高温下大体积混凝土的浇筑技术
摘要：本文通过案例，分析了如何通过施工控制措施，解决一些施工上的技术难题，大体积现浇混凝土施工存在的混凝土入模温度难以控制，混凝土内外温差过大等问题得以控制。
关键词：高温；大体积；混凝土；浇筑技术
1、工程概况
海南昌江棋子湾旅游度假区基础设施工程天元溪1#桥全长238m，上部结构采用5跨变高度连续梁结构，桥梁跨径布置为：35m＋56m＋56m＋56m＋35m。主梁采用单箱四室箱型断面，腹板铅垂设置。箱梁顶面宽度为18m，底宽17m，悬臂长度为0.5m。主梁支点处梁高为4m，跨中及边支点处梁高为2m。在中横梁宽度以外12m范围内，梁高由2m变化到4m，梁高按圆曲线变化。属于大体积混凝土构筑物。
2、工程特点
2.1气温较高
昌江县地处热带边缘，属于中国典型的干湿交替的热带季风气候区。6-8月高温、多台风暴雨，典型的海洋性气候较明显。连续梁施工需在炎热的夏季进行混凝土浇筑，当时气温最高可达40℃。
2.2结构体积较大
天元溪1#桥上部结构箱梁混凝土总方量为4499m3，根据施工安排，上部结构我部分三次浇筑完成，单次混凝土浇筑接近1500 m3。
根据以上工程特点，除满足混凝土强度和耐久性等要求外，关键施工确保混凝土的工作性能，控制混凝土结构的最高温升及内外温差，防止结构出现有害裂缝。
3、施工技术
3.1高温下混凝土施工特点
在高温下拌合和浇筑混凝土，水分蒸发快，诸多原因引起坍落度损失，难以保证所设计的坍落度，易降低混凝土的强度、抗渗和耐久性。掺用减水剂的混凝
土，温度高气泡易挥发，降低其含气量，且变得不稳定，空气量难于控制，使混凝土坍落度的控制变得较为困难。由于夏季温度高，水泥水化反应加快，混凝土凝结较快，施工操作时间变短，容易因捣固不良造成蜂窝、麻面以及"冷缝"等质量问题。
混凝土养护非常重要，如脱模后不能及时浇水养护，混凝土脱水将影响水化反应的正常进行，不仅降低强度，而且加大混凝土收缩，易出现干缩裂缝。
3.2原材料选用
水泥：大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，并尽可能减少水泥用量。本工程选用了P.O42.5普通硅酸盐水泥。
细骨料：根据试验采用I级区粗砂。
粗骨料：选用粒径5-25mm连续级配石子，以减少水泥用量和混凝土收缩变形。
含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1％以内，砂的含泥量控制在2％以内。
掺合料：采用添加粉煤灰技术。项目部根据试验选定用Ⅱ级粉煤灰，在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，大大降低了混凝土前3天的水化热。
外加剂：掺加聚羧酸系高效减水剂。外加剂的掺入可以改善大体积混凝土的性能。高减水率，可以在保持坍落度不变的情况下，大幅度减少水泥用量，缓凝剂可延缓水泥水化的速率，防水化热过于集中，使混凝土内部早期温升大幅减慢。
3.3原材料温度控制
针对混凝土在高温下施工特点和诸多不利因素，首先在混凝土原材料方面应采取必要的防护措施，以保证混凝土的质量。
3.3.1在保证原材料质量合格的前提下必须对其进行遮阳或降温处理，以便降低原材料进入搅拌机的温度。
3.3.2在砂石料储料场搭设凉棚以防止太阳直晒，并对凉棚进行洒水降温，必要时在拌合混凝土前2小时采用井水对石子进行喷雾降温（砂子除外）。
3.3.3水泥进场温度不应超过70℃，否则待温度降低后才能入罐。水泥在进入搅拌机时温度不宜大于40℃，同时在水泥运输及存储过程中应防止水泥升温。严禁使用刚进场的高温水泥。
3.3.4要求材料供应商根据夏季施工的特点调整材料参数。例如降低水泥中对水化热影响较大的C3A含量，延长减水剂缓凝时间等措施。
3.3.5拌合用水（蓄水池）应防止被太阳直晒，必要时采取加设制冷装置、向水中投入碎冰或喷液氮等冷却措施。
3.4施工前的准备工作
3.4.1在炎热气候条件下浇筑混凝土时，应尽量避免当日的最高温度时间浇筑，最好放在每天早晨6点前和下午5点钟以后，以此控制混凝土内外温差要求，同时要求配备足够的人力、设备和机具，以便及时应付预料不到的不利情况。
3.4.2根据测量记录的原材料温度估算混凝土拌合料温度，切实采取有效降温措施。
3.4.3准确测定骨料含水率，特别是骨料采取喷水降温措施时应增加含水率测定频次。根据骨料含水率换算施工配合比指导拌合站计量、拌合。
3.4.4对与混凝土接触到的基础、模板等，施工前应洒水湿润，降低表面温度，但应防止模板蓄水，混凝土入模前模板及钢筋温度不得超过35℃。
3.5混凝土的搅拌及运输
3.5.1搅拌站采取遮阳降温措施，在满足混凝土和易性的前提下尽量缩短搅拌时间。
3.5.2严格按照施工配料单进行计量拌合，当混凝土不能满足要求时应由试验员重新测量并计算施工配合比，严禁其它人员擅自更改配料。
3.5.3首盘混凝土出机后应及时对拌合物的坍落度、含气量、出机温度等进行测定，判定是否满足要求，指导下盘混凝土的搅拌。
3.5.4混凝土运输车车罐应涂刷白色油漆，尽量缩短混凝土运输时间。当太阳直射时，混凝土运输车外壳要洒水降温。
3.5.5运输混凝土过程中宜慢速搅拌混凝土，严禁在运输过程中加水搅拌。
3.6混凝土的浇筑过程中的控制
3.6.1备足施工设备，保证混凝土浇筑的连续性，在满足规范要求的时间内
尽量缩短混凝土的浇筑时间。
3.6.2加强浇筑过程中的温度观测，使实测的温差小于规定允许的温差，尽量减少由于温差引起的混凝土开裂。
3.6.3混凝土入模温度不得大于30℃，当周围环境温度高于混凝土入模温度时，要提高浇筑速度，尽量缩短混凝土运输时间和运输车暴晒时间，同时混凝土输送泵管用麻袋覆盖，并及时洒水降温；
3.6.4混凝土浇筑应按一定厚度、顺序和方向分层进行，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。
3.6.5混凝土浇筑应连续进行，当因故间歇时，其间歇时间宜短。夏季施工时，允许间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水胶比、和外加剂类型等条件通过试验确定。
3.6.6气温较高时应经常测定混凝土坍落度的损失情况，以调整运输、滞留时间及采取其它特殊措施。
3.6.7夏季为了便于施工，一般坍落度都要求比较大，过振会将水泥浆、砂浆、粗骨料从上层至下层分布，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下极易产生收缩变形裂缝。因此，在混凝土浇筑过程中，不应集中布料，应采用分散布料，然后用工具将混凝土基本扒平，严禁用振捣棒将混凝土推平，接着进行梅花式振捣，严禁振动棒四处乱甩，振捣棒插入的点与点之间，应相距40cm左右。
3.6.8振动棒要垂直的直上直下，而且操作振动棒时要使振动棒快插慢拔，对于夏季坍落度较大的混凝土，振捣时间不宜超过15s；严禁振动棒插入混凝土中后任其振捣，不理不问；振捣均匀密实，以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均布为基准，使混凝土不下沉，不冒气泡，泛浆，表面平坦。
3.6.9高温条件下浇筑混凝土时，在高温、太阳暴晒、大风等天气时，浇筑后应立即用塑料膜或彩条布覆盖，避免发生混凝土表面硬结。必要时应采取遮阳、挡风措施。
3.7混凝土的养护及拆模
高温下浇筑的混凝土，如养护不当，会造成混凝土强度降低或表面出现塑性收缩裂缝等，因此，必须加强混凝土的的养护。
3.7.1在高温和干燥的天气下，大流动性混凝土的表面水分极易蒸发，失水过快易产生表面裂缝，如养护不及时不但降低强度，有些缝向深度发展直至贯穿。所以保湿养护是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施，能使混凝土抗拉强度及早生成，来抵抗随后将产生的拉应力，较好地防止混凝土裂缝的产生。
3.7.2在表面处理作业完成后及时进行养护，做到建立专人养护，随抹随盖，当混凝土表面没有浮水，能经住手指轻压，就可以开始覆盖并洒水保湿养护，终凝后即浇水养护，夜间也不间断连续进行，避免干湿交替，保持潮湿状态至少7天。在炎热、干燥伴有大风的时候，必须保证混凝土表面处于充分的湿润。
3.7.3混凝土带模养护期间芯部温度应小于60℃，最大不得超过65℃，养护用水温度和混凝土表面温度之差不得大于15℃，拆除保温措施及拆除模板时应确保内部温度与表层温度之差、表层温度与环境温度之差不大于20℃（墩台、梁体混凝土不得大于15℃），混凝土内部开始降温前不得拆模；大风或气温急剧变化时不宜拆模，如需拆模，需采取挡风、隔热措施，防止混凝土产生过大温差应力；混凝土拆模时强度及龄期必须满足规范要求。
3.7.4混凝土拆除模板的同时应对构件进行包裹养护，并采取适当的隔热措施，防止混凝土产生过大的温差应力。
3.7.5混凝土养护期间，应对构件采取合理的测温方式进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度、环境温度及相对湿度等参数，严格控制混凝土的内外温差满足要求。
4、降温管道的布设
大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此变形的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属于有害裂缝。
因此在主墩横隔梁中提前埋设循环水降温管，降温管采用直径为5cm的钢管，共布置两层，等间距布置，两层降温管连通，只设1个进水口和1个出水口，进出水口均引至梁顶，横隔梁浇筑过程中冷却管的进水口接水泵抽水降温。
因降温管内采用整体循环水系统，因此管内温度可不用验算，但根据出水口的温度和监测的温度及时调整出水流量的大小来控制其砼内部温度，以便对表面的保温措施（加减草袋）加以调整，保证混凝土内部梯度及混凝土表面温差小于25℃。
在混凝土施工完毕后7-10天，待温度降低至安全温度时， 对混凝土内部循环水降温管管孔进行高压注浆处理。
5、结论
本文通过改进，避免了结构出现温度裂缝和施工裂缝。梁体质量验收达到合格以上，为后续高温下大体积混凝土施工提供了一套较为完整的施工工艺和质量控制技术。
参考文献：
[1]章宏伟.大跨度预应力混凝土桥梁挂篮法悬臂浇筑技术控制[J].建筑施工，2005（10）：53-54.
[2]路冬冬，王海霞.浅究建筑工程施工混凝土浇筑技术[J].建筑知识：学术刊，2014（B10）：417-417.
高温下大体积混凝土的浇筑技术
摘要：本文通过案例，分析了如何通过施工控制措施，解决一些施工上的技术难题，大体积现浇混凝土施工存在的混凝土入模温度难以控制，混凝土内外温差过大等问题得以控制。
关键词：高温；大体积；混凝土；浇筑技术
1、工程概况
海南昌江棋子湾旅游度假区基础设施工程天元溪1#桥全长238m，上部结构采用5跨变高度连续梁结构，桥梁跨径布置为：35m＋56m＋56m＋56m＋35m。主梁采用单箱四室箱型断面，腹板铅垂设置。箱梁顶面宽度为18m，底宽17m，悬臂长度为0.5m。主梁支点处梁高为4m，跨中及边支点处梁高为2m。在中横梁宽度以外12m范围内，梁高由2m变化到4m，梁高按圆曲线变化。属于大体积混凝土构筑物。
2、工程特点
2.1气温较高
昌江县地处热带边缘，属于中国典型的干湿交替的热带季风气候区。6-8月高温、多台风暴雨，典型的海洋性气候较明显。连续梁施工需在炎热的夏季进行混凝土浇筑，当时气温最高可达40℃。
2.2结构体积较大
天元溪1#桥上部结构箱梁混凝土总方量为4499m3，根据施工安排，上部结构我部分三次浇筑完成，单次混凝土浇筑接近1500 m3。
根据以上工程特点，除满足混凝土强度和耐久性等要求外，关键施工确保混凝土的工作性能，控制混凝土结构的最高温升及内外温差，防止结构出现有害裂缝。
3、施工技术
3.1高温下混凝土施工特点
在高温下拌合和浇筑混凝土，水分蒸发快，诸多原因引起坍落度损失，难以保证所设计的坍落度，易降低混凝土的强度、抗渗和耐久性。掺用减水剂的混凝
土，温度高气泡易挥发，降低其含气量，且变得不稳定，空气量难于控制，使混凝土坍落度的控制变得较为困难。由于夏季温度高，水泥水化反应加快，混凝土凝结较快，施工操作时间变短，容易因捣固不良造成蜂窝、麻面以及"冷缝"等质量问题。
混凝土养护非常重要，如脱模后不能及时浇水养护，混凝土脱水将影响水化反应的正常进行，不仅降低强度，而且加大混凝土收缩，易出现干缩裂缝。
3.2原材料选用
水泥：大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，并尽可能减少水泥用量。本工程选用了P.O42.5普通硅酸盐水泥。
细骨料：根据试验采用I级区粗砂。
粗骨料：选用粒径5-25mm连续级配石子，以减少水泥用量和混凝土收缩变形。
含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1％以内，砂的含泥量控制在2％以内。
掺合料：采用添加粉煤灰技术。项目部根据试验选定用Ⅱ级粉煤灰，在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，大大降低了混凝土前3天的水化热。
外加剂：掺加聚羧酸系高效减水剂。外加剂的掺入可以改善大体积混凝土的性能。高减水率，可以在保持坍落度不变的情况下，大幅度减少水泥用量，缓凝剂可延缓水泥水化的速率，防水化热过于集中，使混凝土内部早期温升大幅减慢。
3.3原材料温度控制
针对混凝土在高温下施工特点和诸多不利因素，首先在混凝土原材料方面应采取必要的防护措施，以保证混凝土的质量。
3.3.1在保证原材料质量合格的前提下必须对其进行遮阳或降温处理，以便降低原材料进入搅拌机的温度。
3.3.2在砂石料储料场搭设凉棚以防止太阳直晒，并对凉棚进行洒水降温，必要时在拌合混凝土前2小时采用井水对石子进行喷雾降温（砂子除外）。
3.3.3水泥进场温度不应超过70℃，否则待温度降低后才能入罐。水泥在进入搅拌机时温度不宜大于40℃，同时在水泥运输及存储过程中应防止水泥升温。严禁使用刚进场的高温水泥。
3.3.4要求材料供应商根据夏季施工的特点调整材料参数。例如降低水泥中对水化热影响较大的C3A含量，延长减水剂缓凝时间等措施。
3.3.5拌合用水（蓄水池）应防止被太阳直晒，必要时采取加设制冷装置、向水中投入碎冰或喷液氮等冷却措施。
3.4施工前的准备工作
3.4.1在炎热气候条件下浇筑混凝土时，应尽量避免当日的最高温度时间浇筑，最好放在每天早晨6点前和下午5点钟以后，以此控制混凝土内外温差要求，同时要求配备足够的人力、设备和机具，以便及时应付预料不到的不利情况。
3.4.2根据测量记录的原材料温度估算混凝土拌合料温度，切实采取有效降温措施。
3.4.3准确测定骨料含水率，特别是骨料采取喷水降温措施时应增加含水率测定频次。根据骨料含水率换算施工配合比指导拌合站计量、拌合。
3.4.4对与混凝土接触到的基础、模板等，施工前应洒水湿润，降低表面温度，但应防止模板蓄水，混凝土入模前模板及钢筋温度不得超过35℃。
3.5混凝土的搅拌及运输
3.5.1搅拌站采取遮阳降温措施，在满足混凝土和易性的前提下尽量缩短搅拌时间。
3.5.2严格按照施工配料单进行计量拌合，当混凝土不能满足要求时应由试验员重新测量并计算施工配合比，严禁其它人员擅自更改配料。
3.5.3首盘混凝土出机后应及时对拌合物的坍落度、含气量、出机温度等进行测定，判定是否满足要求，指导下盘混凝土的搅拌。
3.5.4混凝土运输车车罐应涂刷白色油漆，尽量缩短混凝土运输时间。当太阳直射时，混凝土运输车外壳要洒水降温。
3.5.5运输混凝土过程中宜慢速搅拌混凝土，严禁在运输过程中加水搅拌。
3.6混凝土的浇筑过程中的控制
3.6.1备足施工设备，保证混凝土浇筑的连续性，在满足规范要求的时间内
尽量缩短混凝土的浇筑时间。
3.6.2加强浇筑过程中的温度观测，使实测的温差小于规定允许的温差，尽量减少由于温差引起的混凝土开裂。
3.6.3混凝土入模温度不得大于30℃，当周围环境温度高于混凝土入模温度时，要提高浇筑速度，尽量缩短混凝土运输时间和运输车暴晒时间，同时混凝土输送泵管用麻袋覆盖，并及时洒水降温；
3.6.4混凝土浇筑应按一定厚度、顺序和方向分层进行，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。
3.6.5混凝土浇筑应连续进行，当因故间歇时，其间歇时间宜短。夏季施工时，允许间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水胶比、和外加剂类型等条件通过试验确定。
3.6.6气温较高时应经常测定混凝土坍落度的损失情况，以调整运输、滞留时间及采取其它特殊措施。
3.6.7夏季为了便于施工，一般坍落度都要求比较大，过振会将水泥浆、砂浆、粗骨料从上层至下层分布，这样混凝土表面的水泥浆在下层砂浆和石子的约束下极易产生收缩变形裂缝。因此，在混凝土浇筑过程中，不应集中布料，应采用分散布料，然后用工具将混凝土基本扒平，严禁用振捣棒将混凝土推平，接着进行梅花式振捣，严禁振动棒四处乱甩，振捣棒插入的点与点之间，应相距40cm左右。
3.6.8振动棒要垂直的直上直下，而且操作振动棒时要使振动棒快插慢拔，对于夏季坍落度较大的混凝土，振捣时间不宜超过15s；严禁振动棒插入混凝土中后任其振捣，不理不问；振捣均匀密实，以观察粗骨料在混凝土的各个层面上能均布为基准，使混凝土不下沉，不冒气泡，泛浆，表面平坦。
3.6.9高温条件下浇筑混凝土时，在高温、太阳暴晒、大风等天气时，浇筑后应立即用塑料膜或彩条布覆盖，避免发生混凝土表面硬结。必要时应采取遮阳、挡风措施。
3.7混凝土的养护及拆模
高温下浇筑的混凝土，如养护不当，会造成混凝土强度降低或表面出现塑性收缩裂缝等，因此，必须加强混凝土的的养护。
3.7.1在高温和干燥的天气下，大流动性混凝土的表面水分极易蒸发，失水过快易产生表面裂缝，如养护不及时不但降低强度，有些缝向深度发展直至贯穿。所以保湿养护是防止混凝土产生塑性收缩变形裂缝的根本措施，能使混凝土抗拉强度及早生成，来抵抗随后将产生的拉应力，较好地防止混凝土裂缝的产生。
3.7.2在表面处理作业完成后及时进行养护，做到建立专人养护，随抹随盖，当混凝土表面没有浮水，能经住手指轻压，就可以开始覆盖并洒水保湿养护，终凝后即浇水养护，夜间也不间断连续进行，避免干湿交替，保持潮湿状态至少7天。在炎热、干燥伴有大风的时候，必须保证混凝土表面处于充分的湿润。
3.7.3混凝土带模养护期间芯部温度应小于60℃，最大不得超过65℃，养护用水温度和混凝土表面温度之差不得大于15℃，拆除保温措施及拆除模板时应确保内部温度与表层温度之差、表层温度与环境温度之差不大于20℃（墩台、梁体混凝土不得大于15℃），混凝土内部开始降温前不得拆模；大风或气温急剧变化时不宜拆模，如需拆模，需采取挡风、隔热措施，防止混凝土产生过大温差应力；混凝土拆模时强度及龄期必须满足规范要求。
3.7.4混凝土拆除模板的同时应对构件进行包裹养护，并采取适当的隔热措施，防止混凝土产生过大的温差应力。
3.7.5混凝土养护期间，应对构件采取合理的测温方式进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度、环境温度及相对湿度等参数，严格控制混凝土的内外温差满足要求。
4、降温管道的布设
大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此变形的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属于有害裂缝。
因此在主墩横隔梁中提前埋设循环水降温管，降温管采用直径为5cm的钢管，共布置两层，等间距布置，两层降温管连通，只设1个进水口和1个出水口，进出水口均引至梁顶，横隔梁浇筑过程中冷却管的进水口接水泵抽水降温。
因降温管内采用整体循环水系统，因此管内温度可不用验算，但根据出水口的温度和监测的温度及时调整出水流量的大小来控制其砼内部温度，以便对表面的保温措施（加减草袋）加以调整，保证混凝土内部梯度及混凝土表面温差小于25℃。
在混凝土施工完毕后7-10天，待温度降低至安全温度时， 对混凝土内部循环水降温管管孔进行高压注浆处理。
5、结论
本文通过改进，避免了结构出现温度裂缝和施工裂缝。梁体质量验收达到合格以上，为后续高温下大体积混凝土施工提供了一套较为完整的施工工艺和质量控制技术。
参考文献：
[1]章宏伟.大跨度预应力混凝土桥梁挂篮法悬臂浇筑技术控制[J].建筑施工，2005（10）：53-54.
[2]路冬冬，王海霞.浅究建筑工程施工混凝土浇筑技术[J].建筑知识：学术刊，2014（B10）：417-417.