田明明
（中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安 271000）
摘 要：北京铁路枢纽丰台站改建工程京广特大桥31#墩为29m+48m+30m连续梁主墩，墩身邻近既有铁路丰沙上行二线，与既有铁路线夹角为41°，31#承台设计为14.6m×14.6m×4m的八边形承台，本文介绍了31#八边形大体积承台的温度控制措施、通过监测结果与分析，从原材料选择、配合比设计、埋设降温冷却水管等温度控制措施，对混凝土内部温度进行控制，并及时覆盖土工布进行保温保湿养护，对承台进行裂缝检测，未发现任何温度裂缝，达到了设计与规范的要求，结果表明，对八边形大体积混凝土承台温度控制的措施是合理有效的。
关键词： 八边形大体积承台 温度控制 温度监测
中图分类号： 文献标识码：
Key technology of octagonal mass bearing platform temperature control
Tian Mingming
(China Railway 14th Bureau Group No.2 Engineering Co., Ltd. Tai'an, Shandong 271000)
Abstract: The pier 31 of Beijing Guangzhou super large bridge in Fengtai station reconstruction project of Beijing railway hub is the main pier of 29m + 48m + 30m continuous beam. The pier body is adjacent to the fengsha up second line of the existing railway. The angle between the pier body and the existing railway line is 41 degrees. The 31#bearing platform is designed as an octagonal bearing platform of 14.6m×14.6m×4m.This paper introduces the temperature control measures of the 31#octagonal mass bearing platform, and through the monitoring results and analysis, from the selection of raw materials and coordination Compared with the design, embedding cooling water pipe and other temperature control measures, the internal temperature of concrete was controlled, and the geotextile was covered in time for heat preservation and moisture conservation. The cracks of the bearing platform were detected, and no temperature cracks were found, which met the requirements of the design and specifications. The results show that the temperature control measures for octagonal mass concrete bearing platform are reasonable and effective.
Key words: octagonal large-scale cap ；temperature control；temperature monitoring
工程概况
北京铁路枢纽丰台站改建工程京广特大桥起始里程为JGDK4+179.45，终止里程为京广DK15+469.78，全长共计4350.64延米，31#墩为29m+48m+30m连续梁主墩，墩身邻近既有铁路丰沙上行二线，与既有铁路线夹角为41°，31#承台设计为14.6m×14.6m×4m的八边形承台，承台与既有线之间采用防护桩进行防护，承台环境等级为H1、L1、Y2,混凝土强度等级为C40，混凝土方量为671.26m3，31#承台位置图详见图1。
图1 31#承台位置图
2 八边形大体积承台温度裂缝理论分析及温度控制标准
2.1 温度裂缝理论分析
由于水泥的水化热作用，会引起结构物的温升，这些热量聚集在结构物内部，无论在温升、降温阶段，内部的水化热不宜散发，内部温度总是高于表面温度，由于混凝土的内部膨胀率大于表面，在内部压应力，表面拉应力作用下，当温度梯度达到一定程度时，混凝土表面就容易产生温度裂缝，因此控制混凝土承台内外温差与降温速度是承台混凝土不产生裂缝的关键。
2.2 八边形大体积承台内部最高温度计算
采用下式计算承台内部最高温度：
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式中：T0：混凝土平均入模温度为16℃；
W：每方混凝土的胶凝材料用量：（331+110×0.25）kg/m3；
θ0：水泥28d水化热为375J/g；
c：混凝土比热为0.97KJ/kg·℃；
ρ：混凝土的密度2400kg/m3；
ζ：当浇筑层厚度为4m，龄期3d时，ξ=0.74；
31＃承台中心点的最高理论温度为：Tmax=16+((331+1100.25)375/（0.972400）)×0.74=58.7℃。
2.3 温度控制标准
（1）混凝土入模温度不应大于30℃；
（2）混凝土芯部温度不宜超过60℃，最高不应大于65℃；
（3）混凝土芯部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20℃，混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d；
（4）拆模时混凝土芯部与表面、表面与环境之间的温差不应大于20℃；
3 八边形大体积混凝土承台温度控制措施
通过对大体积混凝土产生裂缝的理论分析，主要从优化混凝土配合比设计、埋设冷却水管降温、覆盖土工布保温保湿养护、控制拆模时间等几个方面来做好混凝土温度控制工作。
3.1 混凝土配合比设计
为降低水化热，同时满足混凝土抗冻、抗渗、抗腐、耐久性、泵送的要求，掺加了一定量的粉煤灰取代水泥，粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%。
掺入缓凝减水剂，改善了混凝土的和易性，减少拌合用水量，降低水胶比，推迟水泥水化热峰值出现的时间，并降低水化热峰值高度，相应的提高了同龄期混凝土的容许拉应力。
选用连续级配的粗骨料，细骨料选用中砂，粗骨料的含泥量≤1％，细骨料的含泥量≤2.5％，可提高混凝土的抗裂能力。
水泥选用北京金隅P.O42.5普通硅酸盐水泥。承台混凝土配合比详见表1：
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3.2 合理的布置散热及测温系统
3.2.1冷却水管的布置
承台冷却水管采用φ40mm、壁厚4mm的镀锌钢管，共设4层，每层冷却水管水平间距1m，每层最外冷却水管距承台边缘50cm，冷却水管竖向层距80cm，冷却水管采用钢筋骨架进行固定，冷却管每层设置一个进水口，一个出水口，均引出承台表面。冷却水管使用前进行密闭性试验，防止冷却水管在接头位置处漏水或阻塞。冷却水管使用完毕后，需压注和混凝土同标号水泥砂浆封闭，冷却水管布置图详见图2、图3、图4。
图2 冷却水管布置图 图3 冷却水管布置图
3.2.2 测温点设备
使用内埋式混凝土温度传感器进行承台混凝土温度监测，本承台为正八边形对称结构，在承台沿1/4对角线均匀布置4处测温元件，每层间距按65cm布置。用测温仪采集数据。测点布置图及测温仪详见图4、图5、图6。
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3.2.3 通水降温
大体积承台配备钢箱2个，每个钢箱装36m3水，每层冷却水管配备一台水泵，
利用水泵完成水循环，当每层冷却水管被混凝土覆盖并振捣完毕，即通水降温，单根冷却管流量不小于2.5m3/h，自混凝土浇筑开始，冷却水管中连续通冷却水15d。
3.2.4 测试频率
大体积混凝土不同龄期温度、环境气温，在浇筑混凝土后，每昼夜测4次，冷却水管进出水温度，每2h测试一次。
3.3 混凝土施工
（1）承台混凝土浇筑采用泵车泵送，浇筑工艺为分层浇筑，分层振捣，一次浇筑成型，分层浇筑厚度为40cm，分层浇筑间隔时间不超过混凝土的初凝时间，以防出现冷缝。
（2）因混凝土浇筑时间长，随着外界气温的变化不断调整水胶比，尽量使混凝土的各项性能均匀一致。
（3）为防止在承台混凝土浇筑过程中产生浮浆，造成承台表面收缩裂缝，为此安排专人负责清理施工中产生的浮浆。
（4）本承台高度为4m，将泵管穿过承台顶层钢筋深入到承台内部，保证混凝土自由下落高度小于2m。
（5）承台混凝土浇筑结束时间宜控制在晚上，防止白天气温较高使混凝土水分散失过快，造成承台表面收缩裂缝。
3.4 承台降温、养护措施
大体积混凝土承台降温与养护的目的是减少混凝土内外温差，达到承台保温和保湿的目的。
混凝土浇筑过程中，每层冷却水管被混凝土覆盖后，随即开启水泵，进行循环水降温。
承台混凝土浇筑完成，承台顶面抹平压光后及时覆盖土工布进行保温保湿养护，详见图7。
图7 覆盖土工布洒水养护
3.5 拆模时间
承台拆模时混凝土强度应达到设计要求，混凝土芯部与表面、表面与环境之间的温差不应大于20℃，混凝土芯部温度开始降温前不应拆模，大风及气温急剧变化时不应拆模。
4 温度监测结果及分析
4.1 温度监测结果
1#点竖直面上不同高度的温度-时间曲线如图8所示，1#-4#点在承台表面以下2米处的温度—时间曲线如图9所示。
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图9 1#-4#点在承台表面以下2m处的温度-时间曲线
4.2 温度监测结果分析
根据监测收集的数据对混凝土总体温度变化过程分析：混凝土浇筑后经历了一个快速的升温期，大约混凝土浇筑完成后48h，混凝土内部最高温度达到60.9℃的峰值（与理论计算的基本相符），温度的峰值持续时间较短，一般约3~5h，随后开始缓慢的降温直至稳定。
从测点的温度-时间曲线的变化规律可以发现，距离大体积混凝土承台中心点越近，温度上升的速度越快，中心点及附近的降温速度较为缓慢。因此，大体积混凝土承台温度控制的关键是控制承台中心与承台表面的温差。
自浇筑混凝土开始至拆模，承台混凝土共通水降温15d。在此期间，混凝土的内表温差保持在12.1℃~18.9℃之间，符合混凝土内外温差不大于20℃的要求。
4.3 保温效果分析
测量土工布的内外温度，具体数据详见表2：保温效果在15℃左右，土工布起到了良好的保温效果。
表2 混凝土表面与环境温度对比表
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4.4 冷却水管的降温效果
按一定的时间频率测量冷却水管的进出水温度，反映了冷却水管的降温效果，在承台混凝土内部温度达到峰值时测量的进出水温数据详见表3。
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由上表数据可得，冷却水管进出水温差在5.3℃左右，取得了良好的降温效果。
5 结论
京广特大桥31#墩八边形大体积承台混凝土开始浇筑时间为2019年4月27日23:30，结束浇筑时间为4月28日19:18，共浇筑C40砼672m3。冷却水管连续降温15天后，拆模观察：承台混凝土表面密实平整、颜色均匀、无裂缝、无蜂窝麻面、无缺棱掉角等缺陷（承台拆模后效果详见图10），证明本承台采取的降温控制措施是可行的。总结经验如下：
(1)采用P.O42.5级水泥的同时，掺入适量的粉煤灰和缓凝减水剂，可以推迟水泥水化热峰值出现的时间，并降低水化热峰值高度，相应的提高了同龄期混凝土的容许拉应力。
图10 31#承台拆模后效果
(2)大体积承台混凝土施工时，承台内部必须埋设冷却水管与温度传感器，冷却水管竖向间距80cm，水平间距1m，在降温过程中随时监测温度传感器数据，通过监测数据来控制冷却水的进出温度，进而来控制承台混凝土内外温差，使承台内外温差控制在设计范围内。
(3)当冷却管被混凝土覆盖后，随即开启水泵进行冷却水降温，在承台混凝土浇筑完成，承台表面二次收面后，覆盖土工布并洒水，进行保温保湿养护，延长承台的拆模时间，并在拆模后对承台侧面覆盖土工布并洒水养护。
参考文献
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作者简介：田明明（1987—），男，河南省焦作市博爱县人，工程师，主要从事桥梁施工及质量控制工作；E-mail：345838323@qq.com