺量）”尽可能地降低混凝土的单位用水量，生产出品质较高的混凝土。
3.1.2原材料控制
通过原材料温度控制来降低混凝土出机温度，从而减小混凝土内部最高温度值。
3.1.3施工措施
泵送中合理布置泵管并覆盖麻袋洒水降温，降低泵送过程中摩擦发热和吸收太阳的辐射热，入模温度控制在10℃～28℃之间。
当混凝土盖过第一层冷却管后，启动水冷却系统。通过调节进水流量及水温，出水温度与进水温度之差宜为3℃～6℃；降温速率不宜大于2℃/d，且不大于1℃/4h。
3.1.4养护措施
延迟拆模时间，加强对混凝土的养护，在养护期内设专人对混凝土进行养护，保证24小时内混凝土表面始终保持湿润，周期不小于14天。
3.1.5冷却水管布置
冷却水管网按冷却水由热中心区流向边缘区的原则分层分区布置，进水管口设在靠近混凝土底层中心处，出水口设在混凝土顶层边缘区，进水口设有调节流量的水阀。冷却水管沿高度方向共布置6层，层间距1.08m，水管距承台顶底面及浇筑分界面间距为0.8m；纵横向层与层之间交叉布置，冷却水管外径φ=50mm壁厚1.5mm。冷却水管使用完成后对管内进行压注水泥浆处理。
3.1.6监控措施
混凝土浇筑过程中，每隔4小时校验一次混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度、最高温度的测试，入模温度测量每台班2次，每次监控时间不得小于15分钟。在接近温峰时通过1h一次的采样频率，采集内部最高温测点绘制温升曲线，在接近阈值10℃时，按每1h进行一次温升曲率分析，并根据斜率变化采用指数函数拟合最高升温值，若拟合值超过最大升温标准值，发出预警，及时加大供水量或调整入口水温予以控制。在监测过程中，若表里温差值大于25℃，温控系统将会自动报警，直至表里温差降低至25℃后，报警将会自动停止。
3.1.7测温元件的选择及布设
混凝土温度内、外部温度监测采用PT-100传感器，精度为±0.5℃，测试范围在-30℃～125℃之间，布置时采用与钢筋绑扎方式固定不得接触冷却水管。
平面布置：沿横、纵向轴线布置在边缘与中间，间距为4.8m，测外表面积的测温元件固定在钢筋笼最外层钢筋上，距离表面约7cm；立面布置：沿浇筑高度在底部、中间和表面，测外表温度的元件固定在最外层钢筋上距离顶、底面约7cm。
大气温、湿度监测采用SHT31型温度传感器，布设于距混凝土浇筑现场50m的具备环境代表性地带，避让机械设备施工现场及人员集中区域，确保采集数据的客观、准确。
进、出水口测温装置采用DN-40水温测量传感器。
共投入监测传感器120个（表层温度测点24个、内部温度测点96个）。
3.2温控结果分析
根据监控方案，混凝土开始浇筑后，每天对温度进行监测形成汇总成果表，如表3.1：
表3.1 2#左幅承台混凝土温度监控数据表
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由表3.1可知，承台混凝土于浇筑开始4～5天后80～120h期间达到温峰，内部最大温度为：51.8℃，模拟计算为46℃；里表最大温差为：18.9℃，模拟计算为17℃；表面与环境最大温差为：20.4℃，模拟计算为16℃；最大降温速率为：1.9℃/6h，与模拟计算出现的温峰、里表最大温差、表里与大气温差基本吻合。当表面与环境最大温差产生时，及时采取保温措施并加大监测频率，2h后温差满足要求。约8天后，混凝土内部温度较为平稳，最高温度为48.1℃，至10天后混凝土温度基本处于45.5℃左右。
4、结论
本次监测利用温控模拟计算为后续监控提供有效参考数据，从优化配合比、冷却水管布置等入手，并采用智能温控监测系统，利用自动控制循环水流速来自动调节承台内部温度使内部温度实现实时可视化。各项指标均符合规范要求，表里温差个别时间段超出规范标准，及时采取加快冷却水流速的措施，使其表里温差得到控制，有效提高了混凝土施工质量，降低了大体积混凝土出现裂缝的风险。
参考文献
厦漳跨海大桥大体积混凝土施工温控技术 程立平
《大体积混凝土施工标准》（GB 50496-2018）
《大体积混凝土温度应力与温度控制》 朱伯芳
《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB/T 51028-2015）
论文作者:赵阳惠
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：混凝土论文; 温度论文; 温差论文; 体积论文; 表面论文; 措施论文; 水管论文; 《建筑实践》2019年第23期论文;