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【摘 要】 针对桥梁大体积混凝土施工中的温度裂缝难题，对某大桥进行了实例分析，通过采用仿真分析与跟踪监测技术相结合的温控体系，从而解决了大体积混凝土施工中由于内外温差过大而容易造成开裂问题，为今后斜拉桥大体积混凝土施工提供了经验。
【关键词】 桥梁；大体积；混凝土；温控；防裂
前言：
大体积混凝土施工阶段由于水泥水化热作用，产生大量的热量，造成混凝土内部急剧升温。一方面由于混凝土表面散热较快，内部散热不良，混凝土内部膨胀而表面收缩，造成混凝土表面开裂形成混凝土表面裂纹；另一方面结构的外部约束和混凝土各质点间的约束阻止混凝土膨胀收缩变形，当温度应力超过混凝土能够承受的抗拉强度时，大体积混凝土会出现裂缝。裂缝的出现容易造成结构的整体性和稳定性破坏。使混凝土的浇鳙陛能达不到设计要求。由于大体积混凝土破坏主要为内外温差而产生破坏，因此，对大体积混凝土浇筑须采取温度控制措施。
一、大体积混凝土温度裂缝产生机理
1、大体积混凝土释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用
由此产生温度应力和收缩应力两部分，它们是导致混凝土产生裂缝的主要因素。混凝土浇筑初期，水泥水化会产生大量的水化热，加上其体积较大，水化热聚积其内部而不易散发，但其表面散热却相对较快，从而引起急骤升温，形成较大的内外温差，造成内外热胀冷缩程度不同，使混凝土面层产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时，其表面就会产生裂缝。在此过程中混凝土产生温降收缩、碳化收缩和干燥收缩（多余水份蒸发引起的体积收缩）。因此，掌握温度应力的变化规律对于研究合理温度控制措施，对于防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力，显得十分重要。
2、混凝土产生温度裂缝的主要影响因素
水泥水化热、混凝土的导热性能、约束条件、外界气温变化、混凝土的收缩变形、大体积混凝土的几何尺寸及的配置等。其中最基本因素是：混凝土性能、温度状况和约束条件。
3、外加剂对温度裂缝的影响
普通硅酸盐水泥具有凝结、硬化速度快，水化放热速度快，放热量大等特点，因此在砼中掺入高效减水剂，改善混凝土和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量，降低水化热的目的。在大体积混凝土中掺用粉煤灰，以保持混凝土在降低混凝土、拌合水用量的情況下的流动性；在相同施工条件、内外温差、配筋率的条件下，由于高掺量粉煤灰混凝土具有较小的弹性模量，使得最终由温度引起的约束应力变小。
二、现场温控措施
1、控制混凝土入模温度
通过理论计算分析得知，混凝土浇筑入模温度与混凝土的内部实际温升值有着密切的关系。混凝土的入模温度又与混凝土原材料温度有关，施工时间为4月份，环境温度不高，故对砂、石、拌和水不需要降低其温度，只需要控制水泥温度即可。水泥采用散装水泥，提前与厂家协商，要求厂家储备400t，现场采用两个拌和场每个储备200t，要求水泥温度控制在30℃以下。拌和场安排技术员轮流24小时测温，白天1小时测量一次，夜间2小时测量一次，温度测量范围包括混凝土原材料（水、水泥、砂、石）、混凝土出机温度及环境温度。如果发现混凝土入模温超过25℃，必须对原材料采取降温措施。
2、改善混凝土配合比
在混凝土中加入适量粉煤灰，放缓混凝土水化速度，降低混凝土水化热。在混凝土中加入适量减水剂，在不减小水泥用量的时，可以提高混凝土的强度。另外粉煤灰可以减小混凝土的干缩性，提高混凝土的抗裂性。
3、水循环冷却技术
安装冷却水管，冷却水管与蓄水池联通，水池阀门控制冷却水流量，冷却水管共设6层间距1m，采用Ф48×2.5mm无缝钢管。冷却水管1、3、5层沿承台宽度方向布置，2、4层沿承台长度方向布置，每层共设4个进出水循环系统。为防止冷却水温度过高，冷却水取下层江水。混凝土覆盖冷却水管后就对冷却水管进行通水冷却，通过测量冷却水管出水口温度调节冷却水流量。连续通水15天。
三、工程概况
某大桥主桥主墩承台最大尺寸为28m×l4.4m×4.5m，构造上属于大体积混凝土，浇筑承台采用的混凝土强度等级为C30，施工时最低大气气温为-l5℃，经蒸汽保温后为l0℃。
四、大体积混凝土浇筑质量保障措施
1、混凝土浇筑施工方案
由于承台混凝土方量较大（设计方量为1684.6m），浇筑前搅拌站须做好各项准备工作，主要包括施工机械的保养和原材料的储备工作.确保浇筑时的混凝土供应满足现场施工需要，施工时考虑采用两侧栈桥上用罐车+溜槽的方式进行浇筑，同时在上游侧增设汽车泵平台，利用汽车泵辅助浇筑施工。采用分层浇筑混凝土，多点同时浇筑，逐步汇集，每层浇筑厚度不大于50cm。以便加快热量的散发，并使温度分布较均匀，同时便于振捣密实，以提高混凝土弹性模量。上层混凝土的浇筑应在下层混凝土初凝或能重塑前完成。
2、混凝土原材料控制及混凝土配合比优化
选用级配良好的骨料。并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，选择适合泵送施工的混凝土配合比，水泥采用保水性好、泌水性小的品种；泵送混凝土泵坍落度宜在140～200mm，并且采用有利于降低大体积混凝土水化热的配合比。采取掺加粉煤灰、减少水泥用量来降低水化热，并采用具有缓凝作用的减水剂，初凝时间宜在10～12h，减缓浇筑速度，以利于散热。C30混凝土配合比见表1。
3、搅拌与运输过程温控措施
如果是冬季施工，混凝土搅拌主楼全部采用彩钢板封闭，房内通过电热板升温.保证温度不低于10℃，防止搅拌机受冻。搅拌混凝土前及停止搅拌后，应用热水冲洗搅拌机滚筒。搅拌机投料时，应先用热水冲洗搅拌机再投料。搅拌时应先投入骨料、水。充分搅拌后再投入水泥、矿物掺合料、外加剂等。骨料中不得混有冰雪、冰块及易被冻裂的矿物质。加热骨料及拌和用水时，需在水温下降到40℃以下再投入水泥。搅拌时间以最后一种材料投入搅拌机内开始计算。搅拌时间一般较正常温度下延长50%左右。混凝土拌和物的出机温度不宜低于15℃，最低不低于10℃，以确保混凝土人模温度不低于5℃。混凝土搅拌车运输混凝土前用热水清洗搅拌筒，要求预热温度不得超过40℃，以使搅拌筒温度与混凝土温度相同。且用保温材料将运输混凝土的容器包裹起来，尽量减少混凝土运输时间，减少混凝土施工过程中的热量损失。混凝土人模前。应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量等工作指标：只有性能满足设计或配合比要求的混凝土才能够人模浇筑，保证混凝土拌和物的人模温度不得低于5℃。
4、冷却管布置
采用Φ40mm焊接钢管做冷却管.沿厚度方向共设置4层，层与层之间间隔1.0m，冷却管分别距承台地面0.75m、1.75m、2.75m、3.75m，冷却管进出水口都设在承台顶面，采用PVC管竖向接出。在浇筑过程中通循环水，冷却并降低承台内部温度。
5、混凝土养护
由于本工程所在地昼夜温差较大，在夜间养护时为确保混凝土表面与外界环境的温差小于20℃。夜间要用篷布将围堰与模板之间的间隔上面全部盖起来，用于围堰与承台之间进行蓄热养生，根据天气情况增设一些辅助加热设施。在养护期间混凝土的内部温度不宜超过60℃，最高不得超过65℃。保温养护的时间不得少于7d，在混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的内部与表层温差和降温速率进行监测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。
四、结论
大体积混凝土结构裂缝预防和控制是一项系统工程，必须从材料、施工和维护方面综合解决。材料配置，施工组织方面，要科学组织，合理安排，确保大体积混凝土的质量，严格按照施工规范，施工操作规程操作，不断改进操作工艺，加强养护，以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生，将工程裂缝损害控制到最小程度。
参考文献：
[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社.2009.
[2]赵文觉，赵维汉.大体积混凝土水化热的控制方法及效果[J].公路，20102）：131—133.
[3]陈仲先，汤雷.大型桥梁中大体积混凝土的温度控制[J].桥梁建设，2011（1）：14—16.
[4]钟宁，许长城，周志祥，等.斜拉桥主塔承台大体积混凝土施工水化热分析[J].公路，2011（1）：89—92.
【关键词】 桥梁；大体积；混凝土；温控；防裂
前言：
大体积混凝土施工阶段由于水泥水化热作用，产生大量的热量，造成混凝土内部急剧升温。一方面由于混凝土表面散热较快，内部散热不良，混凝土内部膨胀而表面收缩，造成混凝土表面开裂形成混凝土表面裂纹；另一方面结构的外部约束和混凝土各质点间的约束阻止混凝土膨胀收缩变形，当温度应力超过混凝土能够承受的抗拉强度时，大体积混凝土会出现裂缝。裂缝的出现容易造成结构的整体性和稳定性破坏。使混凝土的浇鳙陛能达不到设计要求。由于大体积混凝土破坏主要为内外温差而产生破坏，因此，对大体积混凝土浇筑须采取温度控制措施。
一、大体积混凝土温度裂缝产生机理
1、大体积混凝土释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用
由此产生温度应力和收缩应力两部分，它们是导致混凝土产生裂缝的主要因素。混凝土浇筑初期，水泥水化会产生大量的水化热，加上其体积较大，水化热聚积其内部而不易散发，但其表面散热却相对较快，从而引起急骤升温，形成较大的内外温差，造成内外热胀冷缩程度不同，使混凝土面层产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉极限强度时，其表面就会产生裂缝。在此过程中混凝土产生温降收缩、碳化收缩和干燥收缩（多余水份蒸发引起的体积收缩）。因此，掌握温度应力的变化规律对于研究合理温度控制措施，对于防止大体积混凝土内外温差悬殊引起过大的温度应力，显得十分重要。
2、混凝土产生温度裂缝的主要影响因素
水泥水化热、混凝土的导热性能、约束条件、外界气温变化、混凝土的收缩变形、大体积混凝土的几何尺寸及的配置等。其中最基本因素是：混凝土性能、温度状况和约束条件。
3、外加剂对温度裂缝的影响
普通硅酸盐水泥具有凝结、硬化速度快，水化放热速度快，放热量大等特点，因此在砼中掺入高效减水剂，改善混凝土和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量，降低水化热的目的。在大体积混凝土中掺用粉煤灰，以保持混凝土在降低混凝土、拌合水用量的情況下的流动性；在相同施工条件、内外温差、配筋率的条件下，由于高掺量粉煤灰混凝土具有较小的弹性模量，使得最终由温度引起的约束应力变小。
二、现场温控措施
1、控制混凝土入模温度
通过理论计算分析得知，混凝土浇筑入模温度与混凝土的内部实际温升值有着密切的关系。混凝土的入模温度又与混凝土原材料温度有关，施工时间为4月份，环境温度不高，故对砂、石、拌和水不需要降低其温度，只需要控制水泥温度即可。水泥采用散装水泥，提前与厂家协商，要求厂家储备400t，现场采用两个拌和场每个储备200t，要求水泥温度控制在30℃以下。拌和场安排技术员轮流24小时测温，白天1小时测量一次，夜间2小时测量一次，温度测量范围包括混凝土原材料（水、水泥、砂、石）、混凝土出机温度及环境温度。如果发现混凝土入模温超过25℃，必须对原材料采取降温措施。
2、改善混凝土配合比
在混凝土中加入适量粉煤灰，放缓混凝土水化速度，降低混凝土水化热。在混凝土中加入适量减水剂，在不减小水泥用量的时，可以提高混凝土的强度。另外粉煤灰可以减小混凝土的干缩性，提高混凝土的抗裂性。
3、水循环冷却技术
安装冷却水管，冷却水管与蓄水池联通，水池阀门控制冷却水流量，冷却水管共设6层间距1m，采用Ф48×2.5mm无缝钢管。冷却水管1、3、5层沿承台宽度方向布置，2、4层沿承台长度方向布置，每层共设4个进出水循环系统。为防止冷却水温度过高，冷却水取下层江水。混凝土覆盖冷却水管后就对冷却水管进行通水冷却，通过测量冷却水管出水口温度调节冷却水流量。连续通水15天。
三、工程概况
某大桥主桥主墩承台最大尺寸为28m×l4.4m×4.5m，构造上属于大体积混凝土，浇筑承台采用的混凝土强度等级为C30，施工时最低大气气温为-l5℃，经蒸汽保温后为l0℃。
四、大体积混凝土浇筑质量保障措施
1、混凝土浇筑施工方案
由于承台混凝土方量较大（设计方量为1684.6m），浇筑前搅拌站须做好各项准备工作，主要包括施工机械的保养和原材料的储备工作.确保浇筑时的混凝土供应满足现场施工需要，施工时考虑采用两侧栈桥上用罐车+溜槽的方式进行浇筑，同时在上游侧增设汽车泵平台，利用汽车泵辅助浇筑施工。采用分层浇筑混凝土，多点同时浇筑，逐步汇集，每层浇筑厚度不大于50cm。以便加快热量的散发，并使温度分布较均匀，同时便于振捣密实，以提高混凝土弹性模量。上层混凝土的浇筑应在下层混凝土初凝或能重塑前完成。
2、混凝土原材料控制及混凝土配合比优化
选用级配良好的骨料。并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，选择适合泵送施工的混凝土配合比，水泥采用保水性好、泌水性小的品种；泵送混凝土泵坍落度宜在140～200mm，并且采用有利于降低大体积混凝土水化热的配合比。采取掺加粉煤灰、减少水泥用量来降低水化热，并采用具有缓凝作用的减水剂，初凝时间宜在10～12h，减缓浇筑速度，以利于散热。C30混凝土配合比见表1。
3、搅拌与运输过程温控措施
如果是冬季施工，混凝土搅拌主楼全部采用彩钢板封闭，房内通过电热板升温.保证温度不低于10℃，防止搅拌机受冻。搅拌混凝土前及停止搅拌后，应用热水冲洗搅拌机滚筒。搅拌机投料时，应先用热水冲洗搅拌机再投料。搅拌时应先投入骨料、水。充分搅拌后再投入水泥、矿物掺合料、外加剂等。骨料中不得混有冰雪、冰块及易被冻裂的矿物质。加热骨料及拌和用水时，需在水温下降到40℃以下再投入水泥。搅拌时间以最后一种材料投入搅拌机内开始计算。搅拌时间一般较正常温度下延长50%左右。混凝土拌和物的出机温度不宜低于15℃，最低不低于10℃，以确保混凝土人模温度不低于5℃。混凝土搅拌车运输混凝土前用热水清洗搅拌筒，要求预热温度不得超过40℃，以使搅拌筒温度与混凝土温度相同。且用保温材料将运输混凝土的容器包裹起来，尽量减少混凝土运输时间，减少混凝土施工过程中的热量损失。混凝土人模前。应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量等工作指标：只有性能满足设计或配合比要求的混凝土才能够人模浇筑，保证混凝土拌和物的人模温度不得低于5℃。
4、冷却管布置
采用Φ40mm焊接钢管做冷却管.沿厚度方向共设置4层，层与层之间间隔1.0m，冷却管分别距承台地面0.75m、1.75m、2.75m、3.75m，冷却管进出水口都设在承台顶面，采用PVC管竖向接出。在浇筑过程中通循环水，冷却并降低承台内部温度。
5、混凝土养护
由于本工程所在地昼夜温差较大，在夜间养护时为确保混凝土表面与外界环境的温差小于20℃。夜间要用篷布将围堰与模板之间的间隔上面全部盖起来，用于围堰与承台之间进行蓄热养生，根据天气情况增设一些辅助加热设施。在养护期间混凝土的内部温度不宜超过60℃，最高不得超过65℃。保温养护的时间不得少于7d，在混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的内部与表层温差和降温速率进行监测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。
四、结论
大体积混凝土结构裂缝预防和控制是一项系统工程，必须从材料、施工和维护方面综合解决。材料配置，施工组织方面，要科学组织，合理安排，确保大体积混凝土的质量，严格按照施工规范，施工操作规程操作，不断改进操作工艺，加强养护，以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生，将工程裂缝损害控制到最小程度。
参考文献：
[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社.2009.
[2]赵文觉，赵维汉.大体积混凝土水化热的控制方法及效果[J].公路，20102）：131—133.
[3]陈仲先，汤雷.大型桥梁中大体积混凝土的温度控制[J].桥梁建设，2011（1）：14—16.
[4]钟宁，许长城，周志祥，等.斜拉桥主塔承台大体积混凝土施工水化热分析[J].公路，2011（1）：89—92.