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摘要：本文介绍某大桥主桥大体积混凝土施工温度控制措施，并对大体积混凝土内部温度测量数据进行整理和总结
关键词：大体积混凝土；温度；控制；施工
1工程概况
大店河大桥全长738m，引桥为16跨30m箱梁，主桥上部结构为（66＋120＋66）m预应力混凝土连续刚构，下部结构为矩形薄壁墩，墩高79m，承台为长方体，结构尺寸为（15×9.2×5）m，每个承台C30混凝土数量为690m3。
大体积混凝土在施工过程中，由于水泥水化热、外界气温、其它约束条件及混凝土收缩变形的影响，若处理不当，将会产生温度裂缝。
2温度对大体积混凝土的作用原理
水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。混凝土浇筑后，由于水泥的水化反应，在凝结和硬化阶段，温度上升。产生构件核心到混凝土表面的温度梯度。使混凝土处于一种自应力状态，外层受拉，中间受压。当拉应力超过了硬化初期混凝土较低的抗拉强度时，将产生裂缝。影响承台的施工质量。
3温度控制措施
3.1 原材料选择和配合比设计
选择水化热较低的普通硅酸盐水泥，同时掺用济源电厂Ⅱ级粉煤灰降低水泥用量及黄河UNF-2C高效减水剂，以改善混凝土性能节约水泥、降低水灰比。选用级配连续的粗骨料，细骨料采用中砂。选择最佳混凝土配合比以减少水泥用量，降低水化热峰值。坍落度可根据现场泵送情况选择较小坍落度，以利减小收缩裂纹的产生。混凝土配合比，见下表。
表1 混凝土配合比
混凝土材料用量/（Kg·m－3） 坍落度
（cm）
水泥 砂 碎石 粉煤灰 水 减水剂UNF-2C
295 792 1050 98 105 3.54 70
3.2 冷却水管布设
在浇筑过程中使用冷却水，可以减少初期由于水泥水化热所形成的高温，养护期间使用冷却水，可以控制浇筑混凝土内外温差。冷却管布设见下图所示。冷却管采用φ50钢管，利用地下水井作为冷却水。
循环冷却水：每层循环散热管各设置一个进出水水箱，每个水箱容量不小于1.5m3，管内冷却水保持一定的流速，每层水管通道流量＞1.5m3/h，使承台内部混凝土水化热均匀及时散出，以控制承台混凝土内外温差。设置散热管的该层混凝土自灌注时起，冷却管内须立即通入冷却水。采用两台水泵抽取地下水，通水24小时要换一次进出口，连续通水不少于10天。
3.3 混凝土原材料的预降温
拌和用水可采用加冰块的办法，以降低混凝土的入模温度。
3.4 养护时温度控制
采用内降外保的方法，同时控制拆模时间，拆模后侧面用挂麻袋或黑心棉淋水养护。
3.5 温度控制原则
利用实测温度通过计算的方法来预防混凝土开裂，十分繁琐。根据国内外大体积混凝土温度观测及科研成果，拟定以下温度控制原则：
⑴、混凝土中心最高温度Tmax与表面下10cm处Tb之差（Tmax－Tb）＜25℃；
⑵、混凝土表面下10cm处温度Tb与室外温度Tq之差（Tb－Tq）＜25℃；
⑶、混凝土中心最高温度Tmax与冷却水管周围5cm处温度Tc之差（Tmax－Tc）＜25℃；
4 主桥承台温度测量及控制
为了更准确有效的进行温度控制，必须掌握大体积混凝土浇筑过程后的温度场变化规律，这取决于温度监控手段是否准确、可靠。
4.1 温度测试方法
在大店河大桥主桥承台大体积混凝土施工中，采取在承台混凝土中埋设K型（NiCr－NiAL）测温传感器、在外部用DM6902数字温度仪直接读数的方法，根据电阻与温度间的相互关系，通过电阻而知相应电阻之间的温度值，为了提高测试过程中抗外界电磁场的干扰能力，热敏电阻一般采用屏蔽导线相连。测试传感器在埋设时忌与钢筋接触。混凝土覆盖传感器后开始测温。升温阶段每2小时测一次，降温阶段测试时间为4～8小时，以此同时测温时，用温度计测试并记录相对应的气温，混凝土浇筑温度，冷却水管进出水温度。
4.2 温度测点布置
测点布置：⑴、通过在中心竖轴布置一组测点，找出最大升温点；⑵、在距承台顶表面10cm和侧面附近布置两组测温点了解外界气温对混凝土温度的影响，以指导养护和拆模；⑶、在冷却水管之间和竖直方向布置两组测温点，了较冷却水管的影响范围，据此调节冷却水管的横向和纵向间距，以及控制冷却水管和混凝土之间的温差。本桥的温度测试主要是对混凝土的实际温度进行控制，防止混凝土开裂，因此测点布置较多，如下图所示：距承台底1m、2.5m、4.8m的位置布置三组温度感应器。平面位置布设15个测温点。
4.3 温度变化曲线
每一测点当混凝土浇筑至其完全覆盖后开始观测，升温期间每2h测一次，同时记录大气温度、进出水管的温度进行观测（部分记录结果详见下表），据此作出各测点的温度－时间曲线，详见下图：
K35+764大店河桥6#墩右幅大体积混凝土温度测定记录表
序号 测量时间 编号 进水温度 出水温度 气温
3＃ 7＃ 13＃
表面 中心 冷却水管处 ℃ 中间层℃ ℃
1 7月15日 8:40 29 39 32 31 33 32
2 10:40 38 41 34 32 35 34
3 12:54 39 46 38 34 39 35
4 14:53 40 53 37 34 37 36
5 17:44 42 56 36 32 36 34
6 20:53 42 61 41 31 41 29
7 23:01 43 63 46 29 45 26
8 7月16日 1:00 46 67 51 29 47 27
9 3:00 45 64 52 30 47 27
10 5:00 46 65 53 30 50 28
11 7:00 47 65 56 31 52 29
12 8:30 53 72 59 32 53 29
13 10:00 54 76 62 32 56 32
14 11:40 56 74 62 33 54 34
15 14:30 55 72 62 33 53 36
16 19:00 54 70 64 32 52 29
17 7月17日 8:30 53 72 66 28 50 29
18 12:35 52 70 64 33 48 34
19 15:40 50 69 64 34 47 32
20 18:35 49 68 68 32 45 29
21 7月18日 8:10 48 66 64 27 46 32
22 15:06 48 65 57 30 50 38
23 18:25 46 62 60 29 47 34
24 7月19日 8:00 45 60 60 32 45 33
25 10:46 47 61 59 33 45 35
26 18:55 45 60 58 31 46 32
27 7月20日 7:33 45 57 54 30 47 32
28 13:30 46 59 55 34 46 34
29 17:45 44 56 53 31 46 29
30 7月21日 7:40 45 54 51 31 43 28
31 15:20 41 53 50 33 47 32
32 7月22日 8:00 40 52 50 32 50 26
33 16:52 36 51 49 29 49 26
34 7月23日 9:45 35 49 48 30 48 29
35 7月24日 8:54 36 45 43 30 43 30
36 7月25日 7:50 35 43 43 32 43 32
（注：上條曲线为混凝土中心最高温度，下线为混凝土表面温度）
图1混凝土中心最高温度与表面温度随时间变化曲线图
（注：上条曲线为混凝土表面温度，下线为混凝土表面温度）
图2 混凝土表面温度与室外气温随时间变化曲线图
（注：上条曲线为混凝土中心温度，下线为冷却管附近混凝土温度）
图3中心温度与冷却管附近混凝土温度变化曲线图
图4进水与出水温度随时间变化曲线图
（注：系列1为进水口温度，系列2为出水口温度）
4.4测温数据分析
通过对大店河大桥6＃、7＃墩承台大体积混凝土浇筑对温度测量及收集的大量原始数据，对承台大体积混凝土场的分布和变化规律进行总结及所采取的温度控制措施有了一定的了解。通过分析，得出以下几点结论和建议：
⑴、从上述曲线变化来看，差值基本小于25℃；表明实际施工的温度控制措施满足温度控制的原则要求；
⑵、浇筑时最高温度出现在中心竖轴中间偏下位置，所以冷却水管的布置应控制在最高温度所在的平面上。根据6＃墩承台施工数据总结，对7＃墩冷却水管间距及位置进行调整，温度基本得到控制。
⑶、混凝土顶面温度和侧面温度受到外界气温的影响最大，且顶面与侧面温度基本一致，因此在养护和保温要及时，混凝土表面覆盖的麻袋和黑心棉要及时并不断的淋水养护。
⑷、分析冷却水管与测温点间距可以得出冷却水管的影响范围，从而确定冷却水管的间距为1m左右为宜。
5 结语
该桥主桥承台大体积混凝土的施工，由于严格执行温度控制措施，使得大体积承台未出现贯通裂纹，达到设计和施工规范要求，证明所制定的温度措施是成功的。
通过对大体积混凝土的施工，对大体积混凝土的温度控制有了更进一步的认识，为今后大体积混凝土施工积累了宝贵的经验。
关键词：大体积混凝土；温度；控制；施工
1工程概况
大店河大桥全长738m，引桥为16跨30m箱梁，主桥上部结构为（66＋120＋66）m预应力混凝土连续刚构，下部结构为矩形薄壁墩，墩高79m，承台为长方体，结构尺寸为（15×9.2×5）m，每个承台C30混凝土数量为690m3。
大体积混凝土在施工过程中，由于水泥水化热、外界气温、其它约束条件及混凝土收缩变形的影响，若处理不当，将会产生温度裂缝。
2温度对大体积混凝土的作用原理
水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。混凝土浇筑后，由于水泥的水化反应，在凝结和硬化阶段，温度上升。产生构件核心到混凝土表面的温度梯度。使混凝土处于一种自应力状态，外层受拉，中间受压。当拉应力超过了硬化初期混凝土较低的抗拉强度时，将产生裂缝。影响承台的施工质量。
3温度控制措施
3.1 原材料选择和配合比设计
选择水化热较低的普通硅酸盐水泥，同时掺用济源电厂Ⅱ级粉煤灰降低水泥用量及黄河UNF-2C高效减水剂，以改善混凝土性能节约水泥、降低水灰比。选用级配连续的粗骨料，细骨料采用中砂。选择最佳混凝土配合比以减少水泥用量，降低水化热峰值。坍落度可根据现场泵送情况选择较小坍落度，以利减小收缩裂纹的产生。混凝土配合比，见下表。
表1 混凝土配合比
混凝土材料用量/（Kg·m－3） 坍落度
（cm）
水泥 砂 碎石 粉煤灰 水 减水剂UNF-2C
295 792 1050 98 105 3.54 70
3.2 冷却水管布设
在浇筑过程中使用冷却水，可以减少初期由于水泥水化热所形成的高温，养护期间使用冷却水，可以控制浇筑混凝土内外温差。冷却管布设见下图所示。冷却管采用φ50钢管，利用地下水井作为冷却水。
循环冷却水：每层循环散热管各设置一个进出水水箱，每个水箱容量不小于1.5m3，管内冷却水保持一定的流速，每层水管通道流量＞1.5m3/h，使承台内部混凝土水化热均匀及时散出，以控制承台混凝土内外温差。设置散热管的该层混凝土自灌注时起，冷却管内须立即通入冷却水。采用两台水泵抽取地下水，通水24小时要换一次进出口，连续通水不少于10天。
3.3 混凝土原材料的预降温
拌和用水可采用加冰块的办法，以降低混凝土的入模温度。
3.4 养护时温度控制
采用内降外保的方法，同时控制拆模时间，拆模后侧面用挂麻袋或黑心棉淋水养护。
3.5 温度控制原则
利用实测温度通过计算的方法来预防混凝土开裂，十分繁琐。根据国内外大体积混凝土温度观测及科研成果，拟定以下温度控制原则：
⑴、混凝土中心最高温度Tmax与表面下10cm处Tb之差（Tmax－Tb）＜25℃；
⑵、混凝土表面下10cm处温度Tb与室外温度Tq之差（Tb－Tq）＜25℃；
⑶、混凝土中心最高温度Tmax与冷却水管周围5cm处温度Tc之差（Tmax－Tc）＜25℃；
4 主桥承台温度测量及控制
为了更准确有效的进行温度控制，必须掌握大体积混凝土浇筑过程后的温度场变化规律，这取决于温度监控手段是否准确、可靠。
4.1 温度测试方法
在大店河大桥主桥承台大体积混凝土施工中，采取在承台混凝土中埋设K型（NiCr－NiAL）测温传感器、在外部用DM6902数字温度仪直接读数的方法，根据电阻与温度间的相互关系，通过电阻而知相应电阻之间的温度值，为了提高测试过程中抗外界电磁场的干扰能力，热敏电阻一般采用屏蔽导线相连。测试传感器在埋设时忌与钢筋接触。混凝土覆盖传感器后开始测温。升温阶段每2小时测一次，降温阶段测试时间为4～8小时，以此同时测温时，用温度计测试并记录相对应的气温，混凝土浇筑温度，冷却水管进出水温度。
4.2 温度测点布置
测点布置：⑴、通过在中心竖轴布置一组测点，找出最大升温点；⑵、在距承台顶表面10cm和侧面附近布置两组测温点了解外界气温对混凝土温度的影响，以指导养护和拆模；⑶、在冷却水管之间和竖直方向布置两组测温点，了较冷却水管的影响范围，据此调节冷却水管的横向和纵向间距，以及控制冷却水管和混凝土之间的温差。本桥的温度测试主要是对混凝土的实际温度进行控制，防止混凝土开裂，因此测点布置较多，如下图所示：距承台底1m、2.5m、4.8m的位置布置三组温度感应器。平面位置布设15个测温点。
4.3 温度变化曲线
每一测点当混凝土浇筑至其完全覆盖后开始观测，升温期间每2h测一次，同时记录大气温度、进出水管的温度进行观测（部分记录结果详见下表），据此作出各测点的温度－时间曲线，详见下图：
K35+764大店河桥6#墩右幅大体积混凝土温度测定记录表
序号 测量时间 编号 进水温度 出水温度 气温
3＃ 7＃ 13＃
表面 中心 冷却水管处 ℃ 中间层℃ ℃
1 7月15日 8:40 29 39 32 31 33 32
2 10:40 38 41 34 32 35 34
3 12:54 39 46 38 34 39 35
4 14:53 40 53 37 34 37 36
5 17:44 42 56 36 32 36 34
6 20:53 42 61 41 31 41 29
7 23:01 43 63 46 29 45 26
8 7月16日 1:00 46 67 51 29 47 27
9 3:00 45 64 52 30 47 27
10 5:00 46 65 53 30 50 28
11 7:00 47 65 56 31 52 29
12 8:30 53 72 59 32 53 29
13 10:00 54 76 62 32 56 32
14 11:40 56 74 62 33 54 34
15 14:30 55 72 62 33 53 36
16 19:00 54 70 64 32 52 29
17 7月17日 8:30 53 72 66 28 50 29
18 12:35 52 70 64 33 48 34
19 15:40 50 69 64 34 47 32
20 18:35 49 68 68 32 45 29
21 7月18日 8:10 48 66 64 27 46 32
22 15:06 48 65 57 30 50 38
23 18:25 46 62 60 29 47 34
24 7月19日 8:00 45 60 60 32 45 33
25 10:46 47 61 59 33 45 35
26 18:55 45 60 58 31 46 32
27 7月20日 7:33 45 57 54 30 47 32
28 13:30 46 59 55 34 46 34
29 17:45 44 56 53 31 46 29
30 7月21日 7:40 45 54 51 31 43 28
31 15:20 41 53 50 33 47 32
32 7月22日 8:00 40 52 50 32 50 26
33 16:52 36 51 49 29 49 26
34 7月23日 9:45 35 49 48 30 48 29
35 7月24日 8:54 36 45 43 30 43 30
36 7月25日 7:50 35 43 43 32 43 32
（注：上條曲线为混凝土中心最高温度，下线为混凝土表面温度）
图1混凝土中心最高温度与表面温度随时间变化曲线图
（注：上条曲线为混凝土表面温度，下线为混凝土表面温度）
图2 混凝土表面温度与室外气温随时间变化曲线图
（注：上条曲线为混凝土中心温度，下线为冷却管附近混凝土温度）
图3中心温度与冷却管附近混凝土温度变化曲线图
图4进水与出水温度随时间变化曲线图
（注：系列1为进水口温度，系列2为出水口温度）
4.4测温数据分析
通过对大店河大桥6＃、7＃墩承台大体积混凝土浇筑对温度测量及收集的大量原始数据，对承台大体积混凝土场的分布和变化规律进行总结及所采取的温度控制措施有了一定的了解。通过分析，得出以下几点结论和建议：
⑴、从上述曲线变化来看，差值基本小于25℃；表明实际施工的温度控制措施满足温度控制的原则要求；
⑵、浇筑时最高温度出现在中心竖轴中间偏下位置，所以冷却水管的布置应控制在最高温度所在的平面上。根据6＃墩承台施工数据总结，对7＃墩冷却水管间距及位置进行调整，温度基本得到控制。
⑶、混凝土顶面温度和侧面温度受到外界气温的影响最大，且顶面与侧面温度基本一致，因此在养护和保温要及时，混凝土表面覆盖的麻袋和黑心棉要及时并不断的淋水养护。
⑷、分析冷却水管与测温点间距可以得出冷却水管的影响范围，从而确定冷却水管的间距为1m左右为宜。
5 结语
该桥主桥承台大体积混凝土的施工，由于严格执行温度控制措施，使得大体积承台未出现贯通裂纹，达到设计和施工规范要求，证明所制定的温度措施是成功的。
通过对大体积混凝土的施工，对大体积混凝土的温度控制有了更进一步的认识，为今后大体积混凝土施工积累了宝贵的经验。