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摘要：随着我国交通行业的快速发展，行业科技水平日新月异。我国工程机械化，施工工艺的不断更新。桥梁中大体积混凝土承台、锚旋、塔等亦大量出现，大体积混凝土温控问题日渐突出，直接影响到桥梁结构质量及使用寿命。为保证广佛江快速通道江顺大桥主桥Z2#辅助墩承台及底座的施工质量，统一施工质量控制内容及验收标准，制定桥梁大体积混凝土温控方案，可供同行人士参考。
关键词：桥梁 大体积混凝土 温控 方案
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-096-02
前 言
目前，我国大跨度桥梁大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、锚旋、塔等亦随之大量出现，大体积混凝上的温度裂缝问题日益突出。大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和约束作用，由此而产生的温差和温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、抗渗性能和耐久性。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、环境等多方面因素，工程建设领域大体积混凝土施工质量控制的结果也不很理想。本文结合广佛江快速通道江顺大桥工程实例，分析桥梁大体积混凝土温控方案，为今后同类工程施工提供信息，也为今后开展深入的理论研究提供一些参考数据。
1工程概况
广佛江快速通道江顺大桥是连接江门市蓬江区与佛山市顺德区的桥梁，为六车道一级公路，主桥全长1172米，标准断面全宽40m，边跨设一个辅助墩和一个过渡墩。主塔基础采用钻孔桩+圆哑铃型承台基础。Z2#防撞辅助墩采用钻孔灌注桩+椭圆端形承台基础，承台平面尺寸为33m×9.5m，高3.5m。承台设计为C40号混凝土，混凝土方量为1056m3。承台上设棱台型底座，底面尺寸为27.6m×8m，顶面尺寸为24.6m×5m，厚度为2m。底座设计为C40号混凝土，方量为340.8m3。Z2#墩承台及底座结构详见图1。
图1：Z3#墩承台及塔座结构图
地区属南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，长年温和湿润，无霜期长。Z2#承台及底座预计施工时间为8月份，气温约为25～32℃，天气炎热，浇筑温度较难控制。
2温控标准
混凝土温度控制的原则是：控制混凝土浇筑温度；尽量降低混凝土的温升、延缓最高温度出现时间；控制降温速率；降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值。
温度控制的方案需根据气温、混凝土配合比、结构尺寸、约束情况等具体条件确定。根据本工程的实际情况，对主塔承台、塔座混凝土制定温控标准见表1。
3现场温度控制措施
在混凝土施工中，将从混凝土的原材料选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到通水、养护、保温等全过程进行控制，具体措施如下。
3.1混凝土配制
采用低水化热的胶凝材料体系，应综合考虑混凝土绝热温升、收缩、强度、工作性等因素，优选绝热温升低、收缩低、抗拉强度高、施工性能好的配合比；选用优质聚羧酸类缓凝高性能减水剂；掺加优质引气剂；选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料；使用流动性相对较低混凝土。配合比设计优化应采用优质的原材料，在满足强度要求和工作性能的前提下，配制出抗渗性能好、体积收缩小、绝热温升尽可能低的优质混凝土。在满足施工的前提下，尽可能使用坍落度相对较低的混凝土，有利于减少混凝土用水量，降低温升、减少干缩，提高抗开裂性能。
3.2混凝土浇筑的温度控制
控制混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。浇筑温度主要受原材料温度、气温等影响。在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。另外，选择合适的时间进行混凝土浇筑比较重要。主塔承台、塔座预计在7～8月施工，已经进入炎热的夏季，应采取措施通过热工计算和降低各原材料温度来降低浇筑温度，使其入模温度不超过28℃。
控制混凝土浇筑温度的措施如下：水泥温度控制低于60℃。避免使用刚出厂的新鲜水泥，应放置充分冷却后使用，储罐外可采用遮阳覆盖；控制骨料温度低于30℃。粗细骨料堆场应搭设遮阳棚，堆高并从底层取料；粗骨料可在保证工作性的前提下喷淋降温，或采用风冷等措施给骨料强制降温；拌和水温控制低于15℃。采用加冰或制冷机冷却拌和水，但应避免混凝土中有未融化的冰块；使用超缓凝减水剂，尽量推迟水化热温峰；利用温度较低时段施工；减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。夏季施工时应加快运输和浇筑速度，在混凝土输送容器、管道外用帆布遮阳并经常灑水降温；避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃，施工平台面降温可采取喷雾或洒水措施。
混凝土拌合出机温度计算：
设拌合前各原材料的比热、重量和温度分别为Ci、Wi、Ti（i=1～n）；拌合后出机口的流态混凝土的温度为T0，由拌合前后的热量平衡，得到：
式中Cs、Cg、Cc、Cw ——分别为砂、石、水泥和水的比热，取Cs= Cg = Cc =0.837kJ/（kg·℃）；Cw =4.19kJ/（kg.℃）；qs、qg ——分别为砂、石的含水量，%；Ws、Wg、Wc、Ww ——分别为每方混凝土中砂、石、水泥和水的重量；Ts、Tg、Tc、Tw ——分别为砂、石、水泥和水的温度。
3.3内外温差控制
对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，在升温的一段时间内应加强内部散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要表面保温覆盖以减小降温速率。除侧壁采用钢模板、透水模板布保温保湿外，上表面待混凝土初凝后可采用覆盖塑料薄膜并加盖帆布或草袋进行保温。混凝土保温充分、时间足够长，让混凝土慢慢冷却，直到温差达到允许范围，温度应力在混凝土内部分减缓，可有效控制有害裂缝的产生。 3.4施工控制
3.4.1浇筑和振捣
混凝土浇筑间歇期一般控制在15天以内。承台平面面积较大，为使混凝土浇筑布料均匀，可采用多点同时下料。混凝土按规定厚度、顺序和方向浇筑，分层布料厚度不超过30cm。正确进行混凝土拌和物的振捣，振动棒垂直插入，快插慢拔，振捣深度超过每层的接触面一定深度，保证下层在初凝前再进行一次振捣。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，避免用振捣棒横拖赶动混凝土拌和物，以免造成离下料口远处砂浆过多而开裂。倒角部位需加附着式振捣器，便于混凝土中气泡的上升及流出。
3.4.2养护
混凝土养护包括湿度和温度两个方面，结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构，为防止表面混凝土失水造成干缩裂缝，必须进行湿养护。
承台侧壁可采用钢模板保温保湿；承台上表面没有模板保护，永久暴露面待混凝土初凝后可采用洒水并覆盖塑料薄膜加盖麻絮进行保温保湿，分层面待混凝土初凝后可采取铺设湿麻袋保湿，也可采用蓄水养护。养护用水使用冷却水管出水，保证淡水及有一定的温度，蓄水深度大于30cm。
塔座侧壁可采用钢模板保温保湿；上表面可待混凝土初凝凿毛后铺设湿麻袋保湿。
养护及带模养护时间可根据温度监测结果进行适当调整，保证混凝土内表温差在控制范围内。塔座需尽量延长带模养护的时间，拆模时间不得短于7d，拆模后的塔座侧面需立即喷洒一定温度的淡水并包裹土工布或塑料薄膜养护至少7d。
4现场监控
4.1现场监测
对大体积混凝土进行温度计算，实际施工中将會存在一定的差异，这就需要对施工过程进行监测，并将监测结果及时与理论计算及其结果进行比较、分析，及时调整参数取值、修正计算模型并采取相应的温控措施，确保温度应力不超过混凝土的抗拉强度，避免出现温度裂缝。温度监测主要内容包括温度场测量和环境体系温度测量两项。Z4#主墩承台第一层测点温控部分数据参见表2、3所示：
4.2现场监测措施
如果现场监测温度超出温控标准，可分别采取下列应对措施：最高温度偏高，可采取加大冷却水通水流量、降低冷却水温度的措施，但注意控制冷却水温度在比混凝土中心温度低10～25℃之间；内外温差偏高，可以加大通水流量以加强内部降温，增加保温层厚度以加强外部保温，做到外保内散；浇筑温度超过控制范围，可采取将砂石料洒水、遮阳通风降温，拌合水加冰冷却，水泥存放散热等措施以降低出机温度，将输送泵管覆盖麻袋洒水以降低输送摩擦热。
5结束语
本项目施工过程中主要做好以下几个方面的工作：1、针对大体积混凝土施工工艺进行论证；2、混凝土配合比设计时充分考虑水化热的问题进行优化；3、请了湖北工程设计院进行温控方案的设计及施工过程的监测；4、施工中严格按温控方案进行施工及材料温度的控制有效的控制了混凝土出厂温度、入模温度、振捣温度、施工坍落度损失、承台成型后混凝土内部及外部温度的差值； 5、做好表面层的保温工作，采取双层保护保温措施，有效控制表面温度与内部温差。
总之，在大体积混凝土施工前，必须进行合理的设计，尽量避免和减少产生温度裂缝因素。在施工过程中，必须进行温度和应力的监控，随时掌握其变化情况，根据现场条件，及时采取必要的防裂措施，在施工全过程确保施工质量。项目承台施工完成后经广东省质量监督站及江门市质量监督站检测验收得到双方的认可和好评。本文的所述内容可供同行参考，同时也欢迎同行朋友对文中存在问题及不足之处提出宝贵意见和建议！
参考文献：
[1]丁如珍. 特大型承台混凝土的温度控制[J]. 公路. 2004（05）
[2]邓冠强，蒋军辉，余甦. 高强度混凝土配合比设计和施工研究[J]. 世界桥梁. 2004（04）
[3]邹仁华. 大体积混凝土裂缝控制方法的研究[J]. 西安科技学院学报. 2001（01）
[4]梅健. 大体积混凝土浇筑温度应力及裂缝分析[J]. 浙江建筑. 2009（10）
关键词：桥梁 大体积混凝土 温控 方案
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-096-02
前 言
目前，我国大跨度桥梁大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、锚旋、塔等亦随之大量出现，大体积混凝上的温度裂缝问题日益突出。大体积混凝土在固化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化和约束作用，由此而产生的温差和温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、抗渗性能和耐久性。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及到结构、建筑材料、施工、环境等多方面因素，工程建设领域大体积混凝土施工质量控制的结果也不很理想。本文结合广佛江快速通道江顺大桥工程实例，分析桥梁大体积混凝土温控方案，为今后同类工程施工提供信息，也为今后开展深入的理论研究提供一些参考数据。
1工程概况
广佛江快速通道江顺大桥是连接江门市蓬江区与佛山市顺德区的桥梁，为六车道一级公路，主桥全长1172米，标准断面全宽40m，边跨设一个辅助墩和一个过渡墩。主塔基础采用钻孔桩+圆哑铃型承台基础。Z2#防撞辅助墩采用钻孔灌注桩+椭圆端形承台基础，承台平面尺寸为33m×9.5m，高3.5m。承台设计为C40号混凝土，混凝土方量为1056m3。承台上设棱台型底座，底面尺寸为27.6m×8m，顶面尺寸为24.6m×5m，厚度为2m。底座设计为C40号混凝土，方量为340.8m3。Z2#墩承台及底座结构详见图1。
图1：Z3#墩承台及塔座结构图
地区属南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，长年温和湿润，无霜期长。Z2#承台及底座预计施工时间为8月份，气温约为25～32℃，天气炎热，浇筑温度较难控制。
2温控标准
混凝土温度控制的原则是：控制混凝土浇筑温度；尽量降低混凝土的温升、延缓最高温度出现时间；控制降温速率；降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值。
温度控制的方案需根据气温、混凝土配合比、结构尺寸、约束情况等具体条件确定。根据本工程的实际情况，对主塔承台、塔座混凝土制定温控标准见表1。
3现场温度控制措施
在混凝土施工中，将从混凝土的原材料选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到通水、养护、保温等全过程进行控制，具体措施如下。
3.1混凝土配制
采用低水化热的胶凝材料体系，应综合考虑混凝土绝热温升、收缩、强度、工作性等因素，优选绝热温升低、收缩低、抗拉强度高、施工性能好的配合比；选用优质聚羧酸类缓凝高性能减水剂；掺加优质引气剂；选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料；使用流动性相对较低混凝土。配合比设计优化应采用优质的原材料，在满足强度要求和工作性能的前提下，配制出抗渗性能好、体积收缩小、绝热温升尽可能低的优质混凝土。在满足施工的前提下，尽可能使用坍落度相对较低的混凝土，有利于减少混凝土用水量，降低温升、减少干缩，提高抗开裂性能。
3.2混凝土浇筑的温度控制
控制混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。浇筑温度主要受原材料温度、气温等影响。在混凝土浇筑之前，可通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。另外，选择合适的时间进行混凝土浇筑比较重要。主塔承台、塔座预计在7～8月施工，已经进入炎热的夏季，应采取措施通过热工计算和降低各原材料温度来降低浇筑温度，使其入模温度不超过28℃。
控制混凝土浇筑温度的措施如下：水泥温度控制低于60℃。避免使用刚出厂的新鲜水泥，应放置充分冷却后使用，储罐外可采用遮阳覆盖；控制骨料温度低于30℃。粗细骨料堆场应搭设遮阳棚，堆高并从底层取料；粗骨料可在保证工作性的前提下喷淋降温，或采用风冷等措施给骨料强制降温；拌和水温控制低于15℃。采用加冰或制冷机冷却拌和水，但应避免混凝土中有未融化的冰块；使用超缓凝减水剂，尽量推迟水化热温峰；利用温度较低时段施工；减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。夏季施工时应加快运输和浇筑速度，在混凝土输送容器、管道外用帆布遮阳并经常灑水降温；避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃，施工平台面降温可采取喷雾或洒水措施。
混凝土拌合出机温度计算：
设拌合前各原材料的比热、重量和温度分别为Ci、Wi、Ti（i=1～n）；拌合后出机口的流态混凝土的温度为T0，由拌合前后的热量平衡，得到：
式中Cs、Cg、Cc、Cw ——分别为砂、石、水泥和水的比热，取Cs= Cg = Cc =0.837kJ/（kg·℃）；Cw =4.19kJ/（kg.℃）；qs、qg ——分别为砂、石的含水量，%；Ws、Wg、Wc、Ww ——分别为每方混凝土中砂、石、水泥和水的重量；Ts、Tg、Tc、Tw ——分别为砂、石、水泥和水的温度。
3.3内外温差控制
对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，在升温的一段时间内应加强内部散热，如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要表面保温覆盖以减小降温速率。除侧壁采用钢模板、透水模板布保温保湿外，上表面待混凝土初凝后可采用覆盖塑料薄膜并加盖帆布或草袋进行保温。混凝土保温充分、时间足够长，让混凝土慢慢冷却，直到温差达到允许范围，温度应力在混凝土内部分减缓，可有效控制有害裂缝的产生。 3.4施工控制
3.4.1浇筑和振捣
混凝土浇筑间歇期一般控制在15天以内。承台平面面积较大，为使混凝土浇筑布料均匀，可采用多点同时下料。混凝土按规定厚度、顺序和方向浇筑，分层布料厚度不超过30cm。正确进行混凝土拌和物的振捣，振动棒垂直插入，快插慢拔，振捣深度超过每层的接触面一定深度，保证下层在初凝前再进行一次振捣。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，避免用振捣棒横拖赶动混凝土拌和物，以免造成离下料口远处砂浆过多而开裂。倒角部位需加附着式振捣器，便于混凝土中气泡的上升及流出。
3.4.2养护
混凝土养护包括湿度和温度两个方面，结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构，为防止表面混凝土失水造成干缩裂缝，必须进行湿养护。
承台侧壁可采用钢模板保温保湿；承台上表面没有模板保护，永久暴露面待混凝土初凝后可采用洒水并覆盖塑料薄膜加盖麻絮进行保温保湿，分层面待混凝土初凝后可采取铺设湿麻袋保湿，也可采用蓄水养护。养护用水使用冷却水管出水，保证淡水及有一定的温度，蓄水深度大于30cm。
塔座侧壁可采用钢模板保温保湿；上表面可待混凝土初凝凿毛后铺设湿麻袋保湿。
养护及带模养护时间可根据温度监测结果进行适当调整，保证混凝土内表温差在控制范围内。塔座需尽量延长带模养护的时间，拆模时间不得短于7d，拆模后的塔座侧面需立即喷洒一定温度的淡水并包裹土工布或塑料薄膜养护至少7d。
4现场监控
4.1现场监测
对大体积混凝土进行温度计算，实际施工中将會存在一定的差异，这就需要对施工过程进行监测，并将监测结果及时与理论计算及其结果进行比较、分析，及时调整参数取值、修正计算模型并采取相应的温控措施，确保温度应力不超过混凝土的抗拉强度，避免出现温度裂缝。温度监测主要内容包括温度场测量和环境体系温度测量两项。Z4#主墩承台第一层测点温控部分数据参见表2、3所示：
4.2现场监测措施
如果现场监测温度超出温控标准，可分别采取下列应对措施：最高温度偏高，可采取加大冷却水通水流量、降低冷却水温度的措施，但注意控制冷却水温度在比混凝土中心温度低10～25℃之间；内外温差偏高，可以加大通水流量以加强内部降温，增加保温层厚度以加强外部保温，做到外保内散；浇筑温度超过控制范围，可采取将砂石料洒水、遮阳通风降温，拌合水加冰冷却，水泥存放散热等措施以降低出机温度，将输送泵管覆盖麻袋洒水以降低输送摩擦热。
5结束语
本项目施工过程中主要做好以下几个方面的工作：1、针对大体积混凝土施工工艺进行论证；2、混凝土配合比设计时充分考虑水化热的问题进行优化；3、请了湖北工程设计院进行温控方案的设计及施工过程的监测；4、施工中严格按温控方案进行施工及材料温度的控制有效的控制了混凝土出厂温度、入模温度、振捣温度、施工坍落度损失、承台成型后混凝土内部及外部温度的差值； 5、做好表面层的保温工作，采取双层保护保温措施，有效控制表面温度与内部温差。
总之，在大体积混凝土施工前，必须进行合理的设计，尽量避免和减少产生温度裂缝因素。在施工过程中，必须进行温度和应力的监控，随时掌握其变化情况，根据现场条件，及时采取必要的防裂措施，在施工全过程确保施工质量。项目承台施工完成后经广东省质量监督站及江门市质量监督站检测验收得到双方的认可和好评。本文的所述内容可供同行参考，同时也欢迎同行朋友对文中存在问题及不足之处提出宝贵意见和建议！
参考文献：
[1]丁如珍. 特大型承台混凝土的温度控制[J]. 公路. 2004（05）
[2]邓冠强，蒋军辉，余甦. 高强度混凝土配合比设计和施工研究[J]. 世界桥梁. 2004（04）
[3]邹仁华. 大体积混凝土裂缝控制方法的研究[J]. 西安科技学院学报. 2001（01）
[4]梅健. 大体积混凝土浇筑温度应力及裂缝分析[J]. 浙江建筑. 2009（10）