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摘要：大体积混凝土结构容易产生裂缝，因此必须在施工过程中对混凝土内部温度进行控制。在工程实践中通常采用埋设冷却水管的方式防止大体积混凝土温度应力裂缝，主要采取以下四项措施：选用低发热量的混凝土配合比；埋设冷却水管通过循环冷水降温；混凝土养护期间温度的监控；混凝土外部的保温养护。本文以某承台冷却管施工为例重点介绍了冷却管施工在大体积混凝土中的应用。
关键词：大体积混凝土；冷却管；承台
Abstract: mass concrete structure cracks easily, so must be in construction process of concrete internal temperature control. Usually used in engineering practice embedding cooling water pipe to prevent cracks of mass concrete temperature stress, mainly take the following four steps: selection of concrete of low calorific value; Embedding cooling water pipe through the circulating cold water to cool; During the concrete curing temperature monitoring; External thermal insulation concrete curing. Based on the cooling pipe of a deck construction as the example, the cooling pipe is introduced in the application of mass concrete.
Key words: mass concrete; Cooling pipe; Pile caps
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、工程概述
ST201大桥2#、3#承台尺寸为10.5*14.45*4m，混凝土方量为607方。大体积混凝承台土施工时，在承台施工时要采取降温措施，因此在承台内部预埋冷却管，并做好通水冷却工作，承台施工完毕后，冷却管内注浆。降低混凝土的入模温度，混凝土浇注时从下午开始浇注第二天上午浇注完成，承台顶上覆盖麻袋片洒水养护，冷却管内水循环3天以上，待混凝土内部温度降温后再停止循环水。
承台冷却管布置图
二、水循环冷却管工作原理
在施工过程中,预先在结构体内预埋水循环冷却管,当浇筑完成后或浇筑过程中及时通冷却水,利用水管的导热性能,由冷却水的流动带走混凝土的部分热量,降低混凝土的温度。根据降温的阶段目的,水循环冷却管的整个运行过程可分为两期,即初期冷却和后期冷却。初期冷却是在混凝土初凝以后,甚至常在混凝土浇筑时即行开始,目的在于削减混凝土水泥水化热峰值,减少水化热引起的温差,从而降低由水化热温差引起的温度应力,满足允许温差的要求。后期冷却在水泥水化热作用已基本完结之后的某一时间开始,目的在于满足接缝灌浆的温度要求。
三、承台混凝土温度测控
1、测温点布置
根据承台的尺寸，在承台内部埋设直径48mm的温度监控钢管，间距80cm一个；水平方向分别在距边缘1米部位布置二个点，利用测温主机通过测温线对砼内部进行监测测温（测温点布置见下图）。
2、 测温线布置
用钢筋将测温线固定好，传感器距离钢筋端部10厘米，不得与钢筋接触，将钢筋另一端与上层钢筋固定好以后，将引出线收成一束，穿入管中，固定在横向钢筋下引出，以免浇筑时受到损伤。测温点传感线缆在混凝土浇筑前须准确定位，以防止在混凝土浇筑的过程中移位而造成测量数据失真。
3、测温工具
根据实际情况选择便携式建筑电子测温仪。
4、测温频率
在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段，即开始的3～4天，每隔2小时测温1次；待测温趋于平稳后的降温阶段，每4小时测温1次。在测量混凝土内部温度的同时，测量外界的环境温度。根据测点编号顺序，记录所测温度数据，当测位的混凝土内外温差不大于20℃并趋于稳定时为止。
5、冷却管的应用
根据大体积混凝土内部温度与表面温度温差不得大于20℃，混凝土表面问题与大气温度温差不得大于20℃，除混凝土表面洒水覆盖基本养护外，当温差大于20℃时开始通水冷却降温，冷却水池进水管和出水管设置于水池对角，搭设遮阳棚防止日照水温升高。冷却管进水温度过高时需在水池内加入适量冰块对降低进水管温度。
测温布置点平面图
四、冷却管预埋与后期处理
在距承台顶2m中心位置进行冷却管预埋，管道长度为6m/节，连接方式为（6+6+1.5）m，管道采用φ48mm的镀锌管，共设置2层，具体位置见附图，每层12根，每根间距0.85m，每根管道利用接头将连接起来，并保证管道接头处不漏水泥浆，冷却管用钢筋进行定位和加固，防止混凝土捣鼓时移动偏位，冷却管设置进水端和出水端，在承台附近放置4*4*2m的水箱，保证足够的循环水，两个独立的水泵供水，用水泵将水箱内水压进管道一端，水经过冷却管后从另外一端流到水箱内，反复循环进行降温。
冷却管后期处理：在承台冷却管使用完毕后，对两层管道分别进行注浆，浆体由42.5水泥和水进行搅拌，用压浆机将浆体从管道一端压进另一端冒出，水泥浆强度与承台混凝土同标号。
五、测温监控
混凝土浇筑完毕后即开始抹面收浆，控制表面收缩裂纹，减少水份蒸发，混凝土终凝后即开始覆盖养护，一般混凝土浇筑完毕后的12h内应覆盖并保温养护，即在承台四周及表面覆盖两层草袋、两層尼龙薄膜，草袋下下错开、互相搭接，使敞露的全部表面覆盖严密，形成良好的保温层，并应保持尼龙薄膜内有凝结水。
1、通水冷却：当砼浇筑高度超过冷却管并振捣密实后，即可进行通水，一般地，冷确却水的流量控制在1.2～1.5m3 / h，使进、出口水的温差不大于6度，进出口的水桶可连在一起，形成一个循环。
2、测温监控
a、自承台混凝土覆盖测温点开始测温，直至混凝土内部温度与大气环境平均温度之差小于20度以下时止。
b、1～3天每2小时测一次，4～7天每4小时测一次，8～14天每8小时测一次，同时测好大气温度，并做好记录。
c、每个测温管内沿高度每50～100cm设置一个测温点，每个测温管内距承台顶面、底面各设测温点一个。即每个测温管在0m、1m、2m、2.5m位置各设置一个测温点，用温度计沿测温管壁放入到规定的深度，待读数稳定后，快速提出温度计，立即读数，根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等，以降低混凝土内外温差。
d、当混凝土内部温度和表面温度差过大时，要及时调节通水流量和水的温度，降低承台内部温度，并且通过改变承台表层养生手段调控混凝土表面温度。
六、通水冷却
1、初期通水冷却混凝土覆盖12小时后即开始通水，除6~8月施工的混凝土通8~10℃制冷水外，其它季节初期均采用通河水，控制水温与混凝土温差≤25℃。通制冷水时间为15天，河水一般为30天，12~2月施工的混凝土通水时间为15天，通水流量为20升/分。控制基础约束区初期降温总量≤6~8℃，非约束区≤8~10℃，同时还需控制降温速率≤1℃/天。
2、中期通水冷却按招标文件技术条款要求，每年12月初到次年2月底对当年浇筑的大体积混凝土块体中期通水冷却，通水至坝体温度达18~20℃，削减混凝土内外温差。通水之前先量测坝体实际温度，以确定通水时间。通水过程中每月闷温一次，闷温时间4~5天。通水流量为18升/分，每三天变换一次进出水口，控制降温速率不大于1℃/天。
3、后期通水冷却在接触、接缝灌浆（含纵、横缝）的临时施工缝两侧坝体（包括灌区顶部6～9m厚的压重块）部位，宽槽部位及其两侧混凝土及经温控计算为满足温控要求需进行初期、中期通水冷却的部位（抗冲耐磨混凝土须埋设冷却水管）均需埋设冷却水管进行后期通水冷却。陡坡坝段混凝土需进行初、中、后期通水冷却，用以削减峰值及使后期混凝土内部温度达到设计要求的稳定温度。
七、混凝土的保温养护
混凝土表面抹面后及初凝前及时铺覆盖1层塑料膜和麻袋并备好一层塑料膜和一层麻袋。在养护期间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温差(内表温差达23℃时就发警报)，及时浇水保持混凝土温润。其间大承台温差大于25℃时，采取加速钢管内循环换水并在表面在覆盖一层塑料膜和一层麻袋或温水养护，将温差控制在25℃内。
八、冷却管设计及施工质量控制要点
1、冷却管接口采用90度弯管钢管接口，按口安装时应设置防水胶带，确保接头不漏水。
2、冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分区布置，进水管口设在靠近混凝土中心处，出水口设在混凝土边缘区，每层水管网的进、出水口进行相互错开。
3、最外层水管距离混凝土边0.8m，进、出口引出承台混凝土面1m以上，出水口設置有调节流量的水阀和测流量设备，冷却水管接头采用软管接头。
4、布管时，水管要与筏板主筋错开，当局部管段错开有困难时，适当移动水管的位置。
5、水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，以确保水管畅通且不漏水。
6、对于温控要求较严的大体积混凝土工程，可以在混凝土中心部位安装测温实施测出混凝土的内部温度，通过水的流速和初期温度来控制混凝土的内部温度。
结束语
在大体积混凝土内部埋设连通比表面积大、热交换效率高的金属薄壁管，通水循环流通，通过调节水流量及流速，控制混凝土内部温升速率，能够有效地解决大体积混凝土温度裂缝问题。本工程在承台大体积混凝土冷却管施工过程中，综合考虑混凝土的入模温度、混凝土水化热的发展变化规律、养护条件、通水散热等因素，施工措施到位，实现了混凝土的内表温差不超过25℃；拆模时内外温差小于25℃；最大降温速率要小于2.0℃/d的混凝土的温控目标。
关键词：大体积混凝土；冷却管；承台
Abstract: mass concrete structure cracks easily, so must be in construction process of concrete internal temperature control. Usually used in engineering practice embedding cooling water pipe to prevent cracks of mass concrete temperature stress, mainly take the following four steps: selection of concrete of low calorific value; Embedding cooling water pipe through the circulating cold water to cool; During the concrete curing temperature monitoring; External thermal insulation concrete curing. Based on the cooling pipe of a deck construction as the example, the cooling pipe is introduced in the application of mass concrete.
Key words: mass concrete; Cooling pipe; Pile caps
中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、工程概述
ST201大桥2#、3#承台尺寸为10.5*14.45*4m，混凝土方量为607方。大体积混凝承台土施工时，在承台施工时要采取降温措施，因此在承台内部预埋冷却管，并做好通水冷却工作，承台施工完毕后，冷却管内注浆。降低混凝土的入模温度，混凝土浇注时从下午开始浇注第二天上午浇注完成，承台顶上覆盖麻袋片洒水养护，冷却管内水循环3天以上，待混凝土内部温度降温后再停止循环水。
承台冷却管布置图
二、水循环冷却管工作原理
在施工过程中,预先在结构体内预埋水循环冷却管,当浇筑完成后或浇筑过程中及时通冷却水,利用水管的导热性能,由冷却水的流动带走混凝土的部分热量,降低混凝土的温度。根据降温的阶段目的,水循环冷却管的整个运行过程可分为两期,即初期冷却和后期冷却。初期冷却是在混凝土初凝以后,甚至常在混凝土浇筑时即行开始,目的在于削减混凝土水泥水化热峰值,减少水化热引起的温差,从而降低由水化热温差引起的温度应力,满足允许温差的要求。后期冷却在水泥水化热作用已基本完结之后的某一时间开始,目的在于满足接缝灌浆的温度要求。
三、承台混凝土温度测控
1、测温点布置
根据承台的尺寸，在承台内部埋设直径48mm的温度监控钢管，间距80cm一个；水平方向分别在距边缘1米部位布置二个点，利用测温主机通过测温线对砼内部进行监测测温（测温点布置见下图）。
2、 测温线布置
用钢筋将测温线固定好，传感器距离钢筋端部10厘米，不得与钢筋接触，将钢筋另一端与上层钢筋固定好以后，将引出线收成一束，穿入管中，固定在横向钢筋下引出，以免浇筑时受到损伤。测温点传感线缆在混凝土浇筑前须准确定位，以防止在混凝土浇筑的过程中移位而造成测量数据失真。
3、测温工具
根据实际情况选择便携式建筑电子测温仪。
4、测温频率
在混凝土浇筑完毕后的升温和峰值持续阶段，即开始的3～4天，每隔2小时测温1次；待测温趋于平稳后的降温阶段，每4小时测温1次。在测量混凝土内部温度的同时，测量外界的环境温度。根据测点编号顺序，记录所测温度数据，当测位的混凝土内外温差不大于20℃并趋于稳定时为止。
5、冷却管的应用
根据大体积混凝土内部温度与表面温度温差不得大于20℃，混凝土表面问题与大气温度温差不得大于20℃，除混凝土表面洒水覆盖基本养护外，当温差大于20℃时开始通水冷却降温，冷却水池进水管和出水管设置于水池对角，搭设遮阳棚防止日照水温升高。冷却管进水温度过高时需在水池内加入适量冰块对降低进水管温度。
测温布置点平面图
四、冷却管预埋与后期处理
在距承台顶2m中心位置进行冷却管预埋，管道长度为6m/节，连接方式为（6+6+1.5）m，管道采用φ48mm的镀锌管，共设置2层，具体位置见附图，每层12根，每根间距0.85m，每根管道利用接头将连接起来，并保证管道接头处不漏水泥浆，冷却管用钢筋进行定位和加固，防止混凝土捣鼓时移动偏位，冷却管设置进水端和出水端，在承台附近放置4*4*2m的水箱，保证足够的循环水，两个独立的水泵供水，用水泵将水箱内水压进管道一端，水经过冷却管后从另外一端流到水箱内，反复循环进行降温。
冷却管后期处理：在承台冷却管使用完毕后，对两层管道分别进行注浆，浆体由42.5水泥和水进行搅拌，用压浆机将浆体从管道一端压进另一端冒出，水泥浆强度与承台混凝土同标号。
五、测温监控
混凝土浇筑完毕后即开始抹面收浆，控制表面收缩裂纹，减少水份蒸发，混凝土终凝后即开始覆盖养护，一般混凝土浇筑完毕后的12h内应覆盖并保温养护，即在承台四周及表面覆盖两层草袋、两層尼龙薄膜，草袋下下错开、互相搭接，使敞露的全部表面覆盖严密，形成良好的保温层，并应保持尼龙薄膜内有凝结水。
1、通水冷却：当砼浇筑高度超过冷却管并振捣密实后，即可进行通水，一般地，冷确却水的流量控制在1.2～1.5m3 / h，使进、出口水的温差不大于6度，进出口的水桶可连在一起，形成一个循环。
2、测温监控
a、自承台混凝土覆盖测温点开始测温，直至混凝土内部温度与大气环境平均温度之差小于20度以下时止。
b、1～3天每2小时测一次，4～7天每4小时测一次，8～14天每8小时测一次，同时测好大气温度，并做好记录。
c、每个测温管内沿高度每50～100cm设置一个测温点，每个测温管内距承台顶面、底面各设测温点一个。即每个测温管在0m、1m、2m、2.5m位置各设置一个测温点，用温度计沿测温管壁放入到规定的深度，待读数稳定后，快速提出温度计，立即读数，根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等，以降低混凝土内外温差。
d、当混凝土内部温度和表面温度差过大时，要及时调节通水流量和水的温度，降低承台内部温度，并且通过改变承台表层养生手段调控混凝土表面温度。
六、通水冷却
1、初期通水冷却混凝土覆盖12小时后即开始通水，除6~8月施工的混凝土通8~10℃制冷水外，其它季节初期均采用通河水，控制水温与混凝土温差≤25℃。通制冷水时间为15天，河水一般为30天，12~2月施工的混凝土通水时间为15天，通水流量为20升/分。控制基础约束区初期降温总量≤6~8℃，非约束区≤8~10℃，同时还需控制降温速率≤1℃/天。
2、中期通水冷却按招标文件技术条款要求，每年12月初到次年2月底对当年浇筑的大体积混凝土块体中期通水冷却，通水至坝体温度达18~20℃，削减混凝土内外温差。通水之前先量测坝体实际温度，以确定通水时间。通水过程中每月闷温一次，闷温时间4~5天。通水流量为18升/分，每三天变换一次进出水口，控制降温速率不大于1℃/天。
3、后期通水冷却在接触、接缝灌浆（含纵、横缝）的临时施工缝两侧坝体（包括灌区顶部6～9m厚的压重块）部位，宽槽部位及其两侧混凝土及经温控计算为满足温控要求需进行初期、中期通水冷却的部位（抗冲耐磨混凝土须埋设冷却水管）均需埋设冷却水管进行后期通水冷却。陡坡坝段混凝土需进行初、中、后期通水冷却，用以削减峰值及使后期混凝土内部温度达到设计要求的稳定温度。
七、混凝土的保温养护
混凝土表面抹面后及初凝前及时铺覆盖1层塑料膜和麻袋并备好一层塑料膜和一层麻袋。在养护期间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温差(内表温差达23℃时就发警报)，及时浇水保持混凝土温润。其间大承台温差大于25℃时，采取加速钢管内循环换水并在表面在覆盖一层塑料膜和一层麻袋或温水养护，将温差控制在25℃内。
八、冷却管设计及施工质量控制要点
1、冷却管接口采用90度弯管钢管接口，按口安装时应设置防水胶带，确保接头不漏水。
2、冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分区布置，进水管口设在靠近混凝土中心处，出水口设在混凝土边缘区，每层水管网的进、出水口进行相互错开。
3、最外层水管距离混凝土边0.8m，进、出口引出承台混凝土面1m以上，出水口設置有调节流量的水阀和测流量设备，冷却水管接头采用软管接头。
4、布管时，水管要与筏板主筋错开，当局部管段错开有困难时，适当移动水管的位置。
5、水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，以确保水管畅通且不漏水。
6、对于温控要求较严的大体积混凝土工程，可以在混凝土中心部位安装测温实施测出混凝土的内部温度，通过水的流速和初期温度来控制混凝土的内部温度。
结束语
在大体积混凝土内部埋设连通比表面积大、热交换效率高的金属薄壁管，通水循环流通，通过调节水流量及流速，控制混凝土内部温升速率，能够有效地解决大体积混凝土温度裂缝问题。本工程在承台大体积混凝土冷却管施工过程中，综合考虑混凝土的入模温度、混凝土水化热的发展变化规律、养护条件、通水散热等因素，施工措施到位，实现了混凝土的内表温差不超过25℃；拆模时内外温差小于25℃；最大降温速率要小于2.0℃/d的混凝土的温控目标。