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【摘 要】桥梁墩台大体积混凝土容易因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，因此必须加强桥梁墩台大体积混凝土的温控。本文从材料选择、温度监测与浇筑等方面探讨了桥梁墩台大体积混凝土温控技术。
【关键词】墩台;大体积;温控
一、工程概况
某跨河主桥桥墩承台尺寸均为14m×14m×4.5m（长×宽×高），C30混凝土，承台下方为9-Φ2.5m群桩基础，桩基混凝土嵌入承台15cm，桩基钢筋预留115cm伸入承台。承台混凝土体积较大，采用冷却管Φ外40mm、壁厚2.5mm的钢管，以降低承台内部温度。承台均经开挖形成，施工时需要浇筑混凝土垫层。
二、大体积混凝土施工温控的必要性
桥梁墩台大体积混凝土采用整体浇筑的方式施工，整体浇筑的大体积混凝土结构在养护期间，将主要产生两种变形：因降温而产生的温度收缩变形及因水泥水化作用而产生的水化收缩变形，这些变形在受到约束的条件下，将在结构内部及其表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土相应龄期的抗拉强度时，结构开裂。因此，在大体积混凝土施工过程中，为避免产生过大的温度应力，防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内，必须进行温度控制。 桥梁墩台大体积混凝土温度裂缝大体为两类：
（一）表面裂缝
混凝土浇筑后初期，混凝土的强度和弹性模量都很低，随着混凝土龄期增长，水泥水化热增大，当聚集在水泥内部的水化热不易散发时，混凝土内部的温度将显著升高，而混凝土表面通常散热较快，形成内外温差，弹性模量增大，使混凝土内部形成压应力，外部形成拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度的时候，混凝土表面就会产生裂缝。
（二）结构性裂缝
结构性裂缝产生在混凝土凝结硬化后期至完全硬化―即混凝土降温阶段。当水泥与水的反应完毕，其所产生的水化热逐渐散失，加之混凝土内部拌和物和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促进了混凝土的收缩，而这种收缩在进行时受到混凝土基底以及结构本身的约束，以致产生了较大的收缩应力，当这种收缩超过一定的限度，其产生的收缩应力就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种裂缝有时甚至会贯穿至混凝土基础全断面，成为结构性裂缝。
三、桥梁墩台大体积混凝土温控技术
（一）原材料与配合比控制
由于水泥用量直接影响着水化热的多少及混凝土的温升，故选用合适的配合比就非常重要。本承台根据施工要求采用泵送工艺，因此对混凝土的配合比有较高的要求，应满足：设计标号;低水化热;泵送施工;缓凝等要求。
配合比选用应保证强度的前提下，尽量减少水泥用量，降低水化热;减小水灰比，提高混凝土极限抗拉强度，减小混凝土收缩;采用“双掺”技术，增大粉煤灰用量，改善混凝土和易性、可泵性;尽量选用粒径较大、级配良好的石子，其针、片状颗粒应不大于15%（重量比），含泥量小于1%，以减少用水量和水泥用量、混凝土的收缩和泌水性;选用中粗砂，含泥量小于2%;适当延长初凝时间。
本承台为降低水化热，同时满足海工混凝土耐久、泵送的设计要求，掺加了一定量的粉煤灰等量取代水泥;掺入一定量的高效缓凝减水剂，改善混凝土的和易性，减少拌合用水量，降低水灰比，同时推迟了混凝土温度峰值出现的时间，相应的提高了同龄期的容许拉应力。粗骨料选用连续级配石子，细骨料选用中砂，施工中严格控制粗细骨料的含泥量，粗骨料≤1.0%，细骨料≤2.0%，选用900D硅粉以增加混凝土的密实性。选用NC-J阻锈剂来防止钢筋锈蚀，水泥选用低碱P.042.5水泥，水泥中严格控制C3A含量小于6%，碱含量小于0.6%，以提高混凝土的耐久性。本桥梁墩台混凝土配合比作为科研进行了选配。经过多次试配，混凝土配合比优选如表1：
混凝土主要性能指标见表2：
混凝土主要性能指标见表3：
（二）布置冷却水管和测温元件
为减少混凝土内部温度，降低大体积混凝土内外温差，尽量避免大体积混凝土的开裂，采取在混凝土内设冷却水管通水降温的措施。冷却水管的管径、通水流速、通水水温根据热传导计算及混凝土内部温度测量确定，通水温度应尽量保证与其接触部位混凝土温度差小于15℃，否则，由于前期混凝土强度差，容易引起混凝土内部收缩裂缝，影响混凝土内部质量。
对大体积混凝土施工进行温度测试和监控，是为了掌握混凝土内部的实时温度及中心部位与表面部位的温度差，以便采取内部降温、外部保温蓄热的技术措施，降低并控制混凝土的内外温差，防止混凝土结构产生裂纹。
一般根据结构物大体积特点，选取的1/4块布置测点，在高度方向及水平方向等间距布置，以测定混凝土内部最高温度及温度梯度，测温元件原则上布置在2层冷却管中間。
混凝土浇筑完24小时后，温度上升阶段，每2h测量一次进水温度和出水温度及各测温元件温度，温度下降阶段，每4h测量一次，并根据测量结果，及时调整冷却水的流量。
布设温度传感器为了更好的控制温差，对承台混凝土进行监测，我部拟在该承台中设置三层温度感应器，以测定混凝土的内部温度，监测的时间为混凝土浇筑完毕后15天内。考虑到承台混凝土的对称性，在承台的1/4范围内布置测点，温度测点在平面内承台半对角线上布置4个，立面上布置3层，为避免混凝土的振捣造成传感器的破坏，确保中心关键部位可以采集到数据，中心两个传感器的数据可以相互校核，正中心位置布置2个，共13个，各测点进行编号，以方便记录。在浇筑完初期，每4小时对各测点测试，记录数据，连续24小时监测。在后半期，温度变化不大时，可适当放宽。温度测点位置应适当离开冷却水管。在进行传感器温度测试的同时，进行环境温度和暖棚内温度的测量。根据测点数据，绘制时间——温度曲线，直观的表述混凝土内外温差，用以指导施工。
（三）大体积墩台浇筑施工
对于桥梁工程承台混凝土的施工作业一般采取连续水平分层浇筑的施工作业方式，分层浇筑的厚度应该控制在30cm以内。在进行混凝土浇筑施工作业过程中，应该控制大体积混凝土的倾落高度不超过2.0m，以免落差过大冲击模板或者是造成混凝土出现离析的问题。在承台混凝土施工过程中应该及时进行混凝土的振捣，振捣施工作业应该遵循快插慢拔的原则，确保振动棒的差点布置均匀，直到混凝土不出现气泡以及不再下沉为止。
为了降低承台混凝土的峰值温度，使混凝土体内中心与面层大气温差控制在25℃，施工过程中采用了如下温控措施：浇注时间为15日晚上21：40分开始，气温为24℃，连续浇注至16日上午9：00完成，夜间最底气温为16℃。拌和用水采用深井水，抽水储存至水池掺加冰块后，温度降至10℃左右，混凝土出罐温度为20℃～22℃，入模温度为22℃～24℃。减小浇注层厚度，这样间接的增加散热面，加快砼散热速度。采用二次复振，即正常振捣完成1小时后，进行二次复振，使应力放松，以减少沉缩裂缝，顶部振捣时注意避免泌浆。
四、结语
面对应用日益广泛的大体积混凝土工程，控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施。温控的目的是控制温度应力，避免温度裂缝。应从对混凝土的最高温度和最高温升进行限制，尽量使温度梯度缓和，减少混凝土的收缩，提高混凝土的极限拉伸性能等方面采取措施，综合考虑，以求取得良好的效果。
本文通过对承台大体积混凝土产生机理分析，我们主要从降低水泥水化热、通水散热、温度监控、浇筑等几方面做好工作，确保内外温差控制在设计温度以内，尽量降低混凝土内部温度的升降速率。
参考文献：
[1]姜自奇，孙丽娟，刘兵伟，王智勇，曹竞.大体积混凝土温度控制技术应用[J].低温建筑技术，2014年7期.
[2]魏胜新，王强.超大体积承台混凝土性能研究与温控技术[J].混凝土，2014年1期.
【关键词】墩台;大体积;温控
一、工程概况
某跨河主桥桥墩承台尺寸均为14m×14m×4.5m（长×宽×高），C30混凝土，承台下方为9-Φ2.5m群桩基础，桩基混凝土嵌入承台15cm，桩基钢筋预留115cm伸入承台。承台混凝土体积较大，采用冷却管Φ外40mm、壁厚2.5mm的钢管，以降低承台内部温度。承台均经开挖形成，施工时需要浇筑混凝土垫层。
二、大体积混凝土施工温控的必要性
桥梁墩台大体积混凝土采用整体浇筑的方式施工，整体浇筑的大体积混凝土结构在养护期间，将主要产生两种变形：因降温而产生的温度收缩变形及因水泥水化作用而产生的水化收缩变形，这些变形在受到约束的条件下，将在结构内部及其表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土相应龄期的抗拉强度时，结构开裂。因此，在大体积混凝土施工过程中，为避免产生过大的温度应力，防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内，必须进行温度控制。 桥梁墩台大体积混凝土温度裂缝大体为两类：
（一）表面裂缝
混凝土浇筑后初期，混凝土的强度和弹性模量都很低，随着混凝土龄期增长，水泥水化热增大，当聚集在水泥内部的水化热不易散发时，混凝土内部的温度将显著升高，而混凝土表面通常散热较快，形成内外温差，弹性模量增大，使混凝土内部形成压应力，外部形成拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度的时候，混凝土表面就会产生裂缝。
（二）结构性裂缝
结构性裂缝产生在混凝土凝结硬化后期至完全硬化―即混凝土降温阶段。当水泥与水的反应完毕，其所产生的水化热逐渐散失，加之混凝土内部拌和物和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促进了混凝土的收缩，而这种收缩在进行时受到混凝土基底以及结构本身的约束，以致产生了较大的收缩应力，当这种收缩超过一定的限度，其产生的收缩应力就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种裂缝有时甚至会贯穿至混凝土基础全断面，成为结构性裂缝。
三、桥梁墩台大体积混凝土温控技术
（一）原材料与配合比控制
由于水泥用量直接影响着水化热的多少及混凝土的温升，故选用合适的配合比就非常重要。本承台根据施工要求采用泵送工艺，因此对混凝土的配合比有较高的要求，应满足：设计标号;低水化热;泵送施工;缓凝等要求。
配合比选用应保证强度的前提下，尽量减少水泥用量，降低水化热;减小水灰比，提高混凝土极限抗拉强度，减小混凝土收缩;采用“双掺”技术，增大粉煤灰用量，改善混凝土和易性、可泵性;尽量选用粒径较大、级配良好的石子，其针、片状颗粒应不大于15%（重量比），含泥量小于1%，以减少用水量和水泥用量、混凝土的收缩和泌水性;选用中粗砂，含泥量小于2%;适当延长初凝时间。
本承台为降低水化热，同时满足海工混凝土耐久、泵送的设计要求，掺加了一定量的粉煤灰等量取代水泥;掺入一定量的高效缓凝减水剂，改善混凝土的和易性，减少拌合用水量，降低水灰比，同时推迟了混凝土温度峰值出现的时间，相应的提高了同龄期的容许拉应力。粗骨料选用连续级配石子，细骨料选用中砂，施工中严格控制粗细骨料的含泥量，粗骨料≤1.0%，细骨料≤2.0%，选用900D硅粉以增加混凝土的密实性。选用NC-J阻锈剂来防止钢筋锈蚀，水泥选用低碱P.042.5水泥，水泥中严格控制C3A含量小于6%，碱含量小于0.6%，以提高混凝土的耐久性。本桥梁墩台混凝土配合比作为科研进行了选配。经过多次试配，混凝土配合比优选如表1：
混凝土主要性能指标见表2：
混凝土主要性能指标见表3：
（二）布置冷却水管和测温元件
为减少混凝土内部温度，降低大体积混凝土内外温差，尽量避免大体积混凝土的开裂，采取在混凝土内设冷却水管通水降温的措施。冷却水管的管径、通水流速、通水水温根据热传导计算及混凝土内部温度测量确定，通水温度应尽量保证与其接触部位混凝土温度差小于15℃，否则，由于前期混凝土强度差，容易引起混凝土内部收缩裂缝，影响混凝土内部质量。
对大体积混凝土施工进行温度测试和监控，是为了掌握混凝土内部的实时温度及中心部位与表面部位的温度差，以便采取内部降温、外部保温蓄热的技术措施，降低并控制混凝土的内外温差，防止混凝土结构产生裂纹。
一般根据结构物大体积特点，选取的1/4块布置测点，在高度方向及水平方向等间距布置，以测定混凝土内部最高温度及温度梯度，测温元件原则上布置在2层冷却管中間。
混凝土浇筑完24小时后，温度上升阶段，每2h测量一次进水温度和出水温度及各测温元件温度，温度下降阶段，每4h测量一次，并根据测量结果，及时调整冷却水的流量。
布设温度传感器为了更好的控制温差，对承台混凝土进行监测，我部拟在该承台中设置三层温度感应器，以测定混凝土的内部温度，监测的时间为混凝土浇筑完毕后15天内。考虑到承台混凝土的对称性，在承台的1/4范围内布置测点，温度测点在平面内承台半对角线上布置4个，立面上布置3层，为避免混凝土的振捣造成传感器的破坏，确保中心关键部位可以采集到数据，中心两个传感器的数据可以相互校核，正中心位置布置2个，共13个，各测点进行编号，以方便记录。在浇筑完初期，每4小时对各测点测试，记录数据，连续24小时监测。在后半期，温度变化不大时，可适当放宽。温度测点位置应适当离开冷却水管。在进行传感器温度测试的同时，进行环境温度和暖棚内温度的测量。根据测点数据，绘制时间——温度曲线，直观的表述混凝土内外温差，用以指导施工。
（三）大体积墩台浇筑施工
对于桥梁工程承台混凝土的施工作业一般采取连续水平分层浇筑的施工作业方式，分层浇筑的厚度应该控制在30cm以内。在进行混凝土浇筑施工作业过程中，应该控制大体积混凝土的倾落高度不超过2.0m，以免落差过大冲击模板或者是造成混凝土出现离析的问题。在承台混凝土施工过程中应该及时进行混凝土的振捣，振捣施工作业应该遵循快插慢拔的原则，确保振动棒的差点布置均匀，直到混凝土不出现气泡以及不再下沉为止。
为了降低承台混凝土的峰值温度，使混凝土体内中心与面层大气温差控制在25℃，施工过程中采用了如下温控措施：浇注时间为15日晚上21：40分开始，气温为24℃，连续浇注至16日上午9：00完成，夜间最底气温为16℃。拌和用水采用深井水，抽水储存至水池掺加冰块后，温度降至10℃左右，混凝土出罐温度为20℃～22℃，入模温度为22℃～24℃。减小浇注层厚度，这样间接的增加散热面，加快砼散热速度。采用二次复振，即正常振捣完成1小时后，进行二次复振，使应力放松，以减少沉缩裂缝，顶部振捣时注意避免泌浆。
四、结语
面对应用日益广泛的大体积混凝土工程，控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施。温控的目的是控制温度应力，避免温度裂缝。应从对混凝土的最高温度和最高温升进行限制，尽量使温度梯度缓和，减少混凝土的收缩，提高混凝土的极限拉伸性能等方面采取措施，综合考虑，以求取得良好的效果。
本文通过对承台大体积混凝土产生机理分析，我们主要从降低水泥水化热、通水散热、温度监控、浇筑等几方面做好工作，确保内外温差控制在设计温度以内，尽量降低混凝土内部温度的升降速率。
参考文献：
[1]姜自奇，孙丽娟，刘兵伟，王智勇，曹竞.大体积混凝土温度控制技术应用[J].低温建筑技术，2014年7期.
[2]魏胜新，王强.超大体积承台混凝土性能研究与温控技术[J].混凝土，2014年1期.