承台基础大体积混凝土施工温度控制与监测

1、承台基础大体积混凝土施工温度控制与监测    摘要:大体积混凝土因温度变化而产生温度裂缝，是一个普遍存在的现象，而混凝土施工阶段的温度控制是混凝土防裂的关键环节。因此，加强对大体积混凝土温度裂缝控制与监测具有重要意义。文章结合承台基础大体积混凝土施工实例，就大体积混凝土施工温度控制与监测进行探讨，可供类似工程参考。 关键词:大体积混凝土；温度控制；温度计算；测温；监测 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 随着我国交通事业的蓬勃发展，大跨度桥梁大量涌现，在桥梁结构中大体积混凝土承台亦随之大量使用，但是大体积混凝土承台发生温度裂缝的现象也较为常

2、见。这是因为大体积混凝土在施工阶段会因水化热释放引起内外温差过大而产生裂缝。大体积混凝土结构物出现裂缝严重影响工程的使用，以致不得不采取补救措施，费时费力，耗资巨大。目前我国在大体积混凝土温控领域的研究还不够深入和全面，有关的规范条文还不够完善，很多工程实践中的问题只能采取工程措施，因此，对于大体积混凝土的温度控制还有待于进一步深入研究。本文结大体积承台混凝土施工实例，介绍大体积混凝土的温度控制与监测措施，为今后类似工程提供参考。 1 工程概况 某市政桥梁工程，桥墩高6.49m，上承台高2.88m，下承台高3.61m。下承台一次施工混凝土方量为947.5m3，混凝土强度等级为C35。主墩下承台

3、的施工按大体积混凝土施工要求进行。控制施工期间大体积混凝土内外温度差值，防止因混凝土内外温差过大而产生温度应变裂缝，显得尤为重要。 2 大体积混凝土温控分析 根据裂缝产生的机理，在施工中主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范要求，即通过合理措施有效控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内部与表面、表面与环境的温度差20。 经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下：(1)混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升；(2)合理有效的温控措施可

4、以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是保证大体积混凝土施工质量的关键因素之一；(3)控制混凝土拌和温度，从而有效控制混凝土入模温度，是大体积混凝土温控关键因素之一。 3 下承台混凝土温度控制 3.1 温控标准 考虑混凝土的分层浇筑、浇筑温度、施工间歇期、混凝土水化热的散热规律、养护方式、冷却水管降温、外界气温变化、混凝土的徐变等复杂因素，依据规范在经验的基础上，制定了混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准，即：浇筑后，混凝土浇筑体内部和表面温差值不得超过20；混凝土浇筑体表面与大气温差不得超过20；冷却管之间混凝土最高温度与冷却水温度的差值不得超过25；混凝土最大水化热温升不超过3

5、0；混凝土日降温速度不大于1.8/天；温度陡降不应超过10。 3.2 温控措施 该承台混凝土于2011年8月至9月施工，混凝土施工期间，室外平均气温约为23。为保证大体积混凝土施工的质量。我们从混凝土粗细骨料，水泥、外加剂、配合比、灌注时间、养护措施、冷却散热等几个方面综合采取措施。主要包括：(1)优化配合比，减小坍落度，最大限度降低水泥用量；(2)降低拌合物温度、控制混凝土出机、入模温度，采取在运输罐车洒水降温；(3)混凝土分层浇筑，分层厚度要薄，宜控制30cm左右，同时多点下料不得在同一地点堆积过多混凝土，延缓混凝土终凝时间；(4)埋设循环冷却水管减缓内部温升速度；(5)承台顶面蓄水养护等

6、。 3.3 混凝土内部最高温度计算 表1 C35混凝土配合比 混凝土内部最高温度值经验表达式： 表2 计算水化热温升的m值 不同浇筑块厚度降温系数，本次计算取值见表3。混凝土内部温度计算见表4。 表3 计算水化热温升的值 表4 混凝土内部理论最高温度值计算表 通过以上理论计算可知，混凝土中水泥产生的水化热在浇筑后，前3天释放最快，(这与我们施工中测得的混凝土内部最高温度出现在混凝土浇筑后第三天相对应)，以后第4天至第23天逐渐降低至0，而考虑环境散热效应计算的混凝土内部最高温度为61.99，升高了33.99，超过了规范要求。因此，必须采取有效措施降低混凝土的水化温升值，防止混凝土产生温度变形裂

7、缝。施工中，我们采取的措施从料源开始着手控制，给骨料降温、控制含泥量、过程浇筑控制多点下料和分薄层浇筑，浇筑完后，及时根据降温措施循环水管降温及顶层蓄水养生等措施。 3.4 混凝土浇筑后温度控制 对大体积承台混凝土浇筑后温度控制，我们采取的措施是在承台内埋设冷却水管及混凝土表面蓄水养护，冷却水管采用外径48mm，壁厚3.5mm的钢管，采用丝扣接头连接缠绕止水带，弯头部分采用高压胶管。分三层布置，竖向及横向间距均采用1m，每层水管有4个进水口，4个出水口。在本次承台混凝土施工中，混凝土入模温度T028，预测其内部最高温度Tmax=61.99；每套循环水管(取结构中心处的计算)降温有效范围为144

8、.2m3。 循环水冷管日降温计算公式如下： T(d)(24×g×t×L×W)/(D×C×P) 式中：g水的比重，取1×103kg/m3；t进出水口的温度差()；L冷却水通水流量(m3/h)；W水的比热，取4.186KJ/kg；C混凝土比热，取0.96KJ/kg.；P混凝土密度，取2400kg/m3；D每套循环水管降温有效范围(m3)。 冷却水管设计工作效率计算见表5。 表5 冷却水管通水降温理论计算表 通过以上论计算可知：到第5天龄期时，混凝土内部温度达到最高，为47.79(施工中实测最高温度出现在混凝土浇筑后第三天，为51

9、)，比外界温度高21.79，满足规范要求，从第10天开始，调节进出水口的通水量，混凝土以每天不大于每天1.8的要求降温，到第15天，混凝土内部温度已经降至29.85，与环境温度26已经接近，可以停止通水降温。 4 混凝土温度监测 4.1 大体积混凝土测温技术 在大体积混凝土工程中，需要进行温度控制和监测的项目很多，例如混凝土各组成材料的原始温度，混凝土的拌和温度、入模温度和浇筑温度等，以及为了正确掌握混凝土结构或试件的热性能，在混凝土中进行水化热温度的测定。 4.2 测温方案及测点布置 (1)测温方案：本工程采用便携式建筑电子测温仪，其测温精度为±1，其原理是利用热电效应的关系量测测体温度，具有测量精度高、测点布设方便等特点