市政桥梁大体积混凝土施工温度控制技术优化策略

引言

随着桥梁工程规模的不断扩大，大体积混凝土结构在桥梁建设中的应用日益普遍。然而，此类结构在温度应力的反复作用下，极易诱发裂缝产生。这些裂缝不仅严重损害结构的耐久性能，加速其性能劣化进程，还会导致其整体使用寿命缩短。当前，多数工程大体积混凝土施工中仍存在诸多问题，要求相关单位和从业者深入分析施工特点，掌握科学有效的施工技术和质量控制手段，以切实解决问题，确保工程质量，提升施工水平。

1 市政桥梁大体积混凝土施工温度影响因素

水泥在水化过程中会释放大量的热量，这是大体积混凝土内部温度升高的主要原因。不同类型的水泥水化热差异较大，例如，早强型水泥的水化热较高，在施工过程中如果使用不当，容易导致混凝土内部温度过高。此外，水泥的用量也会直接影响水化热的总量，水泥用量越多，水化热越大，混凝土内部温度升高越明显；浇筑温度是指混凝土拌合物入模时的温度，它对混凝土内部最高温度和内外温差有重要影响。浇筑温度越高，混凝土内部温度上升越快，最高温度也越高，内外温差越大，产生裂缝的风险也就越大。浇筑温度受到多种因素的影响，如原材料温度、搅拌温度、运输过程中的温度变化等；环境温度对大体积混凝土施工温度的影响也不容忽视。在高温季节施工时，环境温度较高，混凝土表面的散热速度减慢，内部热量积聚，容易导致内外温差过大。而在低温季节施工时，环境温度较低，混凝土表面容易受冻，影响混凝土的强度发展和耐久性，此外，昼夜温差的变化也会对混凝土的温度场产生影响，增加温度控制的难度；大体积混凝土的散热条件主要取决于其表面系数和养护方式，表面系数越大，混凝土的散热速度越快，内部温度升高幅度越小。养护方式对散热条件也有重要影响，良好的养护可以保持混凝土表面的湿润，减少水分蒸发，降低混凝土表面的温度梯度，有利于控制混凝土的温度应力[1]。

2 市政桥梁大体积混凝土施工温度控制技术优化策略

2.1 原材料选择

水泥水化热是混凝土绝热温升的决定性因素，降低混凝土的水化热至关重要。因此，应选择低水化热和低收缩水泥品种，一般要求水泥 3d 和 7d 水化热分布不高于250kJ/kg 和 270kJ/kg，并选用优质、稳定的品牌水泥。在混凝土中加入矿物掺合料改善其性能是当前混凝土行业的普遍做法，它可带来的好处是改善混凝土的工作性能和力学性能。矿物掺合料通常会降低混凝土早期强度，后期强度仍有较好的增长。矿物掺合料的掺加，减少了水泥用量，大幅降低了混凝土的水化热。工程上，一般选择粉煤灰、矿渣粉等作为掺合料。粉煤灰一般选用F类、Ⅱ级，矿渣粉一般选用S95 级以上，优质的矿物掺合料还会改善混凝土的长期性和耐久性能。对于大体积混凝土，采用优质的大掺量矿物掺合料，降低水化热尤其重要。研究指出，砂子细骨料是混凝土凝结收缩的重要因素，细度越小的砂子，混凝土收缩效应越明显。含泥量或石粉含量过高也会造成混凝土的收缩。对于砂子的选择，首选河砂、Ⅱ区中砂，细度模数 2.3 以上，含泥量不大于 3.0% ，不允许有泥块含量。粗骨料石子对混凝土收缩变形影响较小，但若控制不力，石子会带入含泥量和泥块含量。对大体积混凝土来说，粗骨料可吸收平衡一部分热量；通常石子的粒径越大，越利于温控。石子的粒径主要取决于钢筋的最小间距和结构尺寸，一般采用 5.0～31.5mm 的连续粒级碎石，含泥量不大于 1.0% ，不允许有泥块含量[2]。

2.2 配合比优化

基于强度和工作性能要求，采用低水泥用量和低水胶比的设计方案，通过试验优化确定最佳配合比。该配合比充分发挥粉煤灰活性效应，降低了水泥用量。优化后的混凝土初始坍落度达 230mm ，终凝时间 530min ，完全满足泵送施工要求。水胶比控制在0.42既可确保良好的工作性能，又能有效抑制水化热反应，进而改善混凝土的抗裂性和耐久性[3]。

2.3 集成温度传感器数据与BIM

将温度传感器数据集成至BIM系统中，能为施工管理提供创新的实时温度监测方案。传感器通常布置在大体积混凝土浇筑的核心部位，温度测量精度可达 0.1^∘C 。传感器每 10min 记录一次数据，确保数据的连续性和可靠性，同时数据通过4G网络或Wi-Fi网络实时传输至BIM系统。在BIM系统中，温度数据被映射到三维模型上，让管理团队可以直观地观察每个测量点的温度状态。通过对历史数据的分析和机器学习算法，系统可预未来数小时内混凝土的温度变化趋势。根据混凝土的配合比和固化特性，项目团队可设定温度值，若任何测点的温度超出阑值，BIM系统将白动触发警报，并通过电了邮件和短信通知管理团队，以保证混凝土结构完整性。系统不仅提供实时数据，还存储所有温度监测记录，创建带有时问戳和位置标记的详细日志，便于后续分析和审计。这种技术不仅可以提高混凝土的施工质量，还能大幅提升结构的强度和耐久性，为工程管理提供高效、可靠的工具[4]。

2.4 加强温度控制

在大体积混凝土施工中，为避免裂缝问题并确保结构的强度与耐久性，要采取一系列有效的温控技术措施。包括选择低水化热的水泥品种、优化混凝土配合比、控制浇筑温度、加强混凝土养护以及实施全面的温度监控与调整。首先，结合工程项目情况科学确定浇筑时间，尽量避开夏季高温天气，防止混凝土浇筑质量受到影响。其次，尽量选用低热水泥，或者也可结合具体情况添加粉煤灰等掺和料，达到降低混凝土水化热的效果。再有，根据具体施工规划和现场情况，采取分块、分层浇筑，减小每次浇筑混凝土体积，以此有效降低混凝土内外之间的温度差异。最后，做好覆盖保湿工作，降低混凝土内外温差。如在项目施工中，为保证施工质量，主要在春季完成浇筑环节，有效避免了夏季高温施工产生的各类影响。同时，选用了矿渣水泥作为胶凝材料，并采用分块浇筑的施工方式，严格规定每次浇筑的厚度不得超过 300mm 。混凝土浇筑后立即覆盖复合土工膜保温材料，控制内外温差 ≤20^∘C ，抑制温度裂缝产生。

结束语

本文对大体积混凝土施工技术的分析，为保证施工技术水平和质量，实际应用中需加强多方协作，注重各部门、各环节的沟通与协作，促使建设方、设计方、施工方以及材料供应一同保证施工质量。为了有效防治温度裂缝，保证混凝土质量，技术人员通过仿真计算确定混凝土温度控制指标，从原材料选择、配合比优化、生产运输、浇筑、养护等方面提出温度控制措施，采取循环水冷却系统和温度监测点布置有效降低了大体积混凝土绝热温升，经检测，蒙城站底板混凝土未产生任何有害温度裂缝，保证了混凝土满足设计要求，确保了混凝土质量，为后续施工提供重要参考。

参考文献：

[1] 吴 荣 国 . 桥 梁 承 台 大 体 积 混 凝 土 的 温 度 控 制 [J]. 黑 龙 江 交 通 科技,2024,47(08):113-116.

[2]沈志勇,刘恒. 桥梁墩柱大体积混凝土自动化温度控制研究与应用[J].建筑施工,2024,46(02):190-193.

[3]夏凌. 桥梁大体积混凝土承台施工温度控制技术分析[J]. 黑龙江交通科技,2018,41(04):108+110.

[4]魏德文. 炎热气候条件下桥梁大体积混凝土施工的温度控制[J]. 中华建设,2011,(07):166-167.