大体积承台中冷却管的应用

大体积承台中冷却管的应用

摘要：通过分析混凝土裂缝产生原因，结合工程实例探讨水循环冷却管的布置与施工要点,提出水循环冷却管施工技术的要求。实践证明,在大体积承台混凝土工程中应用水管冷却进行温控是行之有效的方法之一。

关键词:裂缝；水循环冷却管；承台；温控

1 前言

高速铁路中大体积混凝土主要是指混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1 m，或预计会因为混凝土中水泥水化引起的温度变化和收缩导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土在浇筑后2～5天升温速度较快，弹性模量较低，基本处于塑性及弹塑性状态，约束力很低。但是在降温阶段弹性模量迅速增加，约束拉应力也迅速增加，在某时刻超过混凝土抗拉强度，就会出现温度裂缝。随着内部混凝土降温，温度裂缝可能发展为贯穿裂缝，不仅影响到结构的强度还影响其耐久性。尤其高速铁路高性能混凝土施工对混凝土的内外温差要求较高，混凝土内部温度和表面温差、表面温度和环境温度之差不得大于20℃，本文通过山甲大寨特大桥承台施工浅谈一下冷却管在大体积承台中的应用。

2 工程概况

新建××××标段××××特大桥位于××××，为跨河及不良地质而设。设计桩号为D1K834+163.464～D1K835+083.753，孔跨为1×24m+8×32m后张梁+(45+72+45)m 连续梁+14×32m后张梁，最大桩基承台为连续梁主墩10#、11#墩，尺寸为15.8×17.9×4m，混凝土标号为C30，施工时间在3～4月，平均气温18℃～20℃左右。

为降低混凝土内部水化热温度，调节承台混凝土内外温差，现采取在承台混凝土内设冷却管通水降温措施。

3 水循环冷却管工作原理、设计布置及技术要求和成效

3.1 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就开始,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。

3.2 冷却管安装

3.2.1 冷却管采用壁厚3mm，直径φ48mm的镀锌钢管，其接口采用90°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。

3.2.2 冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分层分区布置，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。见图1。

3.2.3 承台厚为4m，布管时沿承台竖向布置水管3层，竖向间距为1.2m，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，出水口设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。见图2。

3.2.4 布管时，水管要与承台主筋错开，当局部管段错开有困难时，适当移动水管的位置。

3.2.5 水管网设置架立钢筋，并将水管与架立钢筋绑扎牢固，防止混凝土浇筑过程中，水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。

3.2.6 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。

3.3测温元件的布设

整个承台布置一组测温元件，监测点的布置选取承台平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置；在每条测试轴线上，测点根据结构的几何尺寸布置且不少于4处；兼顾布置外表面、底面和中心温度测点，其余测点按每层竖向间距不大于60cm布置。混凝土的外表温度，为混凝土外表以内5cm处的温度；混凝土浇筑体底面的温度，为混凝土浇筑体底面上5cm处的温度。同时，引出的导线进行逐一编号，便于温度监测。

3.4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。一般混凝土浇筑完毕后的1h内对混凝土进行保温保湿养护，在承台四周及表面覆盖土工布及塑料薄膜，使敞露的全部表面覆盖严密，形成良好的保温层，并应保持薄膜内有凝结水。

3.4.1 通水冷却：当混凝土浇筑高度超过冷却管并振捣密实后，即可进行通水，一般情况下冷却水的流量控制在1.2～1.5m3 / h，使进、出口水的温差不大于6℃。

3.4.2 测温监控、指导养护

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℃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、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。

3.5 测温情况

承台混凝土入模温度为15℃～20℃，1d后中心温度最高达30℃，温升达15℃，3d后中心温度达50℃～56℃，温升20℃～26℃，经过10～12d降温阶段后，中心温度基本稳定。承台中心与侧面中心温度的最大温差为15℃，承台表面的与环境的最大温差为17℃，因此，在养护阶段必须做好承台表面的保温措施，延缓承台表面的降温速度，减小温差。

3.6 冷却水管压浆

承台混凝土养生14天后，即可停止测温，对承台内预埋的冷却水管进行压浆处理。

管道压浆采用与预应力相同的压浆工艺，压浆泵采用连续式，同一管道压浆应连续进行，一次完成。压浆前用空压机吹管清除管内杂物及积水，并在冷却管的进出口设置压浆阀。管道出浆口出浆浓度与进口浆液浓度一致后，方可关闭出口阀保压，在0.5～0.6Mpa的压力下下保持2min ,以确保压入管道的浆体的饱满密实，其压浆的最大压力不能超过0.6Mpa。

管道压浆采用强度等级不低于42.5级低碱硅酸盐水泥，掺入的粉煤灰、高效减水剂、