0#块大体积高强砼夏季施工温度控制技术

0#块大体积高强砼夏季施工温度控制技术

司虎虎 

陕西建工机械施工集团有限公司  陕西西安  712000

摘要：汉十高铁崔家营汉江特大桥连续刚构拱0#块大体积高强砼夏季施工温度控制目的，采取的措施及取得的成果。

关键词：连续刚构拱0#块大体积，高强砼，夏季，温度控制，技术

1.工程概况

新建武汉至十堰铁路孝感至十堰段崔家营汉江特大桥主桥316#～320#墩为（135+2×300+135）m连续刚构拱，建成后将成为世界上最大跨度连续刚构拱桥，国内跨度最大的砼桥梁。0#块长25m，0#块墩顶部位处梁高16.5m，墩顶11m范围内为平段，而后梁高从16.5m渐变至15.363m。横梁厚度为2m，墩顶范围内底板厚度为3m。墩顶范围外0#块底板厚度2～1.62m，拱脚腹板厚度3.217m。0#块节段体积为3897m3，设计砼强度等级为C60。0#块施工时间是6月底至9月底，在此期间，襄阳地区部分日平均气温部分高于30℃

2.大体积高强砼夏季施工温控目的

在大体积高强砼夏季施工的凝固过程中，水泥的水化反应会产生大量的热量，升高了砼结构内部的温度，但是砼的表面受到外界环境的影响由此形成了较大的砼内外温度差，使得砼内部产生相应的压力，而表面产生相应的拉力。如果温差持续加大，超过砼所能承受的范围，大体积砼就会产生开裂现象，从而降低了砼结构寿命，因此必须采取相应措施来控制大体积砼内外温度差，表层与环境温差，防止砼表面产生裂纹。

主桥0#块大体积施工时分二次浇筑，第一次浇筑高度10.5m（包含墩顶1m高倒角部分），浇筑方量为1929m³，第一次浇筑砼张拉临时预应力后作为第二次浇筑砼的支撑平台；第二次浇筑高度7m，浇筑方量为1608m³。第一次浇筑和第二次浇筑时间间隔约30天，第三次浇筑拱脚部分。

3.温度控制技术

3.1砼温度控制原则

（1）尽量降低砼温升、延缓最高温度出现时间。

（2）降低降温速率。

（3）降低砼中心和表面之间，新老砼之间的温差以及控制砼表面和气温之间温差。

3.2温控标准

温度控制的方法根据襄阳地区6月至9月气温、砼内部温度、结构尺寸、约束情况、砼配合比等具体条件确定。根据本工程的实际情况，制定如下温控标准：

（1）砼入模温度不宜高于30℃；

（2）砼芯部温度最大不超过65℃；

（3）砼芯部和表层，表层和环境温差不大于20℃ 。

3.3温控措施

3.3.1砼原材料优选选择及质量控制

合理选择砼原材料。择级配良好的砂、石料、性能优良的缓凝高效减水剂，选用低水化热的矿渣水泥掺加高品质的粉煤灰，是大体积砼温控施工的有效措施。

3.3.2优化砼配合比，降低水化热温升

进行砼配合比设计并合理优化，尽量利用砼的后期强度降低水泥用量，提高砼的抗裂性能。优化后C60配比：

3.3.3控制砼出机入模板温度

①水泥使用前应充分冷却，静置时间不少于3天。采取对水泥罐搭设遮阳防晒网，降低粉料的温度。

②粗骨料采用水洗，并用水喷淋粗骨料，不间断降低粗骨料的温度。

③避免模板和新浇筑砼受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃。为此，浇筑过程中采用在外侧模撒水降低模板温度。

④当浇筑温度超过30℃，采用拌和水加冰措施。

⑤当气温高于入仓温度时，加快运输和入仓速度，减少砼在运输和浇筑过程中的温度回升。砼输送管外用草袋遮阳，并洒水保持潮湿。

⑥砼升温阶段，为降低最高温升，对模板及砼表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。

3.3.4对砼施工的一般要求

自高处向模板内倾卸砼时，为防止砼离析及加快散热，应符合下列规定：Ⅰ当直接从高处卸料时，高度不应超过2m；Ⅱ当高度超过2m时，布置串筒，串筒采用直径200mmPVC管；Ⅲ在串筒出料口下面，砼堆积高度不应超过1m，砼应按规定厚度、顺序和方向分层浇筑。及时摊平，分层振捣，加快热量散发，使温度分布均匀。

3.3.5埋设冷却水管及其要求

①水管位置

冷却管采用Ф32×2.5mm普通钢管，冷却水管网间间距为1.0m，冷却水管网按照垂直面进行布置，主要布置在0#横隔墙及拱角加宽段腹板处，0#冷却水管根据0#分次浇筑进行分次布置，其中拱脚腹板位置单侧共布置4层，间距0.6m、1m，管网与砼腹板面间距为0.52m。横隔墙单层共布置2层，层间距1m，管网与砼面间距为0.5m。墩顶范围底部设置两层冷却水管网，顶板设置一层，间距均为1.0m。管网的进出水口需垂直引出砼顶面0.5m以上,且出水口要有调节流量的阀门和测流量装置。同一层水管网的垂直进出水口要相互错开至少1.0m,不同层水管网的进出水口也应相互错开至少1.0m,以便进行区分。

图1   0#拱脚腹板冷却水管布置图

图2  0#横隔墙冷却水管布置图

图3  0#顶底板冷却水管布置图

图4  0#顶底板冷却水管布置图

②冷却水管安装时，要与钢筋骨架或支撑桁架固定牢靠，防止砼灌注过程中水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。布管时，水管要与主筋错开，当局部管段错开有困难时，可适当移动位置。冷却循环水管安装完毕，要进行通水试验，保证管路及接头畅通且不漏水。

③砼浇注3个小时后即开始通水，冷却水使用干净的井水，冷却管通水后，冷却水就不再中断，直到砼处于连续降温阶段（降温速度不应超过0.5～1.0℃/h），冷却管出口的水温与气温之差小于5℃后方才停止通水。

④一般情况下，冷却水流量的大小，将会影响进、出口水的温差，影响冷却水和砼的热交换。因此，循环冷却水的流量可控制在1.2～1.5m3/h，使进、出口水的温差不大于10℃，当大于10℃时，应加大进水口流量。进水温度和出水温度要作记录，并测定每根冷却水管不同时间段的流量。

在任意养护期间，砼芯部温度不宜超过60℃，最大不超过65℃，砼芯部和表层，表层和环境温差均不允许超过20℃，淋注于砼表面的养护水温度低于砼表面温度时，二者温差不得大于15℃。

⑤循环冷却管排出的水，在砼未达到强度时，排出砼模板外，不得排至砼顶面，以免冲走表面水泥浆而破坏砼。

⑥停止通水后应采用压风机将冷却水管内残留水压出，并将进、出水口用木塞封闭。最后集中对冷却水管路用水泥浆进行压浆封闭处理。

3.3.6保温、养护

砼养护包括湿度和温度两个方面。砼终凝后用土工布覆盖顶面，与此同时还应采取洒水养护，0#块顶面采取蓄水养护。0#块第一次浇筑后模板外侧模板暂时不拆，待第二次砼浇筑并达到设计要求后张拉后拆除模板，推迟拆模时间带模养护。砼根据监控需要保温、保湿时间不低于30天。

4.砼温控施工现场监测

4.1温度测试内容

根据温度计算成果，为做到信息化施工，真实反映各层砼的温控效果，以便出现异常情况及时采取有效措施，在0#块砼中布设温度测点。在检测砼温度变化的同时，还监测气温、冷却水管进出口水温、砼浇筑温度等。检验不同时期的温度特性和温控标准。当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，部分可及时采取补救措施；当砼温度远低于温控标准限值时，则可减少温控措施，避免浪费。

4.2检测元件的布置 

测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则，在满足监测要求的前提下，以尽量少的测点获得所需的监测资料。根据结构的对称性和温度变化的一般规律，0#块砼布置在1/4截面范围内的隔墙及拱脚范围，共布设6层20个测点。

图5 1/4截面0#块隔墙范围内测温元件布置图

图6  1/4截面0#块拱脚范围内测温元件布置图

4.3现场测试要求

各项测试项目在砼浇筑后立即进行，连续不断。砼的温度测试，峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定。在检测砼温度的同时，还应监测气温、冷却水管进出口水温、砼浇筑温度等。

4.4监测元件的埋没

参照《砼大坝安全监测技术规范》（SDJ336－89），并根据桥梁大体积砼的特点加以改进，由具有埋设技术和经验的专业人员操作。为保护导线和测点不受砼振捣的影响，在测温元件处采用角钢及减震装置进行保护。

4.5监测结果

为保证大体积砼温控效果及施工质量，项目部提前成立专门班子，专人负责现场监控。0#块大体积砼施工现场监测数据汇总表如下：

5.结论

汉十高铁崔家营汉江特大桥（135+2×300+135）m连续刚构拱0#块已全部施工完成，砼表面未出现裂纹，施工质量得到有效控制。由此可见，在大体积高强砼夏季施工中合理的选择配比、控制好原材料的拌和及入模温度、砼浇筑过程做到分层浇筑、在砼内部采取优化的冷却水管降温；建立严格温度监控制度，制定相应的措施；做好砼浇筑后的养护及拆模时间控制是可以有效防止砼表面产生裂纹的技术措施。

参考文献:

[1]中国铁路总公司企业标准：铁路混凝土工程施工技术规程   Q/CR9207-2017

[2]中华人民共和国行业标准：铁路混凝土工程施工质量验收标准    TB10424-2010   J1155-2011

作者简介：司虎虎 1986年1月1日 男  汉  陕西西安    陕西建工机械施工集团有限公司   研究方向  桥梁工程