大体积混凝土施工温度控制技术

大体积混凝土施工温度控制技术
发布时间：2023-07-11T02:53:23.806Z 来源：《科技潮》2023年12期作者：陈杰[导读] 随着我国公路建设行业不断发展，施工材料不断更新换代，为公路行业设计、施工等提供了广阔的选择空间，但混凝土以其耐久性、可靠性在公路行业乃然不可被替代。

上海金山公路建设有限公司上海 201599
摘要：大体积混凝土施工受季节气温变化较大，因此在浇筑大体积混凝土时应动态控制内外温度差，目的防止变形裂缝的发生。

本文结合叶新公路工程的实践经验，阐述了大体积混凝土的温度控制技术，以期对类似混凝土工程的施工质量控制有所参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝；温度控制
引言
随着我国公路建设行业不断发展，施工材料不断更新换代，为公路行业设计、施工等提供了广阔的选择空间，但混凝土以其耐久性、可靠性在公路行业乃然不可被替代。

同时这也为我国加快建设交通强国，努力当好中国现代化的开路先锋，创造了良好的条件。

公路桥梁结构混凝土质量等级评定优良与否，对公路施工质量、养护等起着关键作用，而混凝土温控及裂缝控制技术为其关键技术，裂缝对混凝土结构的使用功能及耐久性等有较大影响。

因此，需要通过技术措施对大体积混凝土进行温度控制，降低其里表温差以减小其拉应力，从而避免温度裂缝的发生[1]。

1工程概况叶新公路（朱枫公路～浙江省界）新建工程起点位于与浙江交界处的潮里泾港，终点位于朱枫公路，路线全长2.24Km，规划红线宽45m，一级公路标准，按双向四车道横断面布置。

工程范围；K0+000—K2+240，施工全长为2.24km。

道路等级：一级公路，设计车速：80km/h，路面设计标准轴载：BZZ—100标准车桥梁设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.0KN/㎡。

主要内容：包括道路工程、桥梁工程及附属工程，不包括稽查站。

根据设计图纸，共规划新建五座桥梁，桥墩桥台混凝土浇筑最小尺寸均大于1m，本文选择潮里泾桥，桩号K0+000，跨径7×25，桩基Φ1200mm钻孔灌注桩（桩长28m），实体式桥台柱式墩台分析混凝土温控施工技术。

2施工技术准备根据施工进度计划土方开挖，潮里泾桥墩台混凝土浇筑时间将在6月份中旬至10中下旬，为降低混凝土入模温度选择早间或晚间浇筑混凝土。

根据设计文件，该桥桥墩承台设计厚度1500-2000MM，按现行《大体积混凝土施工标准》（GB50496-2018）定义，混凝土构件最小尺寸大于1M混凝土施工属于大体积混凝土浇筑，需控制裂缝而必须采取温度控制及抗裂措施。

本工程确保墩台混凝土施工质量的关键在于裂缝控制，其关键在于减少现浇混凝土收缩变化，技术要求包括原材料、配合比、温升计算、现场浇筑、温度监测、养护控制等，结合施工季节动拟定切实可行的墩台裂缝控制方案，并取得监理人、发包人的批准。

2.1预拌混凝土材料的选择要求
为对桥梁大体积混凝土裂缝有效控制，我们拟采用中低热水化热普通硅酸盐水泥，同时掺加矿粉、粉煤灰、减水剂、泵送剂等，以降低单方混凝土中水泥的用量，对裂缝起到预防作用。

主要粗细集料、掺和料选择：
（1）P.O42.5水泥，其3d水化热值小于302 KJ/Kg，7D水化热小于353KJ/Kg。

（2）碎石：坚硬、干净，粒径5--25MM，且连续级配，含泥量需要小于1%。

（3）中砂：宜采用河沙，含泥量小于3%，砂率42%。

2.2混凝土配合比设计
理想的配合比设计可以减少混凝土收缩，也是大体积混凝土温控的关键技术，配合比所用的材料应为本工程实际使用材料，配合比需经搅拌站技术负责人批准并严格执行。

工地现场交货时提供的配合比通知单，C40原材料配合比（每立方混凝土用量）：
普通硅酸盐水泥P.0 42.5：268KG；矿渣粉33KG；粉煤灰76 KG；水177KG；中砂756KG；碎石1023 KG；外加剂4.5KG。

经计算，水胶比0.48小于0.5，粉煤灰（20%）、矿粉掺量（9%）、粉煤灰及矿粉总掺量（29%）均符合大体积混凝土设计的基本要求。

2.3热工计算
对于厚度不大于1600MM的桥墩承台，其温升根据我司多年施工经验采取覆盖保温、洒水保湿等措施进行温差控制，裂缝控制主要对1600MM以上的承台进行必要的热工效益计算。

以下以厚度2000MM承台计算，公式中符号及公式参考大体积混凝土施工规范（GB50496-2018）[2]及现行《建筑施工手册》（第四版）[3]。

1、混凝土最大绝热温升：
（1）3D温升峰值，水泥P.0 42.5水化热为277KJ/Kg。

绝热温升值：T（3）=WQ（1-e-mt）/Cρ=376×277×0.95（1-2.718-0.406×3）/ 0.97×2500=29℃
（2）6D温升峰值，水泥P.0 42.5水化热为353KJ/Kg
绝热温升值：T（6）=WQ（1-e-mt）/Cρ=376×353×0.95（1-2.718-0.406×6）/0.97×2500 =47℃，
2、混凝土内部最高温度T1（t）（入模温度Tj =30℃）：
3D时，2000厚混凝土中心温度T1（3）≈30+ ξT（3）=30+0.68*29≈50℃；
6D时，2000厚混凝土中心温度T1（6）≈30+ ξT（6）=30+0.66*47≈61℃；
3、混凝土表面温度T2（t）
施工期间大气平均温度拟取Tq=30℃，
T2（t）=Tq+4. h′（H- h′）（T1（t）-Tq）/H2，h′=κ.λ/β=2/3×2.33/4.653=330MM；
3D时：2000mm厚混凝土表面温度T2（3）=30+4×0.33（2.66-0.33）（50-30）/2.66 2 =360C；
6D时：2000mm厚混凝土表面温度T2（6）=30+4×0.33（2.66-0.33）（61-30）/2.66 2 =410C；
4、温差计算
（1）混凝土中心最高温度与表面温度差：（T1（t）- T2（t））
3D时内外温差：50-36=140C（2000 mm厚）；
6D时内外温差：61-41=200C（2000mm厚），通过计算均未超过规范要求的25 ℃。

（2）混凝土表面温度与施工期间大气温差：（T2（t）- Tq）
3D时：36-30=60C；6D时：41-30=11℃（2000mm厚），均小于20℃。

5、保温材料选择：
保温材料厚度计算（拟选择草袋作为保温保湿材料）
δ=0.5h*λx（T2- Tq）Kb/[λ（Tmax-Tb）]=0.5×2×0.15×11×1.3/2.33× 23=40MM
因此施工现场拟采用45mm厚草袋能够满足规范要求。

3混凝土浇筑
根据施工进度要求，项目部结合各桥梁的实际，将每个桥墩划分为一个施工段，均采用1台汽车泵进行混凝土输送、浇筑。

由于承台混凝土厚度不超过2M，施工现场拟采用同一个坡度、薄层、循序渐进、一次到顶浇筑施工方式，确保大体积混凝土施工质量满足合同、规范要求。

3.1现场技术准备
（1）确保预拌混凝土质量。

严格管控搅拌站混凝土出机口温度，对粗细集料、水、作业环境温度进行实时监测，并对砂石含水率、含泥量、碎石级配等严格控制。

对汽车运输到现场的混凝土，施工现场技术负责人、施工负责人等必须不定时加强坍落度检查，确保混凝土和易性符合规范要求。

（2）严控混凝土入模温度。

总包现场合理配备施工用水、用电、临时道路，加强指挥与协调，缩短混凝土的装运时间。

采用混凝土输送泵管直接将混凝土入仓浇筑，减少中间转运环节，以尽可能降低混凝土入模温度。

（3）做好模板、地基验收工作。

模板工程必须符合验收要求，牢固、可靠。

经验收的地基承载力、平整度、平面尺寸等必须符合规范要求，防止因混凝土自身重量、施工荷载等而产生不均匀沉降影响混凝土浇筑质量。

（4）钢筋安装工程验收符合要求。

钢筋规格、数量、直径、种类等严格按设计图纸安装，对厚度大于1M的上下层双层钢筋必须按要求做好支撑（马凳），确保位置准确、尺寸符合要求。

3.2混凝土入仓浇筑
（1）为确保混凝土施工质量，混凝土浇筑时间安排在早上，尽量避开高温时段。

混凝土泵送浇筑过程中应由远而近，混凝土运输、等待时间需确保现场连续均衡地施工。

（2）现场加强混凝土振捣。

振捣时间20-30s为宜。

振捣时避免碰撞钢筋模板等。

振捣棒的用半径300MM-400MM，施工时移动距离小于振捣棒有效作用的半径1.25倍，要求快插慢拔，防止漏振、欠振。

对局部边角、钢筋密集等处人工振捣。

4养护技术措施
（1）保温保湿措施
厚度不大于1600MM后的桥墩承台，根据规范要求，可以不进行温度监测，但需做好养护技术措施。

现场混凝土初凝后，采用 1 层塑料薄膜，目的防止混凝土表面的水分蒸发散失，需使混凝土始终处于潮湿环境中养生硬化；待混凝土终凝后，再增加1层45MM厚铺草袋和1层塑料薄膜，以减小混凝土的内外温差与降温速率。

现场保温保湿养护期间不得任意打开保温材料层，如后续工序需要（如测量放线、检查等）揭开保温层，可以局部打开后及时覆盖。

待养护7d 后，揭开保温覆盖物，每日浇水养护，浇水次数以保持混凝土面湿润状态，养护时间不少于28d，确保混凝土施工质量不因保温失误而受到影响。

（2）混凝土温控措施
为了降低大体积混凝土初期水化热，混凝土入模温度控制在 30℃内。

对厚度大于1600MM—2000MM的桥墩承台、桥台等大体积混凝土，必须进行温度控制与监测。

现场自混凝土浇筑入模开始，即应进行温度监测，并采取相应措施。

对桥墩承台选择具有代表性的两个交又竖向剖面进行测温，竖向剖面交叉位置通过基础中部区域。

每个竖向剖面的周边及以内部位应设置测温点，两个竖向剖面交叉处应设置测温点。

混凝土浇筑体表面测温点应设置在保温覆盖层底部或模板内侧表面，并应与两个剖面上的周边测温点位置及数量对应。

环境测温点不应少于2处，每个剖面的周边测温点应设置在混凝土浇筑体表面以内40mm~100mm位置处；每个剖面的测温点宜竖向、横向对齐；每个剖面竖向设置的测温点不应少于3处，间距不应小于0.4m且不宜大于1.0m；每个剖面横向设置的测温点不应少于4处，间距不应小于0.4m且不应大于10m。

（3）其他临时养护措施
由于河道通航不阻断，在桥墩承台养护期间，做好临时护桩，严禁通航船只碰撞钢板桩围堰及承台、立柱等，根据需要做好夜间通航警示，划出临时通航水域，确保桥梁墩台施工安全。

5结语
叶新公路是金山区民生工程，是社会的关注焦点。

百年大计，质量第一。

我司经过上述施工技术及温控措施，五座桥的桥墩桥台大体积混凝土共计约4500 m3全部顺利完成浇筑任务，拆模后基础质量验收评定阶段均未出现有害裂缝。

桥梁工程混凝土施工质量优良与否，关乎工程能否顺利通过验收并按要求如期投入运营。

我们通过上述工程实践阐述了公路桥梁大体积混凝土温控技术，以期对今后类似大体积混凝土施工质量控制起参考作用。

参考文献：
[1]姚爱生. 大体积混凝土结构温度控制施工技术[J]建筑，建筑. 2019（08）：73-74.
[2]中国冶金建设协会.GB50496-2018，大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2018.12-32.
[3]（第四版）缩印本/建筑施工手册（第四版）编写组. 建筑施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.613-615.。