桥梁大体积混凝土温控与防裂施工技术研究

　　1　工程概况广东省xx 桥梁全长1134.2m， 主桥为高低塔钢桁斜拉桥及其4# 桥塔墩的基础为设置式钢沉井基础；结构为（65×35×19.5）m 的圆端形结构及其壁厚2m ；在沉井顶处，设有（61×31×7.5）m 钢筋混凝土盖板。对于钢筋混凝土盖板，采用了大体积混凝土及其设计方量约达1.33 万m3，按厚（4.0+3.5）m 分2 次浇筑。研究发现，盖板混凝土具有截面尺寸大、强度等级高（C40）、热阻大及绝热温升高的特点，导致混凝土的内部热量很难散发，而表面热量却很快散发，从而增大了混凝土的内外温差，并引起混凝土的温度变形不均及产生了温度应力。如若混凝土受到的拉应力比其即使抗拉强度大，则混凝土的表面或内部会出现裂缝，轻者降低结构的外观质量，重者影响结构的稳定性、整体性，甚至影响结构的安全使用。

　　

　　为此，要求深入研究桥梁大体积混凝土的温控与防裂施工问题。

　　

　　2　原材料的选用在工程施工前期，通过对桥盖板混凝土的原材料开展对比检测试验，并结合相关的技术指标，确定了该桥盖板所用混凝土的原材料与其技术指标，见表1。

　　

　　3　混凝土配合比为了提高桥盖板整体结构的安全性，要求优化桥盖板混凝土的配合比。通过开展优化试验，确定桥盖板C40 大体积混凝土的配合比，即：水泥：粉煤灰：砂：碎石：水：减水剂：166 ：793 ：1023 ：146 ：4.16。关于桥盖板C40 大体积混凝土7d 绝热温升T7，HR-2A 混凝土热物理参数测定仪实测值为41.8℃，见图1。分析得到，该桥盖板大体积混凝土在浇筑后的1.5-4d（或）出现快速水化热温升现象，因此需要采取措施进行混凝土内部中心温度控制，常见的温控措施包括减低冷却水进口温度、增大冷却水管流量等。依据JTS 202-1-2010 的规定，由T7 推算得到大体积混凝土最终绝热温升值Ta 满足下列方程式：（1-e-mt）

　　

　　其中，Tt—t 龄期的混凝土绝热温升，℃；t—混凝土的龄期，d ；m—系数，取0.45（d-1）。代入计算得到，Ta=43.7℃。

　　

　　4　温控指标通过对桥盖板C40 大体积混凝土的温度与应力场进行仿真计算，并结合经验积累与规范要求，该桥盖板混凝土的防裂施工应把控好以下关键指标：4.1　原材料温度根据工程施工现场的基本条件与施工期间的气候条件，要求该桥盖板C40 大体积混凝土的原材料满足下列温度指标：水泥≤ 60℃、粉煤灰≤ 50℃、砂≤ 22℃、碎石≤ 22℃、水、减水剂≤ 25℃。

　　

　　4.2　混凝土温度根据TB 10424-2010、GB 50496-2009 的规定及工程施工实况，要求该桥盖板C40 大体积混凝土的配制应满足下列温控指标：主控指标：入模温度≥ 10℃和≤ 28℃、内表温度≤ 20℃、内部最高温度≤ 65℃、降温速率≤ 2.0℃ /d ；参考指标：大气与混凝土表面的温差≤ 20℃、冷却水进出水口水的温差≤ 10℃、混凝土内部与冷却水的最高温差、混凝土表面与养护水的温差≤ 15℃。

　　

　　4.3　保温、湿养护为了控制该桥盖板C40 大体积混凝土的内表温差、减少表面应力及防止开裂，要求针对不同的施工部位采取有效的保温、湿养护措施：侧面：初凝前、后均带模养护。

　　

　　第一浇筑层（分层面）：初凝前，喷雾保湿养护混凝土仓面；初凝后，覆盖土工布与塑料薄膜保温、湿养护混凝土，直到浇筑下层混凝土。

　　

　　上表面：初凝后，按深度>20cm 蓄水养护混凝土，持续到混凝土浇筑后21d。

　　

　　第二浇筑层（永久暴露面）：初凝前，收面边的同时，覆盖塑料薄膜养护；初凝后的养护与上表面一致。

　　

　　5　防裂措施根据桥盖板大体积混凝土施工现场的基本条件与温控指标，确定采取下列措施防止大体积混凝土出现温度裂缝：5.1　控制入模温度该桥盖板在浇筑期间的日均气温为26℃。据此，要求严格控制混凝土的入模温度及使其≤ 28℃，具体控制措施如下：第一、设中间储存转运仓，备料提前入场，按温控要求喷淋控制胶材的温度；第二、按骨料温控要求覆盖砂石料仓；第三、将吸水帆布覆盖在运输车罐体外，覆盖泵管并洒水，从而控制阳光照射下罐体与泵管的温升。现场测得，桥盖板大体积混凝土的入模温度为25.8-27.6℃，完全满足温控指标。

　　

　　5.2　冷却水控制为了控制桥盖板大体积混凝土的内部温度，要求按下列标准布设Φ48×2.5mm 的冷却水管：第一、二浇筑层的冷却水管分别布设5 层和4 层；冷却水管的水平管、垂直管分别间隔100cm 和70cm，与混凝土表面间隔65-70cm，与侧面间隔；冷却水管的接头处，使用黑色橡胶管连接紧密。每一层冷却水管在上覆混凝土前，要求对应层的冷却水管先通水，从而降低水管压力及混凝土的入模温度。如若混凝土内部与冷却水管进水的最高温度差于混凝土升温期≤ 25℃，则冷却水选用18-20℃的江水；如若>25℃，则马上接通循环水降温。冷却水管进出水温差规定值为≤ 10℃，实测值为4.8-9.2℃及其符合温控指标。

　　

　　5.3　温度监测为了检验桥盖板大体积混凝土的施工质量与其温控效果，要求密切监测混凝土出机、入模、浇筑温度、养护温湿度、进出口水温度及内部温度等。在布设桥盖板内部温度测点时，要求遵循下列原则：第一、四等分桥盖板，并分别在1/4 块内布设测点、监测点和校核点；第二、以温度场分布的一般规律为依据调整高度方向上温度测点的间距，要求测点与冷却水管相距25cm 及以上；第三、将温控指标测评结果考虑到位。据此，于桥盖板中心处布设内部温度测点，并于长、短边中心线下5cm 处布设表面温度测点。

　　

　　6　结语桥盖板大体积混凝土温度监测结果显示，混凝土入模温度为25.8-27.6℃，与规定值≤ 28℃相符；第一、二层混凝土的内部最高温度分别为61.1℃和60.3℃，与规定值≤ 65℃相符；第一、二层混凝土内表最大温差为19.6℃，与规定值相符；混凝土温降期间的降温速率为0.3-1.2℃ /d，与规定值相符。结果表明，桥盖板大体积混凝土的上表面在不拆除钢沉井时未产生有害温度裂缝，获得了预期效果，从而保障了整个桥梁工程结构的安全。

　　

　　参考文献：[1] 罗志浩.浅谈桥梁承台大体积混凝土施工防裂及温控措施[J].建筑工程技术与设计[2] 王金龙,莫日雄.港珠澳大桥东人工岛隧道现浇暗埋段结构防裂技术[J].中国港湾建设[3] 岳新兴,侯敏,刘松,等.肯尼亚蒙内铁路大体积混凝土温控防裂技术研究[J].建材世界[4] 陶亚成,刘爱林,王涛.芜湖长江公铁大桥3号墩盖板大体积混凝土防裂技术研究[J].世界桥梁[5] 洪江.试论桥梁大体积混凝土温控与防裂[J].建筑工程技术与设计[6] 黄建华.市政桥梁工程大体积混凝土温控与防裂措施探讨[J].建筑工程技术与设计