港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩承台大体积海工耐久性混凝土温控施工

1、港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩承台大体积海工耐久性混凝土温控施工摘要：港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩承台大体积海工耐久性混凝土达 6120m3，通过埋设冷却水管，优化混凝土配合比设计，加强养护等控制措施，实 现了承台大体积海工耐久性混凝土温度控制的目标。关键词：港珠澳大桥；大体积海工耐久性混凝土；主墩承台；温控施工1工程概况港珠澳大桥江海直达船航道桥全长994m，大桥的基准设计寿命达120年， 主墩采用群桩基础，每个主墩下设20根250cm钢管复合桩。承台为六边形圆倒 角整体式承台，承台尺寸为35x26x9m，一级承台顶标高+3.8m，封底混凝土标高 -3m，封底厚度1.8m，承台C45海工混

2、凝土 6120m3，承台分二级承台，一级承 台5m，二级承台4m。2大体积承台混凝土温控施工的必要性大体积混凝土施工之所以开裂，主要是因为混凝土所承受的拉应力超过了混 凝土本身的抗拉强度。为了控制大体积混凝土的温度裂缝，就必须尽最大可能降 低混凝土的温度应力。温度裂缝产生的主要原因是由于温差较大引起的，混凝土结构在硬化期间水 泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大，混凝土 内部膨胀高于外部，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，而混凝土的早期抗拉 强度很低，因而出现裂缝。而港珠澳大桥的基准设计寿命达120年，桥梁所处海洋环境，设计对结构混 凝土抗氯离子渗透性，体积稳定性，抗

3、裂性能均做了较高的要求，使得我们的温 控施工尤为重要。3大体积承台混凝土温控措施3.1混凝土原材料优选及配合比设计为使大体积混凝土具有良好的抗侵蚀性、体积稳定性和抗裂性能，混凝土配 制应遵循如下原则A、采用低水化热的胶凝材料体系在实际施工中采用三组分大掺量矿物掺合料体系。B、优选低开裂温度的配合比。C、选用优质聚羧酸类缓凝高效减水剂在保持混凝土工作性的同时，可以减少硅用水量和水泥用量，降低混凝土温 升，减小收缩，提高混凝土抗拉强度。D、掺加优质引气剂控制硅含气量在4%左右，可改善混凝土和易性、均质性，提高硅变形性能 和抗开裂性能力。E、选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料。优质骨料体积

4、稳定性好，用水量小，可减小混凝土的收缩变形。F、用低流动性混凝土在满足施工的前提下，尽可能使用坍落度相对较低的混凝土，有利于减少混 凝土用水量，降低温升、减少干缩，提高抗开裂性能。3.2混凝土浇筑温度的控制降低混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度 高的温升值要比入模温度低的大许多。在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、粉 煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。若浇筑温度不符合控制要求，则应采 取相措施。承台混凝土施工时降低混凝土入仓温度所采用的措施有：A、水泥使用前应充分冷却。B、搭设遮阳棚，堆高骨料、底层取料、用水喷淋粗骨料。C、避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，模板与

5、钢筋温度以及附近的局部 气温不超过40 C，可采取仓面喷雾降温措施。D、当浇筑温度超过温控设计标准，粗集料遮阳洒水亦不能满足温度要求时， 可采用加冰措施或采用制冷机组冷却拌和水。E、当气温高于入仓温度时，可加快运输和入仓速度，减少混凝土在运输和 浇筑过程中的温度回升。混凝土输送管外用草袋遮阳：并经常洒水。F、混凝土升温阶段，为降低最高温升，可对模板及混凝土表面进行冷却， 如洒水降温、避免曝晒等，但洒水水温与混凝土表面温差应不大于15C，不造 成冷冲击为宜。3.3冷却水管的埋设及控制为减少混凝土内部水化热，降低承台混凝土内外温差，避免承台混凝土开裂， 采取在承台混凝土内设冷却水管通水降温的措施。

6、冷却水管根据温控设计要求及 分层厚度进行布置。冷却水管采用直径42.3mm，壁厚3.25mm的输水黑铁管， 管间采用丝头连接。布管时，冷却水管应与承台主筋错开，若存在冲突可适当移 动水管位置。水管位置根据混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的要求，三个主墩承台埋设三 层冷却水管，边辅墩承台埋设两层冷却水管。具体布置详见设计图纸。图3.3-1承台冷却水管布设示意图冷却水管使用及其控制冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；混凝土浇注到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后尽快减缓或停止通水。升温时段通水流量应使流速达到0.65m / s以上，形成紊流，降温时段，可通过水阀控制 减

7、缓通水，使流速减半，水流平缓，以层流状态冷却混凝土；如淡水不能满足温控要求，可采用海水冷却，但冷却水管连接需采用丝扣连接，管壁厚 度不得少于3mm，以保证没有海水泄露。使用海水后，冷却水管采用同标号砂浆封闭前必须作相应处理，先用空压机吹出管内海 水，再用淡水冲洗，排出冲洗淡水后，压浆封闭。封闭工作应在冷却完成后尽快进行。3.4内外温差控制对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，如果气温不是过低，在升温的一 段时间内应加强散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要保温 覆盖以降低降温速率。承台混凝土处于潮差区，海水与大气的温差易造成冷热交替循环，产生温骤降，除侧壁 利

8、用防撞钢套箱保温外，上表面应采取蓄水养护，深度不低于30cm。混凝土保温充分、时间足够长，让混凝土慢慢冷却，拉应力会在混凝土内松驰掉，直到 温差达到允许范围，可有效控制裂缝的产生。3.5养护混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上 取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混 凝土强度和耐久性的微结构。目前工程界普遍存在的问题是湿养护不足，对混凝土质量影响 很大。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。低水胶比、大矿物掺和料的海工混凝土，由于二次水化反应需要持续给水，潮湿养护的 期限应不少于7天，潮湿养护结束

9、后，仍宜继续保湿覆盖一周。尽量长时间保持混凝土湿润 状态，可以使抗拉强度充分增长，从而抵抗收缩应力，且徐变会进一步降低开裂应力。养护 结束时的迅速干燥也会使应力聚增，因此可将保温养护材料覆盖直到混凝土显得干燥为止。3.6施工控制为确保大体积混凝土施工质量，提高混凝土的均匀性和抗裂能力，必须加强对每一环节 的施工控制，混凝土施工严格按照公路桥涵施工技术规范执行，并特别注意以下方面：A、混凝土拌至配料前，各种衡器请计量部门进行计量标定，称料误差符合规范要求， 严格按确定的配合比拌制。B、混凝土按规定厚度、顺序和方向分层浇筑，在下层混凝土初凝前浇筑完上层混凝土。C、严格按规范要求进行各层间和各块间水

10、平和垂直施工缝处理。4温度监测及实施效果为做到信息化温控施工，出现异常情况及时调整温控措施，在混凝土内部布设温度测点， 它是温控工作的重要一环。（1）混凝土温度测试根据承台柱结构特点，拟在各层埋设温度传感器，混凝土布置7层测温点，并同时检测 大气温度，混凝土浇筑温度，以及冷却水温度。承台各层混凝土温度测点平面布置图见图4- 1所示，共7层：图4-6温度测点埋置示意图温度传感器为PN结温度传感器，温度检测仪采用PN-4C型数字多路自动巡回检测控制 仪。温度传感器主要技术性能：测温范围-50C+150C；工作误差+0.5C；分辨率0.1C；平 均灵敏度-2.1（mv/C）。（2）现场测试要求在混凝

11、土浇筑前完成传感器的埋设及保护工作，并将电缆接至测试房，保护材料主要为 角钢和塑料泡沫。各项测试应在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度测试，峰 值以前每2小时观测一次，峰值出现后，每4小时观测一次，持续5天，转入每天测2次， 直至基本稳定。每次检测完后及时填写混凝土测温记录表，并及时整理分析，重点在以下4 个方面：绘制该点不同深度位置的温度随时间的变化曲线，并与混凝土表面、环境温度对比。在同一平面内，沿横桥向、纵桥向及对角线方向的温度随时间变化的对比曲线，绘制 温度梯度场。同一平面内，测温点随时间推移温度变化曲线，可以反映在同一平面高度内，温度因 为承台轮廓尺寸、混凝土覆盖测温点时间先后而产生变化。冷却管旁的测温点可以反映冷却效果。5结语港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩承台海工耐久性大体积混凝土，通过采用冷却技术， 把温度控制在设计要求内，能有效防止温度裂缝的