云南云岭高速公路工程咨询有限公司 云南昆明
摘要：以云南省某高速公路连续刚构桥墩大体积混凝土承台施工作为研究对象，对两个承台分别采取不同的冷却管布置方式，通过对两个承台施工及混凝土养生过程温度变化的监测，对比不同冷却管布置方式的承台温控效果，以期为其他同类工程温度变化规律提供参考。
关键词：大体积混凝土温度监控；冷却管布置；混凝土水化热；
Abstract：Taking the construction of large-volume concrete caps for continuous rigid frame piers of a highway in Yunnan Province as the research object，different cooling pipe arrangements were adopted for the two caps，and the temperature changes of the two cap platforms and the concrete curing process were monitored.Compare the temperature control effect of the platform with different cooling tube layouts，in order to provide reference for the temperature variation law of other similar projects.
Key words：temperature monitoring of mass concrete；cooling pipe arrangement；concrete hydration heat
水泥在水化过程中产生水化热，使混凝土内部温度升高。当温升达到峰值以后，温度开始下降，使混凝土产牛温差应力。当温差应力超过了混凝土的极限抗拉强度时，混凝土结构就产生裂缝。裂缝一旦形成，对混凝土结构的整体性、抗渗性及耐久性都有严重的影响[1]。实际工程中常采用多种措施控制大体积混凝土温度峰值的产生，通过原材料的选择，如掺粉煤灰和减水剂来减少水泥用量，延缓大体积混凝土温度峰值出现时机[2]，通过采用水冷却的方式对混凝土最高温度和降温速率进行控制是最常用的措施[3] [4]。因此冷却管的布置形式、层数、间距对大体积混凝土温度存在不同影响，本文通过云南省某高速公路连续刚构承台采用不同冷却管层数及布置形式对大体积混凝土承台进行温度监控，通过前期数值模拟计算及后期监控对所得数据进行分析，探讨冷却管层数及布置形状对大体积混凝土温控中的影响。
1 工程概况
云南某高速公路连续刚构桥，为跨越山谷而设，该桥分左右两幅，每幅桥宽均为16.5m，桥跨布置为：（2×30）m连续小箱梁+（73+130+73）m连续刚构+（3×30）m连续小箱梁，全桥长432m。承台设计尺寸为长×宽×高=13.2m×13.2m×5m，承台设计为C30混凝土，单个承台混凝土的直接用量为871.3m³，混凝土的配合比为：水泥：砂：水：碎石：粉煤灰：外加剂=350：870：172：994：60：4.2。主墩承台厚度为5m，按一次连续浇筑完成。
2施工现场温度监测
桥址区年平均气温13.9℃，平均最高气温19.9℃，平均最低气温9.7℃，7月最热，历年平均气温19.5℃，1月最冷，历年平均气温6.5℃。本工程左右幅3#桥墩承台浇筑时间为2018年8月底～9月底，实际环境最高温为30.3℃，最低温为13.9℃。左幅3#承台采用原设计冷却管布置形式为4层平行布置，右幅3#承台采用优化后冷却管布置形式为5层井字形布置。在混凝土配合比相同，入模温度大致相同，冷却设备、测温设备、混凝土养护条件一致的情况下，对两者进行温度监测。实际温控过程中，混凝土没过冷却管即开始通水降温。
2.1 承台冷却管布置方案
承台冷却管采用直径φ50*3mm钢管，现场采用冷却水循环及掺入小部分冷水控制进水温度，通过对水温的及时调控，控制进水温度在比混凝土中心温度低15~25℃之间，进出水口温度之差介于2~6℃之间。冷却管布置方式如图2.1.1所示：
2.2.2 测量要求
（1）浇筑块温度场测量：浇筑完成后开始初读数，开始3d每隔2~4h观测一次，之后3d到7d每隔4~8h观测一次，之后根据温度测试情况每天选取气温典型变化时段进行测量，在监测过程中发现温度过高时，可加强测试频率。
（2）大气温度测量：与混凝土温度同步观测。
（3）通水冷却过程温度测量与浇筑块温度场测量过程同步进行。
（4）特殊情况下，如寒潮期间，适当加密测量次数。
（5）混凝土全部浇筑完毕后，根据温度场及应力场的预测计算结果，结合与监测结果的对比分析，确定终止测量时间。
2.2.3 测温仪器
承台温度监测的温度检测仪采用JDC-2型建筑测温仪，温度传感器为热敏电子传感器。测温范围：-30℃～+130℃，测温误差：≤0.5℃，分辨率：0.1℃。
2.2.4 温控标准[1]
在承台水化热温度监测过程中，当出现降温速率、表里温差超过下列规定值时应时调整和优化温度监测措施：
（1）降温速率大于2.0℃/d或每4h降温大于1.0℃。
（2）表里温差控制值应小于28℃。
3温度监测结果分析
3.1 温度结果分析
靠承台边缘测点易受环境温度影响，本文重点关注混凝土内部测点温度情况，根据所测温度，汇总混凝土温度变化情况，绘制最高温度随时间变化曲线，对最高温度数值、出现时间、位置进行汇总分析。
图3.1.1 4层冷却管13#点位时程曲线图
混凝土水化热是较激烈的化学过程，由上图知，混凝土中心最高温均在浇筑后2d左右达到峰值后温度缓慢下降。混凝土内部最高温度均出现在13#-2测点，即承台中心下部位置，该部位升温速率最快，温度最高，分析原因为中心点离对流边界最远，热量集中，热量不易散发导致。
采用4层冷却管进行冷却的左幅承台测得混凝土内部最高温度为68.8℃，承台内部温度在67℃附近稳定约14h后，温度开始稳定下降。采用5层冷却管进行冷却的左幅承台测得混凝土内部最高温度为64.4℃，承台内部温度在64℃附近稳定约30h后，温度开始稳定下降。在外部条件基本一致的情况下，冷却水管间距由4层增加至5层，冷却管层间混凝土内部最高温降低4.4℃。
图3.1.2 5层冷却管3#承台13#点位时程曲线图
5层冷却水管在温度稳定后缓慢下降的过程中，混凝土内部最高温度有由底往上移动的趋势。采用井字形布置的冷却管，位于混凝土中心测点温度分布较均衡，中心温度梯度较平行布置更小，能有效抑制温度应力产生。
3.2 温降速率分析
在控制循环系统进水温度在混凝土内部最高温度的15~25℃的条件下，4层冷却管温降速率约2.11℃/d，.5层冷缺管温降速率约1.86℃/d，在满足规范温降速率的条件下，5层冷却水管的温降速率更容易进行控制。
得益于良好的温度监控，承台均未出现温度裂缝，有效的温度控制措施能较好的保证大体积混凝土浇筑质量，防止混凝土因温差过大产生有害裂缝，为后续结构施工打下良好基础。
4结论
（1）大体积混凝土承台一次性浇筑的混凝土内部最高温度均出现在承台中心下部位置，该部位升温速率最快，温度最高。
（2）在外部条件基本一致的情况下，冷却水管间距由4层增加至5层，冷却管层间混凝土内部最高温降低4.4℃。
（3）冷却水管加密后，混凝土内部最高温度有由底往上移动的趋势。采用井字形布置的冷却管能使混凝土中心温度分布更均衡，中心温度梯度更小，能有效抑制局部温度应力产生。
参考文献：
[1] 大体积混凝土温度测控技术规范 GBT51028-2015
[2] 王宇平，董祥生，郝白龙，等.巴东长江大桥5号承台控制裂缝的措施[J].公路交通技术，2004，（5）94-95
[3] 卢哲安，陈猛，任志刚.桥墩承台大体积混凝土的温度控制[J].混凝土，2008（4）：97-99.
[4] 刘沐宇，徐黎明，汪峰，等.广州黄埔大桥承台大体积混凝土温度控制与监测分析[J].华中科技大学学报，2008（3）：13-15.
论文作者:何泽,孟祥昌,刘谦谦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
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