連續(xù)剛構橋整體式承臺大體積混凝土施工溫度限制1工程概況新廠特大橋中心樁號K18+160,橋梁全長左幅830m,右幅860m,主橋跨越峽谷，主跨為100m+180+100m預應力混凝土箱形連續(xù)剛構。6#、7#主墩采納20根直徑62.0m樁基礎，左右幅一體整體式承臺結構，承臺長寬高分別為23.2X18.2X5in,每個承臺C30混凝土方量2nlm3。由于承臺澆筑時間在8月份，屬于夏季施工，山區(qū)夏季晝夜溫差較大，混凝土溫度限制難度較大。為防止分層施工造成分層位置混凝土結合不緊密，承臺實行一次澆筑工藝，混凝土方量2111nl3,連續(xù)澆筑50h以上，混凝土澆筑倉面面積422nl2。為保證混凝土澆筑的連續(xù)性，具有混凝土布料難度大、水泥砂石料儲藏時間長、便道通行壓力大、混凝土施工組織難度大等特點。2大體積混凝土溫度限制的必要性大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產生較大的溫度改變，由此產生的溫度應力易形成混凝土裂縫。由于水泥的水化熱作用，混凝土澆注后要經驗升溫期、降溫期和溫度穩(wěn)定期三個階段。升溫階段，水泥產生的水化熱大量聚集在混凝土內部不易散發(fā)，內外溫差使混凝土內部產生壓應力，外部產生拉應力。假設大于相應齡期的容許拉應力時，就有可能產生裂縫；降溫階段，新澆混凝土受內部鋼筋、封底混凝土及樁頭約束而不能自由收縮，此時彈性模量相對較低。假設降溫梯度過大，就簡單產生較大的溫度拉應力。當該拉應力大于相應齡期的混凝土容許拉應力時，也簡單產生溫度裂縫，因此限制溫差盡量降低溫度梯度是保證不產生裂縫的根本。大體積混凝土在硬化期間，水泥水化熱在1-3天可放出熱量的50%。由于熱量的傳遞、積存，混凝土內部的最高溫度大約發(fā)生在澆注后的3-5天。因為混凝土內部和外表的散熱條件不同，所以混凝土中心溫度高，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。溫差越大，溫度應力也越大。施工過程中實行冷卻水管通水冷卻等溫控措施限制混凝土內外部溫差過大，能有效避開溫度裂縫的產生。3混凝土溫度限制標準在混凝土施工及養(yǎng)護過程中，依據實際的施工及氣候條件及技術規(guī)范要求，大體積混凝土溫度限制須要到達以下目標：(1)盡量降低溫升，延緩最高溫度出現的時間。(2)降低承臺混凝土外表和混凝土中心的溫差，降低新老混凝土間的溫差，限制混凝土外表和大氣溫度間的溫差。(3)限制混凝土的出廠溫度，要求W25C。(4)承臺的最大內外溫差要求W25℃。(5)混凝土外表養(yǎng)護水和混凝土外表的溫差應W15C。(6)通過溫度限制，盡量減緩降溫度速度，溫度降低速率W2C/天。4主要溫度限制措施4.1優(yōu)化協作比設計由于承臺混凝土澆筑倉面面積422nl2,每層混凝土按50cm計算，每層需澆筑方量約211ni3。依據現場實際狀況，混凝土供應實力約60m3每小時，考慮肯定的平安系數，每層混凝土澆筑時間約為5h。為保護上下層混凝土連接良好，將混凝土初凝時間限制在6h以上。摻加適量優(yōu)質粉煤灰，選用優(yōu)質緩凝高效減水劑，削減砂用水量和水泥用量，降低混凝土內部水化熱，削減收縮，增加緩凝時間，以利于混凝土自然散熱。選用級配良好、低熱膨脹系數、低吸水率的粗集料，以滿意大體積混凝土施工須要。經過多方案必選，材料選擇如下：水泥采納廣西華潤水泥（田陽）XX公司生產的P.042.5水泥，細集料采納龍留石場生產的機制砂，粗集料采納龍留石場生產的5-31.5mm碎石，外摻料采納廣西田東電廠生產的H級粉煤灰，外加劑采納山西黃騰化工XX公司生產的HT-HPC型緩凝高效減水劑。經協作比設計試驗，砂率為45%,坍落度為160-220mm,協作比設計如表1所示。4.2承臺混凝土澆筑工藝單個承臺混凝土方量為2nlm3。依據有關專家的詢問看法,為防止分次澆筑造成分次澆筑間層間粘結效果差易形成層間裂縫，承臺混凝土采納一次澆筑成型工藝。由于一次澆筑體量大，作業(yè)倉面較大。為保證混凝土分層連續(xù)施工，采納兩臺混凝土汽車泵同時澆筑混凝土，一臺泵車布置在大里程左側處，由承臺左側向線路中心澆筑，另一臺泵車布置在承臺右側，由承臺右側向線路中心澆筑,承臺頂面布置4條布料口，混凝土采納分層澆筑,分層厚度為50cm。由于拌和站距離承臺位置較遠、便道保通壓力大，混凝土由兩個拌和站同時生產供應，并對拌和出的混凝土進行坍落度測定，坍落度不滿意要求的不允許運用。4.3冷卻系統(1)冷?s水管布置。布設冷卻水管降溫為防止混凝土水化熱造成溫升、溫差過大，造成承臺混凝土產生溫度裂縫，承臺施工時內部采納循環(huán)冷卻水來對混凝土進行冷卻降溫。承臺內共埋設4層冷卻水管，距上下面各1.0m,豎向層間距1m；冷卻管端頭距承臺邊1.1m,橫向距承臺邊lm0冷卻管采納熱傳導性好并有肯定強度的專用鐵管，外徑50mm,壁厚3.Omm。冷卻管順橋向布置，每兩層冷卻管一個進口，一個出口。承臺冷卻管布置如圖1所示。(2)冷卻水循環(huán)。在主墩左側山坡上修建一個50m3蓄水池,高差10m以上，以保證進水口有足夠的壓力，同時進水口處設置閥門，調控水流量大小，以此調控混凝土內部溫度。升溫時段加大水流速度，降溫時段，可通過水閥限制減緩水流速度，使水流平緩，以層流狀態(tài)循環(huán)冷卻混凝土。為調整進水口水溫，在承臺外側設置出水口熱水收集池，將熱水泵至蓄水池，利用出水口熱水及山澗流水調整進水口水溫，以滿意溫控水溫要求。冷卻管運用前進行密水試驗，防止管道漏漿、漏水。為保證冷卻管不被混凝土漿液堵塞，在混凝土澆筑至將冷卻管埋住時就通水，以保證冷卻水的正常循環(huán)。4.4降低材料溫度由于承臺大體積混凝土澆筑時間為夏季，白天氣溫較高、日照強度大，材料溫度高，會造成混凝土入模溫度高。因此，砂石材料均設置了遮陽棚避開日照溫度上升，盡量降低砂石料溫度，嚴格限制水泥溫度及其進場時間，水泥溫度不得高于50℃。依據現場調查，工程所在地山區(qū)的山澗水環(huán)境溫度為17.3℃,采納該山澗水拌合降溫效果特別顯著。另外，在混凝土拌合前采納冷水沖洗骨料。通過以上措施，有效地降低了混凝土的溫度。4.5保溫保濕養(yǎng)護保溫保濕養(yǎng)護可以起到削減混凝土外表和內部溫差過大的效果，且有利于混凝土的強度增長，是防止混凝土外表干縮裂縫的一個重要手段。混凝土澆筑完成后，側壁采納鋼模板帶模養(yǎng)護,上外表實行冷卻管排出的溫水澆淋混凝土外表并覆蓋土工布保溫保濕，使外表始終保持潮濕，避開干濕循環(huán)；模板撤除后剛好回填基坑，以便更好地保溫保濕。養(yǎng)護時間不得少于20天。4.6?y溫限制為了明確在混凝土協作比及氣候條件下澆注大體積混凝土所引起的水化熱溫升值，并隨時駕馭塊體內部混凝土的溫度，限制溫度裂縫的產生，對早期的混凝土溫度場進行監(jiān)測，于澆注混凝土前在承臺內埋設熱電偶測點。在混凝土澆注后，對混凝土內的水化熱溫度進行監(jiān)測，以便實行針對性的養(yǎng)護措施。基于承臺結構是雙對稱結構，因此在主墩承臺結構中埋置溫度傳感器，承臺溫度傳感器布置如圖2所示。通過每2-3h測試混凝土內部的溫度以及進出水口水溫。依據監(jiān)控細那么及溫控計算，調整進水口水溫及進水流速，到達溫度限制的目的。5大體積混凝土溫度限制計算5.1混凝土內部最高溫度計算混凝土的絕熱升溫是在絕熱條件下，即碎既不散失又不吸熱的條件下，由水化熱產生的溫度上升值。混凝土某個齡期的絕熱溫升由下式計算：式中：C：每立方米碎水泥用量，取306kg/m3Q：每千克水泥水化熱，3天取163kJ/kg,7天取335kJ/kg；C：碎比熱，取0.96J/kq.k；P：碎密度，取2400kg/m3；m：和水泥品種、振搗溫度有關的閱歷系數，取0.404；t：齡期（天）。由以上公式計算得知，混凝土在其不吸熱、也不失熱的狀況下，完全由水化熱而導致的溫升隨齡期的增長呈遞增的趨勢，但齡期到達20天后，溫升基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，保持在49.29℃而不在增長。碎在7天齡期溫度增長最快，其溫升占整個溫升的94%o由此可見，限制前7天齡期的溫升，是碎溫控施工的關鍵時期。5.2通水冷卻計算因管道分四層布置，層距1m,水平間距1.0m,管徑50mm,流量限制在2.2-2.8m3/h左右，出水口溫度和構件內部溫度差值不宜大于25℃,同時和入水口溫度差值不宜大于25℃,可以通過進水口水壓限制。混凝土內部起先降溫后，為防止其內部由于降溫過快，而產生裂縫，其每天的降溫速度限制在L5℃/d。每層設出水口2個，每套循環(huán)水管降溫的有效范圍為23.24-2X22.5義1=261m3。循環(huán)水管日降溫計算公式如下：通過計算，按進出水口的溫差為9℃,通水量為1.8ni3/h時,到第7天齡期時，碎內部溫度到達最高，為50℃,比外界溫度高20℃,滿意規(guī)范要求。從第8天起先，碎內部溫度以每天3.77℃所謂溫度起先下降，大于每天2℃的要求，須要調整進出水口的溫差及通水量。因此從第8天起先，調整進出水口的溫差為4℃,通水量降為1.5m3/h,混凝土內部溫度計算如表2所示。從表2計算可見，從第8天調整進出水口溫差及通水量后，碎內部溫度以每天1.44C的速度下降。到第20天，碎內部溫度已經降至34.76C,和環(huán)境溫度30℃已經接近，可以停止通水降溫。6溫控效果分析(1)依據監(jiān)控方案，經過高密度的監(jiān)測，得到大量測試數據，對測試數據進行分析，并和理論計算值進行比照將中心測點溫度和靠近兩側模板的測點溫度進行比擬。澆注n天后，依據溫控數據反映，承臺內溫度趨于穩(wěn)定。通過實測，6號墩承臺混凝土澆筑60h左右，混凝土內部中心溫度到達最高，為58.3℃,其后溫度略有波動，最高溫度和理論計算溫度50C略高；混凝土中心溫度和外表溫度之差最大為18.69℃,且能保持在25°。以內，能滿意溫差要求，溫差改變如圖3所示。(2)從實測數據說明，混凝土澆筑后第3天，內部溫度達到最高，最高溫度和計算溫度也略有偏差，主要是計算的冷卻水溫度及水流和實際略有差異導致。(3