高強度大體積混凝土的溫度控制前言：湖北省巴東長江大橋是209國道在三峽大壩上游庫區跨越長江的一座特大型橋梁，主跨為388m雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋。北岸索塔高達212m，是國內最高的混凝土橋塔。索塔多處實心段最小邊尺寸都在3米或3米以上，混凝土為C40或C50泵送混凝土，屬于典型的高水泥用量、高水化熱的“雙高”大體積混凝土。溫度裂縫是這類結構較為嚴重的質量通病，影響索塔的抗滲性和耐久性。為了解決溫控問題，我們進行了一些探索，總結出了一套利用現有施工條件和技術力量進行的簡便易行的溫控方法，歸納整理，形成本文。一、溫度控制的理論基礎索塔實心段大體積混凝土，由于體積大，水泥用量多，水化熱大，內外散熱不均，并且高空風速大，養護困難，混凝土表面水分損失快，因此產生的裂紋絕大多數是溫度裂紋和干縮裂紋。為了有的放矢地進行溫度控制，有必要探討一下溫度裂紋的種類和產生條件。1溫度裂紋的分類：溫度裂紋可以按裂紋產生的階段分為以下兩類：（1）溫度上升階段的裂紋：混凝土澆注后，水化作用產生大量的水化熱，使混凝土溫度上升。由于混凝土內部與表面的散熱條件不同，因而中心溫度高、膨脹變形大，表面溫度低，膨脹變形小，從而使混凝土內部產生壓應力、表面產生拉應力。表面拉應力一旦超過此時混凝土的極限抗拉強度，就會產生裂紋。拉應力隨著表面開裂而釋放，裂紋開展也隨之停止。因此，溫度上升階段產生的裂紋是表面裂紋。（2）降溫階段的收縮裂紋。在混凝土澆注以后的3～5天，混凝土水化作用顯著減弱，混凝土也由升溫階段轉入降溫階段。此時混凝土溫度越高，混凝土降溫幅度越大，混凝土的收縮越顯著。與之同時，混凝土還存在水分蒸發引起的干縮變形。降溫收縮變形與干縮變形同時進行，如果此時結構受到邊界條件的約束（如地基或其它相鄰結構的外約束），不可避免地在結構中產生拉應力。如果這一收縮應力超過結構的抗拉強度，將會沿結構的薄弱斷面發生貫穿性裂縫。這種裂縫對結構存在著較大的危害。由于塔柱混凝土的約束較為簡單（僅有底面產生接觸），收縮變形難以引起貫穿性裂紋。因此對于降溫階段我們重點防止表面失水引起的干縮裂紋。2混凝土內部最高溫度的計算無論升溫階段的內表溫差還是降溫階段的溫降幅度，都與混凝土內部的溫度密切相關。因此，估算混凝土內部最高溫度，對于溫度控制具有重要意義。那么，混凝土的內部溫度與哪些因素有關呢？研究表明，假定混凝土周圍沒有散熱條件，即沒有熱量損失的情況下，水泥水化作用產生的水化熱全部轉化為溫升后的最高溫度，可按下面經驗公式進行簡化計算：WW·QC·гT’max=────C·г式中：T’max─最高絕熱溫升（℃）；W──每公斤水泥的水化熱（kJ／Kg），水泥廠可以提供。Q──每立方米混凝土中水泥的用量（Kg／m3）；C──混凝土的比熱，一般取0.96kJ／Kg·℃；焦г─填─重丹混凝土的調容重躲，析K傾g塑／完m蓮3能；酸傲F掘市─虎─勝每立方米渡混凝土中色粉煤灰的梨用量毅（算K政g速／郵m黑3彩）。棚由于混凝救土內部散宵熱條件接做近于絕熱袋溫升條件痰，升溫階限段混凝土嫁內部最高怎溫把度唯T懇max融可以近似拒計算為入墓模溫昏度績T裹0艙與最高絕扒熱溫依升乎T惱’裹ma押x忽的迭加，膀即：WW·QC·г狹T僵max次=T姐0逢+庫──顆─多+F悔/5望0額疫鮮量滴（可2寒C·г水式中適，纏T陣0跪─站─溉混凝土入想模溫度（僵混凝土入攜模振實時壺的溫度）后。肚其它符號暈意義同前陶。爆二、利用洋現有條件純開展溫度窗控制癢按照目前酷橋梁施工診慣例，大楊體積混凝邀土溫度控舒制一般由裕業主委托史的專業機眉構進行。進在索塔大疑體積混凝足土施工過思程中，施藍工單位利撒用現有條確件，進行段簡便易行玩的溫度控啞制，實際微上也取得雹較好的效普果。具體奪做法如下接：澇1捐、識別需藏要進行溫雀度控制的界結構或部乘位涂大體積混幻凝土都需索要進行溫洽度控制。勝在施工之列前，應把蜻結構最小擇邊尺寸搜在潑1體～樂3抓m周以上，內續表溫差可壘能超骨過蠢2池5欠℃耍［按公式穴（曠2駕）估算的構混凝土內饅部最高溫填度與外界臥氣溫進行墾比較］的缸結構，應膛識別為大距體積混凝析土，列入偵溫控清單言，并在施關工方案和腿施工計劃拘中予以明毒確。佩2壩、制訂溫溫控方案痰2.1姓范溫控的基跪本要求掛（面1閣）控制混疤凝土內表桌溫差不超材過妄2夜5蹈℃拴；偉（鼠2居）控制混茄凝土降溫憤速率。腦降溫速率草跟結構的閉降溫幅度遍和受到的幅外約束有屆關。只要笛條件允許衫，應該盡墳可能的延做緩混凝土姥降溫速度某，減少收連縮應力。管滿足上面贈兩條要求繡，基本可越以消除溫離度上升階釘段的表面副裂紋和降節溫階段混弱凝土的收放縮裂紋。銳此外還有名其它的控次制指標，占諸如入模盛溫度控制蘇、冷卻水撕流量控制碗、表面覆過蓋材料與先厚度等，老將根據具程體情況制渴訂。星3進秘溫控的措擁施和方法欠3.1或逐控制混凝耗土內部最臉高溫度寧要控制混腎凝土內表斤溫差，就叉要對混凝潑土內部最竊高溫度進側行限制。侍混凝土內惱部溫度來穩源于混凝譜土入模溫姻度和水泥買水化產生堆熱量引起現的溫度上浩升，因此著就從這兩躲方面采取蟲措施：惱①遺精選混凝辭土原材料墓，優化混震凝土配合授比設計，憲降低水化哥熱。春其一，選慣用優質集猾料，采叼用丹“之雙密摻叉”患技術，優酸化配合比尤設計，可過以在滿足商設計強度禮的條件下袖降低水泥抓用量，減備少水化熱顆；曬其二，選云用水化熱納較低的水適泥，可以餃顯著降低呆混凝土內槳部溫升。駛優先選用但礦渣水泥盒、低熱水華泥，在滿棄足強度要當求的條件獎下優先選堤用較低強普度等級的旗水泥。選咸擇水泥品盆種時可以慣通過計算鋼，比壇較掀3枯天水化熱晶引起的混可凝土內部增溫升來確嬌定。歉例如，揚某皆C5瑞0抬大體積混屆凝土結構媽有幕2相種配合比濃設計方案們：沾方案一：痕選用普晌通風52.5走#劑水泥，秤3害天水化同熱阿W盈1晨=29需7KJ下/K秒g饑，水泥用蜻量堤Q輸1勵=430吩Kg罪繳，粉煤灰匪用臭量鞠F1=7俱0K藥g洗；抖方案二：褲選用普暖通殖42.5艇#嘉水泥，同3泊天水化誕熱蛇W隱2派=2超52KJ墳/K詠g握，水泥用參量胞Q趟2健=460燒Kg筐黑，粉煤灰安用劫量偉F2=5難0K讀g挎；擠其它材料冰相同。其嗚中混凝土簽比敏熱量C=0.特96k號J/免Kg軍·職℃墻，混凝土梳容租重尋г捉=245鵝0K眨g聽／摩m捏3插。替按公式跡（比1蹈）計算混木凝土內部遍絕熱溫升將：玻方案一的枝內部溫升父T破1繁=左（支W遲1未*Q達1芳）豐/登（惰C喬*支г硬）僻+F踏1何/50辯=5欠5.蜂7唇（稿℃表）戶方案二的抱內部溫升完T2回=磚（顆W2*Q緒2洲）胳/互（飽C鴨*脖г殊）但+F2畝/5始0=斗50.葛3罰（塊℃擴）頌由于水化災熱的差異我，方案一耽盡管比方遣案二少慮用癢3汗0削公斤水泥中，但是混搖凝土內部警溫升卻要姥高襖5.刮4撥℃敗，而在溫紗度控制中砍，這區蕩區意5.隱4與℃警卻是十分絹寶貴的。詳其三，充剛分利用混再凝土的后圈期強度。望例如粉煤處灰混凝土治，早期強院度低，后猜期強度高鹿，可以按懷粉煤灰混泉凝土設計攪規程在不氣同環境中愉采憶用昂6徹0新天強度潮、艘9晌0鍵天強度甚腳至孝18再0往天強度進少行強度評新定。不但權降低了水撲泥用量，紛減少了水拜化熱，而懇且也可以切節約一定淹的成本。傭②火控制混凝奧土入模溫敞度穗混凝土入塑模溫度指攀混凝土經謹過攪拌、捆運輸（輸端送）、入糟模、振實掀之后的溫靜度。降低逢混凝土入厭模溫度，陸可以直接渠降低混凝箏土內部最欲高溫度。秘降低混凝疤土入模溫浙度的措施連有：備控制水泥冷溫度。防倦止水泥存事放期過短育、溫度過蘋高時攪拌開混凝土；絲控制砂石大材料溫度竄。高溫季嶼節，應對朵砂石材料產采取遮蔭餡、沖水等致降溫措施食；襖降低拌和掠水溫度。月高溫季節屈可以在拌擔和水中加炎冰冷卻；惜降低模板怪溫度。通俊過遮蔭、需灑水降低柴模板溫度織；捏降低混凝因土運輸途純中的溫度直上升。車林輛運輸時漠，通過遮綱蔭、冷卻割車廂可以鮮降低溫度互，泵送混道凝土應包糧裹泵管，限并保持泵足管濕潤防勇止溫度上惹升。鞠③裙通過冷卻嬸水降低混要凝土內部橡溫度揀在混凝土飲中布置冷密卻水管是炭一種直接氣有效的降獵溫措施。旁但是，冷感卻水管的幼布置應科該學合理，賭冷卻水的滿供應要嚴畏格控制，張才能發揮登預期的效載果。布置核冷卻水管企有以下幾牌點建議：肥冷卻水管靠的內徑綠以捎2淋5欄～羞40m蓄m劑為宜，間的距笨以仗6詢0叢～床80c龍m短為宜；日冷卻水管政的通水長燈度宜階為生150記m耽～勒200戰m辜，太短不微能充分發水揮冷卻水屯的作用，架太長后管煉內水溫過乏高，影響塘冷卻效果家；品冷卻水管后應安裝流滅量表，隨恒時控制通嘉水量。且冷卻水管鍛冷卻效果有的計算：伍冷卻水帶毛走的熱量摸Q渾水改=迎挖∑擱（溝W踐i五水俯·疼Δ約t呈i仍水帳·C殖水蒼）塑脾遞揭置啟（側3黎）泄式中貌：遣Q鐮水胃——喚冷卻水帶蔽走的熱量依，科k奉J錄；雹識W碌i棒水涉——踏分階段測遲量的冷卻伴水數量柱，短K剩g名；轉Δ廳t隨i厲水掠——嶄各階段對徹應的進出雅水口的溫芒度差讓，幕℃前；脈善C糟水壩——擠水的比熱杏，言取嶺4.18欠7k欺J州／玩Kg疤·其℃松。亭冷卻水帶毅走熱量引括起的混凝場土溫戴降謎Δ燭t揀h曲：列Δ騰t怖h啟=Q烈水豪／傍（萬C殃h競·V朝h辣·考г要h椒）房茄吳舟臉培（胃4銹）拆式中代：略C逃h寸——岸混凝土比醬熱，護取仇0.96士k屆J知·Kg珠·敢℃箱；通購V哲h啄——炸混凝土體細積友，源m止3陽；暈г薯h斜——或混凝土的蔑容重頭，陵K騙g設／后m悼3闖。如冷卻水管充的通水，告應通過理鐵論計算事欄先制定流受量計劃，享再根據結實測溫度康進行調整便，始終保暮持混凝土蛋內表溫差灰不超惹過埋2芳5勵℃斷，降溫速學率不超過墻預定標準照。尤（跳2吼）保持混連凝土表面菜溫度蟻控制內表宋溫差，除萌了盡量降秘低混凝土辮內部溫度休以外，還斃應該盡量肯保持混凝圖土表面溫乖度，使之唇不至于下源降過快引職起溫差過僅大。點同內部溫湊度控制相標比，保持售混凝土表床面溫度雖完然要簡單柳得多，但談是也更容滑易被忽視承。通常采惱取的措施逗，有以下土幾條：祖延遲拆模跟時間。如矮果是鋼模州板，由于遠鋼材的導酬熱性能好仿，在拆模誼之前還應并該對模板券進行包裹雄、覆蓋。博合理安排堤拆模時間泄，應該盡券量將拆模邪安排在氣嚇溫較高的退時候進行周；泳拆模之后寇立即嚴密起覆蓋，覆巡蓋材料及房厚度應通筋過計算確網定，使之乘保溫保濕劉，防止表欺面溫度下規降過快；嘴冬季施工尋用熱水養繪護，或者塑采用取暖準設備提高頁表面溫度劉。學在這些措接施中，最橡容易被忽睡視的關鍵躲環節是對押鋼模和混美凝土表面弟的及時覆貝蓋。如果翻覆蓋不及崖時，或者式覆蓋效果良不理想，號甚至在拆猴模之前就草會產生裂揀紋。屯3暫、控制混乘凝土的降菠溫速率花控制降溫恒速率的方槐法，就是嗚在溫度峰掩值出現之西后加大溫落度觀測頻優率，觀察濫降溫速度隊。一般情響況下，當求峰值過后騾，溫度開攏始下降，生就應該減姑小冷卻水慧的流量，株并逐漸停涉水，讓混寄凝土自然沸緩慢冷卻爽。在冷卻哄過程中，終仍然要觀病察內表溫悔差，使之液滿足控制攜標準。戀在混凝土棉降溫階段威，必須嚴憑格養護，寨防止混凝皺土表面水忘分蒸發過框快引起干丸縮。否則拳混凝土失蓄水干縮和拴降溫收縮行共同作用眼，很可能厚出嫩現表面裂炕紋甚至貫蕉穿性的收買縮裂紋，坑對結構形挪成破壞。室養護應按槳照施工技甚術規范的洪要求進行篇。表面覆是蓋時間一端般不少振于脹7籃天，如果秘是冬季施軋工，覆蓋睬時間可以腰延長眉到壇1產4清天。徒三、溫控峽計算實例跳下面以巴粒東長江公保路大橋北貸岸索塔下挽塔柱起步像段（實心怕段）的溫健控為例，暫介紹溫控葬計算和控租制過程。工程簡況會索塔下塔獅柱起步段兩為雙柱式臺混凝土實挨心段。橫社橋向寬度士為成4.8栗m魚，順橋向艘寬度開為傷6贊m渣，高妨度關3驚m倡，外側為恨橢圓弧形唯，混凝土宋體認積守V仙h肥=84m節3急，強度等廢級蹦C5片0懸，是典型逐的高強度宿大體積混卷凝土。絡根據批準鋪的配合比古，普臉通伯52.5帖#宵水總泥圾430祖Kg/m醉3嘴，鵝Ⅰ攪級粉煤狡灰作70K炊g遞，摻加了粒高效泵送鹽劑。泵送原水平距孟離仍50貫m玩，垂直高淘度踏80斬m匙，控制坍若落癢度逗18±2帝c豆m學。混凝土區容兩重柄r=24矩40Kg私/m嗓3閉。弄葛洲壩水忙泥廠提供衰了水泥的誘水化熱試孤驗報告。資3哀天水化鏡熱六W寒3將=29雞7kJ辱/K獸g鴉喝，喉7港天水化喪熱海W經7估=31浸4kJ依/K俗g鍛。強設計上在則混凝土內麗部布置了蠟冷卻水管蛾，在混凝勞土表春面貢2轟～漁3c熟m但處設置烏了戰φ斷6飄帶肋防裂侮鋼筋網片需，其中冷沈卻水管布瓜置（見上陪圖）了該2疏層，內腎徑漫φ命40mm帥，總長則度朵16邀4經米，垂直蒜間距然為吐1攀米，水平凱間距可為被75c榆m勵，外側冷購卻水管距樣混凝土表罰面殊38c探m多。林制定溫控麗標準：混猴凝土內表記溫差不超咬過貨2揮5巡℃悔,回溫降平緩縫。未計算溫控深參數會1翠、估算混聰凝土內部狂最高溫度截。抽由于冷卻總水的影響幼，內部溫禍度估旗計序4偽8陳小時達到冶峰值籍。貍4天8劫小時齡期固的水化熱兵偏安全地挽參勻照犁3胸天水化翠熱搭W都3梢=29對7KJ弓/K俊g登取值。按笛照公式影（臟2著）計騰算蠶2乎天齡期混叛凝土內部躬最高溫度式：行Tmax購=28突.8臺+芳（押297×抬43蟲0看）勾÷搶（坊0.96頂×244伶0趁）該+70÷集50=8亭4.7趁（株℃筒）轉2菌、計算峰作值時冷卻客水的計劃碗降溫幅度橡確定表面釘溫度控制舟指籍標伸T匪b匪=4孩5澇℃喬計算峰值極時冷卻水陽對混凝土楚的計劃溫固降疼Δ晚t稿h灣=T伍max-紫T撒b怖-25=喝14.7譽（外℃矩）仁3撐、計算冷先卻水每小仿時計劃流逝量鋸冷卻水完屯成混凝土相溫額降尋Δ豆t簽h墳=1稼4.7謀℃萍需要帶走抄的熱量按提公式臨（然4食）計算寸Q居水倍=蒙（賄C第h種·V架h漁·隙г添h躺）去Δ歇t腫h酬=僻（架0.96以×84×諷244慨0嶼）沫1飲4.7朋=2琴8923侍96味（坦k丈J饑）筒按進出水案口平均溫曬差霸Δ式t害水立=4.濤0宅℃匠進行估算錘，冷卻喊水臥4醬8嘆小時使混修凝土降飯溫摘14.甲7害℃訴所需要的壁流量叼（沒m宇3逮／通h待）為揀Q葬水奶／緣（完48·C梅水夫·井Δ弓t笨水楊）酬=289州2396閃÷肆（炸48×4露.187教×浮4譽）夜=與359飽8兆（錄K基g宅／座h己）卷≈址4揉（詳m劉3店／促h利）淘溫控的主摘要流程絞1星、設置冷躍卻水管，戴布設供水粉設施西按設計圖釣布設冷卻熔水管，澆韻注混凝土萌前進行通脆水實驗防摸止漏水。烈由于索塔支較高（承介臺以芳上眾85.5襲m脊），專門謀布置自來恭水管到施劍工位置，但供水量不沫小壘于奇4m舒3舅／妥h乖。進水口泄安裝流量脆表用于檢殺查冷卻水動的流速和行流量。焰2元、布置測誘溫點，預莖留測溫孔蘋為了測量啞混凝土內籠部溫度，露我們在混責凝土內部類預留測溫邁孔（跡把足φ恢40m判m川的鋼管插鞭入混凝土茅內部指定愈測點，下淘口密封，穗上口露出犧混凝土頂業面碰10c忌m物，用絕熱料材料塞緊壤）。測點校布置在兩錢層冷卻水遲管的中心丸位置。及3萌、測量與姿記錄踏溫度測量謝采用點溫戶計和水銀夜溫度計。揀內部溫度賄用點溫計眠深入到測巧孔底部的冰測點直接棒測量見，旬2冷4核小時內宏每揉4睡小時測量玩一次，以散后億每勿2老小時測量憑一次直到哭峰值出現萬，此后仍慧然資每時4獎小時測量優一次。測清量溫度的蓄同時，對閥氣溫、進晨出水口溫鳳差、冷卻吃水流量、況混凝土表秋面溫度同妹時進行測命量并作好凡記錄。欺腫部分溫度己及冷卻水莫測量記錄良齡期屬內部實測巴溫度救冷卻水累摩計流量南平均流速堂進出水口羅溫差臥進出水口或平均溫差敗備注剛(潔h)調(醒℃征)忌(洞m3)誓(滿m3生／買h)停(奮℃聾)桃(饅℃鐵)貞0妖28.8翠─壓─肌─賣─局入模溫度光11偏54勒33墊4.1述3.5梯3.5致3損小時開始澆通水屑13美64舒43百4.3話3.8受15.5汪67把58開4.6織4.2湊18.5舍68固75俗4.8曠3.0仗34.5閣70董154給4.9日3.2廢37村70忠39銳72占163羨4.5播3.4裙44攤73概172狐4.2釣3.9述峰值汁59陵67異245惠4.4喊3.7隆改為串聯后供水鄉84做61司292率3.6造6.0需5.9棍96坊58拾312昆3.4答5.8酷停水日備注：齡競期薦59激h黎之前采用臘上下層冷非卻水管分屈別供水，牽管道長搖度盾82健m召，從效率罷來看，較虧不經濟；稼此后改為匪上下層管蟲道串聯供夠水，管道背長揪度固164右m久，顯得更糕為合理。祝4特、通冷卻途水險在混凝土攪澆過第一約層冷卻水虧管（起算緊齡期）漢的缺3高小時之后驅開始通水瞇，水量控脈制花在搶4m琴3腥／津h魚左右。安警排專人看點護，保證后連續供水潔。偉5怎、出現峰螺值別在非4筑4幣小時齡期脂出現峰值惑（辱7秤3麥℃王），比預耳計提粥前敗4濱小時。此廈時冷卻水買供水量騰為銜172m蠻3撥，平均進紐出水口溫娛差穿3.攀5游℃肅，冷卻水切對混凝土反累計降態溫例12.垃8餅℃瓶。如果不蔽考慮冷卻還水的影響癥，內部最蓋高溫度將餡達撿85.走8千℃適，與事前券估算透的妄84.鵲7早℃抱只線差驕1蠢℃筋，證明計絞算是比較扇準確的。倉6鄉、表面覆盯蓋與養護腔事前確定剖的混凝土犧表面溫度券控制指繁標役T村b葡為驅4丙5隸℃設，養生期決間氣溫掌為輝2呀7故～麻3似2陳℃服，因此必跑須采用蓄屋熱養生提析高表面溫編度。覆蓋洋物采用雙慨層塑料薄摸膜組成中股空隔熱層理，對塔柱交進行嚴密脖包裹。溫丙度測量表忙明，覆蓋夫后的表面銜溫度均超牢過肢4抄5航，達到預看期效果。雖7聰、降溫控漂制四溫度峰值彼過后繼續逃通水，混萍凝土溫度譽持續下降辱，峰值之已后隙1穿5尾小時掏（果59巷h蹄齡期）溫嫁度下降彩了挪6誘℃捆，顯示溫候降過快，缺立即減少佳通