龍巖大橋主塔工程混凝土溫度監測分析

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摘要:為解決龍巖大橋主塔承臺大體積混凝土施工中的溫控難題，綜合采用多種方法進行溫度控制，減少混凝土有害開裂。重點從混凝土配比優化、冷卻水管布置和溫度監測3個方面著手。實踐表明，通過采取以上綜合溫度控制措施，承臺內表最高溫差、降溫速率等溫控指標均能夠快速恢復到允許值范圍內，避免進一步溫升。

關鍵詞:龍巖大橋；主塔工程；大體積混凝土；溫度監測；溫控措施

現階段我國的基礎設施建設日趨完善，越來越多的大體積混凝土結構被應用于工程中。大體積混凝土結構和普通結構相比混凝土用量更大，其對于構件的整體性等特性有更嚴格的要求。除此之外，因為尺寸厚大而且膠凝材料不易散熱，所以大體積混凝土結構出現裂縫的可能性也更高。混凝土結構裂縫已經成為影響混凝土結構工程質量的一個重要因素，若混凝土結構裂縫問題嚴重，整個建筑的耐久性將受到嚴重損害。對于橋梁工程，由于承臺長期處于潮濕環境中，若表面存在裂縫，易導致鋼筋生銹腐蝕，最終造成結構損毀，所以在橋梁工程承臺大體積混凝土施工過程中，必須嚴格控制溫度，采取合理的防裂措施，也對施工人員提出了更高的要求。本文重點關注龍巖大橋主塔承臺大體積混凝土施工環節中溫度監測的具體狀況，綜合考慮多方面因素給出了科學的溫控措施建議，以期保證工程質量、有效控制施工工期。

1工程概況

龍巖大橋是福建省龍巖市建造的第一座高架橋。大橋的長度為2.4km，整個大橋由主體和地面道路兩部分組成，大橋主體的長度約1.79km。大橋橋面設置雙向車道，高架橋主體跨越了登高西路、人民路等多條道路。大橋整體采用混合梁“寶石型”獨塔雙索面斜拉橋。該橋主塔高度為128m，主塔承臺厚度為6300mm。大橋承臺混凝土構件屬于大體積混凝土，容易在施工過程中因內外溫差過大導致裂紋出現，為減小混凝土溫升分三次澆筑，第一層和第二層的澆筑厚度均為2350mm，第三層澆筑厚度為1600mm，并對其實施相應的溫度監測方案。

2溫度監測

2.1監測方案。為有效控制大體積混凝土產生溫度裂縫和收縮，在混凝土澆搗和養護期應對混凝土水化熱溫度進行監測，直到混凝土沒有保溫覆蓋且混凝土表面的溫度與中心點的溫度差距低于20℃或者中心點的溫度低于50℃時才能夠停止監測。2.2溫度監測點的選取及布置。在確定監測點的時候既遵循均勻布點的原則又強調重點布設。此外，在容易產生較大溫差的區域設置了測桿，主塔承臺每層各布置5根測桿，如圖1所示。一方面，依據GB50496—2018《大體積混凝土施工標準》6.0.2規定，沿混凝土澆筑體厚度方向，必須布置外面、底面和中間溫度測點；另一方面為滿足施工工藝要求，在測桿上面設置3個測點。其中，上測點設置于距離混凝土上表面50mm的位置，下測點設置于距離混凝土下表面50mm的位置，中測點設置于混凝土底板的豎向中心處。在主塔承臺每層都設置測點15個，另外再布置1個測點用于監測大氣溫度。監測自混凝土澆筑工作開始的時候開始，在溫度上升的過程中要每隔2h進行一次監測，在溫度下降的過程中必須每隔4h進行一次監測，直到溫度達到要求方可停止監測。2.3溫度監測分析。以主塔承臺第二層混凝土施工為例。本工程采用推移式連續澆筑施工，于10月11日開始澆筑主塔承臺第二層混凝土時進行溫度監測，至10月22日主塔承臺第二層混凝土溫度監測結束。如圖2溫度曲線圖的數據能夠看出，混凝土的溫度在混凝土澆筑完成后的兩天內快速升高，于10月13日達到峰值79.8℃。這也符合水泥水化反應的規律，前期快速反應、放熱，繼而中心溫度因混凝土體積過大無法快速傳遞散熱，導致溫度聚集升高，其后隨著采取降溫措施和時間推移，溫度逐漸降低。測點中心溫度降溫速率情況：1#測桿中心溫度在10月13日20點30分開始下降，至15日20點30分降溫速度小于2℃/d，滿足大體積混凝土施工標準里要求混凝土澆注體降溫速率不宜大于2℃/d的要求。此過程主要是由于施工單位采取了布設冷卻管降溫，與水泥水化熱達到熱量的動態平衡，這對于減少大體積混凝土前期混凝土有害裂紋的形成有重要意義；15日20點30分后降溫速率會略超2℃/d，監測單位及時向施工單位預警，施工單位也及時采取了表面覆蓋保溫的措施，減少混凝土收縮裂紋的產生。其他測桿中心溫度降溫速率情況與1#測桿大致相同，根據監測結果確定大體積混凝土的溫度，依據溫度變化情況選擇合理的溫控舉措，進而保證大體積混凝土的質量。混凝土里表溫差情況如下：1#測桿在10月13日10點30分至17日00點30分期間里表溫差大于25℃，超過了大體積混凝土施工標準要求里表不宜大于25℃的要求。針對監測預警，施工單位采取了增加表面覆蓋保溫厚度，同時增大冷卻管中冷卻水流量等溫控措施，將里表溫差在較短時間內得以控制在25℃以內，避免了里表溫差的進一步擴大。其他測桿混凝土里表溫差情況與1#測桿類似。本工程采用大體積混凝土測溫技術，實時監測每層混凝土的降溫速率和里表溫度，并依照測溫數據有效對施工過程進行監督，為施工單位實施相應溫控措施提供依據，保證混凝土均勻散熱和降溫，減少混凝土有害裂紋的產生，為保證承臺的混凝土質量提供有效的技術支持。

3溫控措施

3.1混凝土配比優化。考慮到項目對混凝土結構性能的特殊要求，施工單位對混凝土泵送單位提出特殊要求，混凝土的配合比設計一定要合適。在配置時，應該選擇水化熱不高、含堿量較低的硅酸鹽水泥。與此同時，宜選用優質粉煤灰。由于用優質粉煤灰取代部分水泥用量，從而有效地延遲了熱峰的發生，并降低水化熱，能夠確保混凝土不會由于硬化時的收縮應力及溫度應力而開裂，造成混凝土中出現有害裂縫。3.2混凝土內部埋設冷卻管。降低水化熱問題是大體積混凝土最為顯著的問題，由于基礎承臺的厚度較厚，澆筑完成后的降溫措施主要有兩種：（1）鋪設一個循環用水的管網。用冷卻水對大體積混凝土進行降溫，管網的出水口和接口均需要高出澆搗完成面30cm左右。布管完成后，通過沖水測驗來對管網進行測試，確保接口處不會出現漏水的現象。同時，在出水口和進水口同時設置溫度傳感器，并按照相應的溫度數據，來對進水閥門進行調控，合理控制水在管中的流速和流量。當前期測桿中心點混凝土溫度不斷升高時，施工單位采用增大冷卻水流量的方法，有效的避免了前期混凝土溫度的迅速升高。（2）為避免混凝土內部和外部的溫差過大而產生溫度應力，應該采取保濕、保溫措施。在混凝土開始凝固的時候要在其表面噴灑適量的水，然后應鋪設塑料膜，將蒸發的水分留在混凝土表面，使混凝土表面不會過于干燥。本工程外部保溫保濕措施選擇了兩層土工布，兩層塑料薄膜以及一層養護毯，并且嚴格把控拼緊土工布和養護毯之間的邊口，塑料薄膜和土工布等覆蓋時搭接長度應不小于20cm。當大體積混凝土里表溫差大于25℃時，施工單位通過增加保溫厚度，減少混凝土表面的熱量散失，避免里表溫差的進一步擴大。3.3其他溫控措施。除上述措施外，在澆筑過程中如果入倉溫度過高，要實施相應的舉措來降低溫度，避免在溫度較低時開展澆筑工作。龍巖大橋主塔承臺采用泵送方式，分層進行澆筑施工，對于上層和下層混凝土，覆蓋時間可以根據實際情況適當延長。但是時間不能長于初凝時間，否則混凝土向外散熱的能力就會受到影響，每道混凝土澆筑厚度控制在0.4～0.5m范圍內。另外，在施工過程中要注意將振搗時間控制在合理范圍內，在混凝土不再冒氣泡且出現泛漿時振搗就可以停止，在這一環節必須要防止欠振等情況的出現。最后，混凝土表面應該通過儲水方式來進行養護，以保證混凝土表面的濕度和溫度適當。在終凝開始時，需要在混凝土表面修筑貯水池，貯水池中應貯有5cm的水。水體具有蓄熱的功能，采用貯水方式能夠有效保護混凝土結構。為避免水分蒸發，需要在貯水池上覆蓋塑料薄膜。上述施工工藝均為有效控制龍巖大橋承臺大體積混凝土的里表溫差和降溫速率起到了積極作用。

4結束語

龍巖大橋的主塔承臺混凝土澆筑方量較大，屬于大體積混凝土施工，且所處環境潮濕，對混凝土結構的耐久性有較高要求，在施工過程中須嚴格開展溫控工作，監測施工溫度，指導施工單位制定相應的溫控措施。另外，為了有效監控承臺施工時產生的溫度應力，必須優化混凝土配比，避免混凝土結構出現裂縫，確保整個大橋工程質量。龍巖大橋項目與其他橋梁工程具有很多相同點，其成功經驗對于其他工程來說具有重要的參考價值。

參考文獻

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作者:藍鶴隆 單位:健研檢測集團有限公司龍巖分公司