摘要：本文通過對某大橋承臺的溫度場初步的計算，揭示大體積混凝土結構的水化熱的溫度場分布情況，同時結合工程實際，介紹了大體積混凝土結構的溫度控制技術。
　　關健詞：大體積承臺，水化熱，防裂技術，分層澆筑
　　1工程概況
　　某大橋主橋為獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，此橋39＃主墩采用16根直徑250cm，深35米鉆孔灌注樁基礎及鋼筋混凝土門型索塔，樁頂上設置鋼筋混凝土承臺；該主墩承臺采用啞鈴型布置，兩邊平面尺寸分別為19m×19m，厚度6m，中間連接系梁尺寸為31×8m×6m。
　　主墩承臺施工采用鋼板樁圍堰法施工。采用不排水開挖，設置兩道內支撐梁，承臺底面以下有2m厚C20水下封底混凝土，平面分三次進行。承臺及系梁混凝土采用C30混凝土沿高度方向分兩次澆筑，分別為2.2m和3.8m。采用大體積混凝土施工方法施工，每次澆筑C30混凝土2134m3、3686m3。
　　2溫度場初步計算
　　參考《施工計算手冊》對該承臺進行計算：
　　⑴混凝土水化熱絕熱溫升。
　　
　　─齡期混凝土絕熱溫升（℃）
　　─每立方米混凝土水泥用量（）
　　─水泥水化熱量（此處取）
　　─混凝土比熱此處取
　　─混凝土質量密度
　　─經驗系數，此處取0.384
　　帶入各個數值,分別對承臺兩層進行計算得下表
　　表1結構水化熱絕熱溫升
　　混凝土齡期t(d) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
　　T(t) 7.65 12.86 16.41 18.83 20.47 21.60 22.36 22.88 23.23 23.48
　　混凝土齡期t(d) 11 12 13 14 15 18 21 24 28 30
　　T(t) 23.64 23.75 23.83 23.88 23.92 23.97 23.98 23.99 23.99 23.99
　　圖1結構水化熱絕熱溫升曲線
　　
　　⑵混凝土內部實際最高溫度。
　　
　　─混凝土內部中心最高溫度（℃）
　　─混凝土的澆注入模溫度，此處取30℃
　　─齡期混凝土絕熱溫升（℃）
　　─不同澆注厚度，不同齡期溫降系數
　　查表計算得不同齡期澆注厚度的溫降系數
　　表2不同齡期溫降系數
　　混凝土齡期t(d) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
　　塊厚2.2m 0.2725 0.4241 0.5066 0.5465 0.5598 0.5571 0.5447 0.5263 0.5049 0.4820
　　塊厚3.8m 0.2870 0.4592 0.5626 0.6221 0.6532 0.6667 0.6688 0.6635 0.6540 0.6420
　　混凝土齡期t(d) 11 12 13 14 15 18 21 24 28 30
　　塊厚2.2m 0.4586 0.4355 0.4129 0.3910 0.3702 0.3134 0.2651 0.2243 0.1796 0.1608
　　塊厚3.8m 0.6284 0.6143 0.6000 0.5856 0.5715 0.5316 0.4952 0.4623 0.4229 0.4048
　　表3不同澆注塊厚度不同齡期內部平均溫度表
　　混凝土齡期t(d) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
　　Tmax(塊厚2.2m) 32.08 35.45 38.31 40.29 41.46 42.03 42.18 42.04 41.73 41.32
　　Tmax(塊厚3.8m) 32.20 35.91 39.23 41.71 43.37 44.40 44.95 45.18 45.19 45.07
　　混凝土齡期t(d) 11 12 13 14 15 18 21 24 28 30
　　Tmax(塊厚2.2m) 40.84 40.34 39.84 39.34 38.85 37.51 36.36 38.38 34.31 33.86
　　Tmax(塊厚3.8m) 44.86 44.59 44.30 43.98 43.67 42.74 41.88 41.09 40.15 39.71
　　圖2不同澆注塊厚度不同齡期內部平均溫度
　　
　　⑶混凝土表面中心溫度。
　　
　　
　　
　　
　　─齡期混凝土表面溫度（℃）
　　─齡期大氣平均溫度（℃）取30℃
　　─混凝土計算高度（m）
　　─混凝土實際高度（m）
　　─混凝土虛高度（m）
　　─混凝土導熱系數，取
　　─折減系數0.666
　　─模板及保溫層傳熱系數，此處取
　　─齡期混凝土內最高溫度與外界氣溫之差（℃）。
　　表4不同澆注塊厚度不同齡期表面中心平均溫度表
　　混凝土齡期t(d) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
　　Tb(t)(塊厚2.2m) 30.55 31.43 32.18 32.70 33.00 33.15 33.19 33.15 33.07 32.96
　　Tb(t)(塊厚3.8m) 30.35 30.91 31.38 31.71 31.90 32.00 32.02 32.00 31.95 31.88
　　混凝土齡期t(d) 11 12 13 14 15 18 21 24 28 30
　　Tb(t)(塊厚2.2m) 32.84 32.71 32.58 32.45 32.32 31.97 31.67 31.47 31.13 31.01
　　Tb(t)(塊厚3.8m) 31.80 31.72 31.63 31.55 31.47 31.25 31.06 30.89 30.71 30.64
　　圖3不同澆注塊厚度不同齡期表面中心平均溫度圖
　　
　　⑷水化熱溫度場分布基本規律。
　　因為混凝土在拌合的過程中，化學反應是放熱的過程，整個結構會有溫度的升高，而各個部位的散熱的條件不一樣，造成混凝土結構各個部位的溫度差，混凝土的內外溫差引起自約束，主要產生表面裂縫，而平均降溫差則引起外約束，其是產生貫穿性裂縫的主要原因。因此《大體積混凝土施工規范》對大體積混凝土溫控指標提出了要求。
　　根據上述計算結果，可以初步得出混凝土自澆筑后因水化熱和散熱的作用，在不同體積，不同澆筑厚度，不同散熱條件下，隨著養護齡期的變化，混凝土內部平均溫度的變化將由升后再轉降，一般大體積混凝土溫升高峰將出現在5～10d左右，護保溫保濕期宜維持7～10d為宜。澆筑平(截)面相同，隨著澆筑厚度增加，其溫升高峰亦隨之延后和升高，在計算中為了簡化計算過程，養護溫度、澆筑溫度值均采用平均值，實際施工中會有差別，施工時亦需采取相應措施。
　　3承臺溫度控制措施
　　⑴材料控制技術。
　　由以上計算公式可以看出，混凝土中水泥是水化熱的主要來源。作為大體積混凝土，本工程在混凝土原材料方面采取以下措施：
　　①水泥：選用水化熱低、安全性好的水泥，并在滿足設計強度要求的前提下，即可能的減少水泥用量，以減少水泥的水化熱；
　　②骨料：盡量選用粒徑大、級配較好的粗集料；
　　③外加劑：摻加適量的磨細粉煤灰和減水劑（“雙摻”技術），以減少水泥用量；
　　④混凝土用料搭棚遮蓋，避免日光曝曬，高溫時用冷卻水拌合，降低混凝土入倉溫度。
　　⑵施工方法控制技術。
　　水平分層澆筑，第一層2.2m，第二層3.8m，封底混凝土2m。采用分層澆注，合理分層30cm左右，適當控制混凝土的灌注速度，盡量減小新老澆筑混凝土的溫差。混凝土的入模溫度應維持在10～32℃之間。承臺混凝土施工采用推移式連續澆筑方式進行，（如圖所示）
　　水平分層斜向分段示意
　　○8
　　
　　○4○6○7
　　
　　○1○2○3○5
　　混凝土結構內部埋設冷卻水管和測溫點，通過冷卻水循環，降低混凝土內部溫度，減小內表溫差，通過測溫點測量，掌握內部各測點溫度變化，以便及時調整冷卻水的流量，控制溫差。冷卻循環水管采用黑鐵管，埋設在混凝土澆筑層的中心位置稍靠下。每層水管的進、出水口相互錯開，且出水口有調節水閥和測流量設備。冷卻水供給采用潛水泵集中供水。承臺冷卻管布置見下圖。
　　
　　⑶養護措施。
　　本工程混凝土澆筑完成，表面收漿后，盡快對混凝土進行養護，保持表面濕潤，頂面用一層塑料薄膜覆蓋，再加蓋兩層草袋養護，結構側面在模板外面包裹兩層草袋保溫。灑水養護時間為7天以上，每天灑水次數視環境濕度與溫度控制，灑水以能保證混凝土表面經常處于濕潤狀態為度。適當推遲拆模時間，拆模后，加強表面保溫、保濕養護，延緩降溫速率，防止混凝土表面干裂；灑水養護使混凝土表面保持濕潤，養護用水應符合拌合用水的要求。
　　4結語
　　本文通過對承臺混凝土水化熱溫度場的初步的計算，對比相關資料，認識溫升和混凝土各個點溫度的大致變化曲線圖。同時結合大橋主塔承臺施工的措施，對大體積混凝土結構的溫度裂縫控制計算做一小節。通過工程的實踐，可以證明以上計算公式是大致合理的，控制技術是有效的。
　　
　　參考文獻：
　　（1）江正榮。《簡明施工計算手冊》。中國建筑工業出版社，2001。
　　（2）葉琳昌，沈義。《大體積混凝土施工》。中國建筑工業出版社，1987。
　　（3）GB_50496-2009_大體積混凝土施工規范及條文說明
　　（4）朱伯芳。《大體積混凝土溫度應力與溫度控制》。中國電力出版社，1999。