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摘要：马来西亚槟城二桥由于当地原材料及环境限制，且对混凝土结构耐久性有较高要求，较高的混凝土内外温差容易使混凝土构件产生较大的温度应力，并使构件产生裂缝。本文主要通过试验模型来模拟混凝土施工时混凝土构件内部的温度分布情况，并采取相应的预防措施，保证混凝土构件在设计允许范围内。
关键词：配合比；温度；温控
一、工程概况
马来西亚槟城地处热带，对于槟城二桥的大体积混凝土施工是个技术难题。本方案中承台第二层直径Φ10m，高度2.0m；墩身最大断面尺寸为3.5×2.6m，最高浇筑高度为6m，两者均属于大体积混凝土范畴，所以对承台第二层及墩身混凝土的温控措施必不可少。
二、当地标准对大体积混凝土结构的温控要求
1、入模浇筑温度≤36℃
2、内部最高温度≤70℃
3、最大内表温度差≤27.7℃
4、升温速度≤10℃/30min
5、降温速率≤3℃/d（内控）
三、混凝土温度理论计算
3.1 现场混凝土原材料温度情况
表1
以上表1中现场原材料的温度以最不利情况考虑，由于水泥出厂时温度很高，储存一段时间后会稍有降低，这里取62℃；矿粉温度稍微比水泥低点，取56℃；现场采用混凝土搅拌站拌制混凝土，砂石下料是从底部开始，基本与大气温度持平。
3.2 混凝土拌合温度：
Tc=[0.9(MceTce+MsaTsa+MgTg)+4.2Tw(Mw-WsaMsa-WgMg)+C1(WsaMsaTsa+WgMgTg)-C2(WsaMsaTsa+WgMgTg)]/[4.2Mw+0.9(Mce+Msa+Mg)]
式中：Tc——混凝土拌合物温度(℃)
Mw、Mce、Msa、Mg——水、水泥、砂、石的用量(kg)
Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度(℃)
Wsa、Wg——砂、石的含水率(%)
C1、C2——水的比热溶(kJ/kg)及溶解热(kJ/kg)
C1=4.2，C2=0(当骨料温度>0℃时)
Tc=[0.9(308×62+132×56+769×31.5+1020×31.5)+4.2×27×167] /[4.2×167+0.9×(308+132+769+1020)]=34.5℃
由于现场采用泵送施工，该过程中增加温度取0.5℃
混凝土入模浇筑温度：Tj=34.5+0.5=35.0℃
可见，在考虑现场原材料温度最不利的情况下混凝土入模温度都未超36℃，所以无需再另加其他防御措施。
四、现场混凝土施工控制措施
从以上计算可知，承台墩身混凝土浇筑温度基本能够满足当地标准要求，现场施工时仍需采取措施进行控制：
4.1混凝土原材料优选及配合比优化
优选混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的控制混凝土的绝热温升。
4.1.1水泥：水泥用量多少直接影响水化热的多少及混凝土绝对温升，大体积混凝土宜选用水化热较低的水泥，并尽可能降低水泥用量。我们采用马来西亚当地生产的粉煤灰水泥（粉煤灰含量达25%以上），尽可能降低水泥水化热。
4.1.2细集料：采用当地河砂（细度模数在2.5~3.2），级配良好的中粗砂可降低水泥用量，粗集料含泥量≤1.0%。
4.1.3粗集料：采用用粒径5-20mm连续级配碎石，并控制粗骨料的含泥量≤0.5%。
4.1.4掺合料：掺合矿粉。在混凝土中复掺矿粉，能够增加混凝土和易性，改善混凝土的可泵性。同时替代部分水泥，从而间接起到降低水泥水化热的作用。
4.1.5外加剂：选用高效缓凝减水剂。可以大幅降低混凝土用水量，同时要求外加剂初凝时间≥18小时，减缓水泥水化过程，推迟温升峰值的出现时间。
4.2现场混凝土施工
影响混凝土拌合温度的主要因素是混凝土各原材料的温度。要求水泥厂家刚出炉的水泥不得运送至现场，必须是储藏半个月以上，以降低水泥温度。
在施工中，由于当地白天气温较高，宜在早晨或雨后进行混凝土浇筑。
4.2.1布设冷却水管
在承台上层混凝土浇筑时，布设水管通冷水，在进水口设置可调节开关，并测定水管进出口的水温及出水量。
通水冷却可以有效降低混凝土升温速率，降低内部最高温度。在分析混凝土内部温度分布特征后，决定在现浇混凝土中布置冷却水管，冷却水管采用外径为25mm，壁厚为1.8mm的薄壁钢管，其水平间距为1m，冷却水管距模板不得＜1m，冷却水管进出水口位置集中布置。
冷却水管使用原则：○1在施工平台上放置1个容量3 m3的水箱，以供冷却水循环；○2冷却水管的循环水应采用淡水，通水速度可控，通水时间至少为4天；○3；冷却水管在混凝土浇筑前应通水试验，防止水管阻漏水。
4.2.2混凝土浇筑
现场施工应加强混凝土振捣，控制插入深度、振捣时间及插捣间距，保证混凝土振捣密实，严防漏振及过振，保证混凝土均匀密实。现场浇筑应分层浇筑混凝土，分层浇筑厚度不得超过45cm。
混凝土浇筑完成后对承台表面的水泥浆进行必要的处理以防止表面龟裂。
图1 冷却水管布置示意图
4.2.3混凝土养护
在承台收面完成后即采用双层土工布覆盖进行保温保湿，同时蓄水养护，减少混凝土表面水分蒸发，防止混凝土内外温差过大。
4.3温度监控
4.3.1大体积混凝土的测温措施
1 测温设备
采用泰仕电子工业生产的数位温度表及测温棒
2 测点的布置原则
①承台混凝土测点布置：在第二层承台纵向至下而上布置3层，分别距第二层承台下表面0.2m、1.0m、1.9m；再在中间层面上自承台中心向外直线布置5点，分别距正中心处3.0m处1点，距承台侧面0.1处1点，中心处1点，对称布置。在另外两个层面上布置2点，分别为中心点及距承台侧面0.1m处。具体平面布置示意图：
图2 承台测点布置示意图 图3 墩身测点布置示意图
②墩身混凝土测点布置：墩身顶面以下0.1mm、2.0m、4.5m（或中间）及承台上表面以上1.0m处各一点；在3m（或中间）平面处长对称轴的半条对称轴上布置3点，分别距中心点1.0m、2.0m，距墩身侧面0.1m处；在墩身顶面以下0.1m和承台上表面以上1.0m层面上距墩身侧面0.1m处各布置一点。具体见平面示意图。
3 测温制度
自混凝土浇筑开始起记录浇筑时间、入模温度及环境温度，并在开始浇筑后的前3d，每2h测量各测点及环境温度1次；开始浇筑后（4~7）d内，每4h测量各测点及环境温度1次；7d后可根据混凝土内外温度变化情况每天测2次直至混凝土内部温度趋于平缓。
4.3.2数据整理及防治措施
现场测温数据采集后应及时进行整理。绘制混凝土内部每测点的温度值及各中心测点与表层测点的温差值，作为调整温控措施的依据，防止混凝土出现早起收缩裂缝。根据测得的温度，绘出相应的温度曲线，可以得出最高内部温度、升温速率、内表温差及降温速率曲线图。
根据测温数据及时采取对应的下列防治措施，具体为：
1、当混凝土内部温度过高时，
a.冷却水管通水冷却；
b.采取调整混凝土配合比、减少水泥用量来降低混凝土绝热温升；
b.降低混凝土原材料温度的方法弥补浇筑温度的过高，具体为在水中加冰块，给水泥储藏桶、砂石料堆场搭棚子遮阳；
c.在混凝土施工中，减少浇筑厚度。
2、当升温速率、降温速率过快，
a.可以在冷却水管通水冷却；
b.调整混凝土配合比，延缓混凝土凝结时间；
c.表层加盖土工布，并用水养护。
3、当内表温差过大时，采取表层加盖土工布，并蓄水养护，蓄水高度不得低于100mm，减缓混凝土表层温度损失，以降低内表温差。
五、模型验证
模型采用2×1.78×1m混凝土构件，根据承台实际配筋率在构件内配置相应的钢筋，以尽量接近现场实际，在中心点（编号○1）及顶角距侧面10cm处（编号○2）各布置一个测温点，测温制度与方案一致。
图4 模型施工现场图 图5 模型测点布置示意图
根据测温记录可以绘制曲线图，如下图
图6 温度曲线图
根据模型测温结果可得：混凝土入模温度在31.9~33.4℃；混凝土内部最高温度为64.3℃，出现在混凝土浇筑后22h左右，内表温差最大为26.8℃，最大升温速度为7.2℃/h（相当于1.8℃/30min）。各项指标均能满足规范要求。
六、结语
虽然模型验证能各指标满足规范要求，但内部最高温度及内表温差最大值已接近规范限值，在实际现浇承台施工中能需密切关注测温结果，在当混凝土内部温度过高时或当升温速率过快应及时通过冷却水管通水冷却方式或调整配合比等方式来保证温控效果能够满足规范要求。
参考文献
[1] 建筑施工手册，中国建筑工业出版社，2003
论文作者:葛海成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：混凝土论文; 温度论文; 测温论文; 水管论文; 水泥论文; 现场论文; 温差论文; 《基层建设》2018年第12期论文;