大体积砼施工温度监测与控制

摘要 ：本文通过介绍南宁铁路枢纽邕江四线特大桥承台施工，阐述大体积砼施工过程中的温控及检测等相关措施，可为类似工程提供参考。

关键词：大体积 砼 温控 冷却 措施

1 工程概述

南宁铁路枢纽邕江四线特大桥主跨（72+2×128+72）m连续梁20#～22#桥墩基础位于邕江水中，20、22#墩采用锁口钢管桩围堰施工，一级承台为圆端形，承台尺寸28.2m×18.95m×4m，设计砼量为2038 m³，属大体积砼施工。温控措施及检测是大体积砼施工中保证质量的一个关键问题。

2 温度控制与检测措施

一般情况下，大体积砼浇筑时降低水化热的措施主要有以下几个方面：选用低水化热水泥，如采用普通硅酸盐水泥；在砼中掺入适量粉煤灰和高效复合减水剂，改善砼和易性，降低水灰比，减少水泥用量，降低水化热；细骨料选用细度模数较大的中、粗砂，尽量增加石子粒径，严格控制粗、细骨料的含泥量；降底砼入模温度；采用薄层连续浇筑法，控制砼浇筑速度；循环冷却水管降温。其中，循环冷却水管降温是一条很重要的措施。

2.1 冷却管比选

本工程采用φ48*1.5mm专用声测管代替普通钢管，主要因为：

(1)声测管要比普通钢管经济，重量轻，易操作。

(2)壁厚小，其热传递性能较高，能够起到快速有效的循环降温的效果。

(3)声测管采用液压接头，将直通接头或弯头将两根声测管对接压紧即可，操作简单，节省时间。

同时，声测管也有缺点，如需大量的直通接头和弯头；其次它比普通钢管要易变形，隔一段距离需要采用定位钢筋进行加固并在浇筑振捣砼过程中加强保护。

根据声测管的优缺点进行综合考虑，决定采用声测管作为冷却水管。

2.2 冷却水管布置

22#墩一级承台水管采用四进四出布置，各层独立循环，冷却水管采用φ48*1.5mm声测管制作，其布置情况如下：离承台底0.5m沿承台高度方向每隔1m布置一层循环冷却水管，每层冷却水管间距2.4m，上下层间相互错开1.2m布置。当砼浇筑到每一层的冷却水管高度时，通水循环。芯部砼与表层砼之间的温差、表层砼与环境之间的温差控制在不大于15℃。出水管与进水管用红油漆注明其层数。冷却水管安装完毕后，先进行试通水，防止砼浇筑过程中漏浆堵管及通水过程中漏水。

2.3 测温元件布置情况

22#墩一级承台共布置测温线16根，顺桥向与横桥向各8根，均沿中心线布置。监测点的布置范围以承台平面图对称轴线的半轴线为测试区，在测试区监测点按平面分层布置。具体布置如下图所示：

承台测温线布置情况，注意以下几点：

（1）测温线探头应在承台轴线上，埋深考虑各层砼温度均可监测到。

（2）测温线的探头不能接触到承台钢筋，防止破坏金属探头，影响后续测温效果。

（3）测温线探头不宜悬空在承台里面，应在绝缘线段将其用扎丝固定在承台钢筋上，扎丝不宜绑扎过紧，以防砼浇筑时将探头冲断或冲坏。

（4）遗留在外面的测温线妥善保管，防止其潮湿和破损。

3 砼浇筑

大体积砼的施工宜采用整体分层连续浇筑施工（图4-1）或推移式连续浇筑施工（图4-2）

本承台采用整体分层连续浇筑法施工，采用φ630*10mm并可进行移动的钢管作为溜槽，共设置5个点。

砼浇筑前，先按照砼配合比进行试配，检查砼是否能达到设计要求；砼浇筑到每一层冷却管后即开始通水循环，从而有效的消减了砼的温峰，这就是“内散外蓄”工艺的第一步：内散。砼浇筑完成后，立即在承台表面作蓄水养护，蓄水深度为15cm～30cm，以推迟砼表面温度的散失，同时为减小承台的内外温差，蓄水时宜采用冷却管出水口排出的热水。这就是“内散外蓄”工艺的第二步：外蓄。

大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。保温养护作用：a、减少砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。b、延长散热时间，充分发挥砼的潜力和材料的松弛特性，使砼的平均总温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。保湿养护的作用：a、刚浇筑不久的砼，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝。b、砼在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸强度。

整体分层连续浇筑，缩短间歇时间，并在前层砼初凝之前将次层砼浇筑完毕。

4 温度监测与统计

测温仪器采用TC-02D砼测温仪，测温线与仪器配套。测温线有不同规格，根据承台的尺寸选择合适的测温线长度。承台砼浇筑完成以后，在养护期内天天观测，第一天两次，而后都是两小时一次，记录环境温度及测温时间。要多测几次，记录数值变化不大时的数值。待测温结束后，汇总数据，绘制温度变化曲线。具体数据情况参考图5-1,5-2如下。

5 数据统计与分析

5.1 数据分析概述

22#墩承台施工时，环境温度最低13.7℃，最高温度26.8，砼入模温度稳定在21.5～26.2℃左右，循环水进口水温20℃左右，出口水温20.1～49.3℃，32h完成砼浇筑。承台温度监测数据及数据曲线显示承台砼芯部最高温度60.6℃。温度走向曲线总体呈抛物线形，在前24小时内温度的上升速率很快，而后缓慢趋向最大值，速率降低，待温度趋向平稳状态以后，砼温度会缓慢降低，各点的速率近似相等，温度走向曲线呈平行走向。

5.2 降温速率问题小议

大体积砼的温度变化曲线一般如上图所示。先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢降温，升温的速度要比降温的速度大。大体积砼何时达到最高点主要决定于配合比、几何尺寸、现场条件等因素，根据工程统计，一般的大体积砼浇筑后3～4d出现最高点。本承台出现最高是在第三天左右。

国家规范对于温度控制有前述规定，但对于降温速率未提出明确要求。如大体积砼升温时内表温差过大，会造成表面裂缝；那么降温速率过快，会造成贯穿性冷缩缝，也是不允许的。

理论上，任何材料的允许温差与材料的极限值有关。对于大体积砼而言，如果降温过快，虽然内表温差仍然控制在规范要求之内，但由于砼内部温差过大，温差应力达到砼的极限抗拉强度时，理论上就会出现裂缝，而且此裂缝出现在大体积砼的内部，如果相差过大，就会出现贯穿裂缝，影响结构使用，因此，降温速率的快慢直接关系到大体积砼内部拉应力的发展。

降温速率到底取多大值呢？理论上要求温差应力必须小于同一时间的砼抗拉极限强度。目前有的工程采用降温速率取2～3℃/h，跟踪后也未见贯穿裂缝，但是对于大多数施工单位来说，由于没有全面可靠的数据资料，为安全起见仍采用≤1～1.5℃/h。

砼养护可遵循降温速率“前期大后期小”的原则。因养护前期砼处于升温阶段，弹性模量、温度应力较小，而抗拉强度增长较快，在保证砼表面湿润的基础上应尽量少覆盖，让其充分散热，以降低砼的温度，亦即养护前期砼降温速率可稍大。养护后期砼处于降温阶段，弹性模量增加较快，温度应力较大，应加强保温，控制降温速率。

6 结束语

通过22#墩一级承台承台施工，有如下经验可供类似工程参考：

（1）冷却水管按照独立循环的四进四出布置，对于大体积砼的降温效果显著，冷却水管在气温13～26间每根冷却管基本能将1m×1.2m截面的砼温度控制在60℃左右，升温、降温幅度均小于10℃/h，满足设计及规范要求。

（2）采取内散外蓄的措施，使温度曲线更加符合要求。砼养生前三天（砼内部温度上升较快）通过循环出的热水蓄水并覆盖养生砼面，有效减小砼表面温度与环境及内部砼的温差。保证砼内部温度与表面温度、表面温度与环境温度、养护用水温度与砼表面温度只差不大于15℃。

（3）可将测温线布置成场状，以显示大体积砼的温度场，这样更清楚的反应大体积砼内部温度的变化情况，全面掌握砼内部温度差异及各点温度变化情况。

参考文献：

[1]、《大体积砼施工规范》 GB50496-2009.

[2]、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210-2001.

[3]、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设【2005】160号

陈国良（1975-），男，湖北荆州人， 1999年毕业于上海铁道大学铁道工程专业，本科学历，工程师。