大体积混凝土施工的温度控制

江西科技师范学院学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｘｉＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ａｕｇ．，２００５Ｎｏ．４

大体积混凝土施工的温度控制

吴

琛，陈水生，李锦华

３３００１３）

（华东交通大学，江西南昌

摘

要：该文介绍南昌生米大桥主跨承台大体积混凝土温度控制措施。实践表明，承台大体积混凝土温控措施取

得了较好的效果。

关键词：大体积混凝土；水化热；承台；温度控制中图分类号：ＴＵ７４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７－３５５８（２００５）０４－００８０－０３

前言１、

随着我国大规模经济建设的开展，桥梁工程得到了迅速发展。其中大体积混凝土施工是桥梁施工中令人关注的一个课题，目前我国还无一确切的定义。大体积混凝土施工的关键就是实行温度控制，防止混凝土的开裂。南昌生米大桥３０、３１、３２号墩主跨桥墩承台结构尺寸长×宽×高为５５．６ｍ×１４．２ｍ×

不大。第三阶段混凝土完全冷却以后的运行时期。温度应力主要是外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的残余应力相叠加。温控措施３、

在大体积混凝土结构中一旦出现大的裂缝，要通过修补以恢复结构的整体性实际上是很困难的。因此，对于大体积混凝土结构的裂缝，应以预防为主。裂缝问题牵涉因素较多，但是严格控制混凝土施工温度是防止裂缝最重要的措施。根据对混凝土温度应力的分析，我们主要从以下几个方面来控制承台混凝土施工温度。

４．５ｍ，混凝土总方量约一万方，混凝土强度等级为Ｃ４０，属大体积混凝土施工。因此，必须实行温度控

制，以防止混凝土开裂。混凝土温度应力的分析２、

混凝土温度应力来源于混凝土受约束时热变化而导致的体积变化，在大体积混凝土中，水泥因水化而发热，热量从表面散发，所以在混凝土中产生温度梯度，由此温度梯度导致的应力高达足以使大体积混凝土内部产生贯通性裂缝。温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：第一阶段自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约３０天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土上弹性模量的急变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。第二阶段自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到温度稳定时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化

收稿日期：２００５－０３－１０作者简介：吴琛（１９７８－），男，华东交通大学在读硕士研究生。３．１降低水泥水化热。水泥水化热是由水泥和水起

水化反应所产生的，主要取决于水泥的矿物组成、用量和放热速率。因此我们应尽可能选择低水化热的水泥，并且在保证混凝土强度的前提下，减少水泥的用量。在具体施工中，我们采用４２５＃矿渣水泥，较普通水泥的水化热低２５－３０％，属中低热水泥。另外还在混凝土内掺入一定数量的煤灰外掺料。由于粉煤灰具有一定的活性，不但可以替代部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球形，具有“滚珠效应”而起润滑作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土要求０．３１５毫米以下细粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热。表１为掺入磨细粉煤灰对水泥水化热的影响比较。

２００５年

表１

水泥品种

吴琛，陈水生，李锦华：大体积混凝土施工的温度控制

８１

掺入磨细粉煤灰对水泥水化热的影响

粉煤灰掺量（％）

水化热（ｋｊ／ｋｇ）

施工中被广泛采用。冷却管采用外径４２毫米，壁厚

３．５毫米的钢管，使其既有一定的强度，又有良好的

７ｄ２７５．４１２４９．５

１ｄ１６８．０２１３５．０２

３ｄ２３９．２３２０２．３４

导热性能。每个承台冷却管共有五层，每层冷却管有四个进水口，八个出水口。冷却管在混凝土浇筑前安装好（在混凝土浇筑前进行水密性试验），通过有压力冷水循环散发混凝土的水泥水化热。每层冷却管的循环水在混凝土浇筑时即开始通水。同时，加循环水时应注意，由于加水时混凝土内部的温度正值急剧上长期，为防止产生过大的拉应力，应控制水与混凝土的温度差不能太大，其差值不能大于

４２５＃矿渣水泥

０１５

３．２降低混凝土出机口温度。混凝土出机口温度是

指混凝土的拌和、运输至模板内的温度。降低出机口温度的措施主要是对原材料进行预冷。根据试验室选定的Ｃ４０级混凝土配合比和对气象资料的分析，我们可以求得混凝土的理论入模温度，结果见下表２。

表２

原材料试验表

材料名称重量／ｋｇ比热／ｋｊ・・ｋｇ℃－１比热／ｋｊｋｇ℃－１温度℃热量／ｋｊ水泥碎石砂子

２５℃。

混凝土分层浇注要确保混凝土３．４混凝土的浇注。

浇注时交接带不超过初凝时间，混凝土初凝前接搓

３７４５４７２５

１４８４１４６６８３２３１９５１７２７３１０１９９２

４７７．５１２３５５８７．５

０．８４０．８４０．８４４２

４０１．１１０３７．４４９３．５６９０．９２６２２．９

（最长不超过５ｈ）不出现施工冷凝缝。如果按传统

的水平分层（３００ｍｍ／层）的浇注方法，混凝土浇注时，交接带将超过初凝时间，上层混凝土覆盖下层混凝土时，下层混凝土已出现初凝。所以我们采用了按为了验证１∶１∶７坡度斜面分层，见图１。７坡度斜面分

层浇注混凝土是否会产生混凝土离析现象，在施工现场按比例做了一个小的模拟试验，混凝土的配合比按选定的配合比，坍落度按１８０ｍｍ计。得出结论是：混凝土从高处向低处流速缓慢，并没有发现离析现象。

拌合用水１６４．５合计备

注

入模温度＝∑热量／∑热当量＝１０１９９２／２６６２．９＝３８．９℃在具体操作中我们对原材料进行如下措施：

①骨料降温。在使用前用较低温度的井水喷淋

骨料使之温度降低。

②使用低温水。取地下温度较低的井水用于混

凝土的拌合用水。

③水泥防热。拌合站的水泥棚要四周通风，保

持棚内阴凉。

④运输机具降温。混凝土运输车等在使用前均

用冷水冲洗降温。

⑤浇注混凝土前用冷水冲洗接触混凝土的钢

筋、模板，使其温度降低。

通过上述措施后，使砂的温度从４０℃降到２６℃，碎石的温度从４２℃降到２５℃，水泥从３１℃降到２９℃，实测混凝土的入模温度为２６．５℃，较计算降低了

图１

３．５混凝土的养护。大体积混凝土容易出现裂缝，

其主要原因在于混凝土中心与混凝土表面及外部环境温度梯度过大，由此产生的温度应力超过混凝土内外的约束力因素。为减小温度梯度，在混凝土未初凝前进行二次抹压，覆盖一层塑料膜，在塑料薄膜上方加盖一层草袋子，每天均匀洒水湿润。待冷却循环水开通后第二天（即混凝土养护的第三天），利用冷却循环水管的出水，向混凝土表面的塑料膜上灌入３００ｍｍ厚的循环温水，水温为４４．７℃，大气温度为３３℃，混凝土表层温度在４３℃左右。提高养护水的温度是为了减少混凝土表面与水及大气之

１２．４℃。

此外，环境气温对混凝土的预冷效果影响较大。在夏季施工时，应避开中午时间，尽量选在夜间施工。

３．３水管冷却。水管冷却是从散发混凝土内部温度

的角度出发，即在混凝土内部预埋冷却管，通入低温水，以此带走部分热量，降低混凝土内部最高温度。水管冷却的方法由于它的适用性和灵活性以及能够降低整个结构内部温度，所以在大体积混凝土８２

江西科技师范学院学报２００５年

间的温差，上面再在内支撑梁上覆盖一层塑料膜（第一次混凝土浇注时），形成“内散外蓄”的保温体系，控制混凝土中心与表面及表面与环境温差在规定范围之内。

通过多方努力，南昌生米大桥主跨承台已成功完成，所有试块抗压强度等级均符合设计要求和规范要求。混凝土表面只出现少许裂缝（裂缝宽度在２毫米之内），经有关部门联合验收，质量等级达到优良。我们深深感到温度控制的复杂性及其必要性，它不仅需要设计、试验、施工、科研等部门共同协作，更需要严密的科学管理。

参考文献：

３．６其他。为了现场掌握混凝土内部温度的变化，

在混凝土内部埋设了测温元件，进行现场监控，并将观测结果用于指导施工。实践表明，测试工作很有必要，能有效地保证混凝土质量。另外，对于高温高等级的混凝土结构的拆模时间，除考虑强度外，还要考虑外界气温的影响，即拆模时混凝土内外的温差不能太大，一般应以气温与混凝土表面、混凝土表面与其内部的温差总和小于２０℃为原则。拆模后需继续挂单层麻袋洒水养护２１天。

［１］潘家峥．混凝土坝的温度控制计算［Ｍ］．上海科技出

版社，１９５９．

［２］朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制［Ｍ］．中

国电力出版社，１９９９．

４结束语

［３］叶琳昌，沈义．大体积混凝土施工［Ｍ］．中国建筑工业

出版社，１９９２．

ＯｎｔｈｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＬａｒｇｅ－ａｒｅａＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＷｕＣｈｅｎ，ＣｈｅｎＳｈｕｉｓｈｅｎｇ＆ＬｉＪｉｎｈｕａ

（ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｌａｒｇｅ－ａｒｅａｃｏｎｃｒｅｔｅｏｆｃｕｓｈｉｏｎｃａｐｏｆＮａｎｃｈａｎｇＳｈｅｎｇｍｉＢｒｉｄｇｅ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔａｂｅｔｔｅｒｒｅｓｕｌｔｈａｓｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ－ａｒｅａｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｔｈｅｈｅａｔｏｆｈｙｄｒａｔｉｏｎ；ｃｕｓｈｉｏｎｃａｐ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第７９页）

ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｈｉｃｋＰｌａｔｅ

ＣｏｎｖｅｒｔｉｎｇＬａｙｅｒｉｎＨｉｇｈＢｕｉｌｄｉｎｇｓ

ＪｉａｎｇＢｏ＆ＺｅｎｇＷｅｎｈａｉ

（ＪｉａｎｇｘｉＢｕｉｌｄｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００４６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；

ＪｉａｎｇｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００４６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌａｙｅｒｓｓｈｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄ．Ｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌａｙｅｒｔｙｐｅｃａｎｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｐａｐｅｒｔａｋｅｓａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇ４，ｂｕｉｌｄｉｎｇ５ａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇ６ｏｆＢｏｔａｉＶｉｎｉｓｉａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｂｒｉｅｆｌｙｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌａｙｅｒｓ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；ｐｌａｔｅｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｌａｙｅｒｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ