大體積混凝土入模溫度的控制

廈門興海灣監(jiān)理咨詢有限公司 鄒建立

大體積混凝土入模溫度的控制

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福建南平某工程屬于二類高層住宅樓工程，地上19層，地下1層。地下室底板厚度不一，裙房部位為1.2m，主樓部位為2.0m。現(xiàn)場(chǎng)采用集中攪拌泵送澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí)為C35、P8，混凝土總量達(dá)3 400 m3，屬大體積混凝土。本工程地下室底板澆筑時(shí)正值6月，控制好大體積混凝土施工過程中的溫度裂縫是工程地下室底板施工的技術(shù)關(guān)鍵。

一、大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)與計(jì)算

1. 原材料的選擇。根據(jù)質(zhì)量第一、貨源穩(wěn)定和供應(yīng)能力強(qiáng)的原則，公司相關(guān)單位對(duì)各種原材料進(jìn)行篩選，并確定了原材料供應(yīng)商，配合比設(shè)計(jì)材料組合及控制指標(biāo)見表1。

表1 配合比設(shè)計(jì)材料組合及控制指標(biāo)

續(xù)表

2. 設(shè)計(jì)配合比。

（1）試配強(qiáng)度。根據(jù)商品混凝土生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，σ取5MPa，fcu，o≥fcu，k+1.645=43.3MPa，C35混凝土45d后期評(píng)定強(qiáng)度的試配強(qiáng)度確定為43.3MPa。

（2）摻和料取代率。為了減少水泥用量，降低混凝土水化熱，延緩混凝土中心出現(xiàn)溫度峰值的時(shí)間，并提高混凝土后期強(qiáng)度，我們采用礦粉和粉煤灰雙摻法。礦粉取代水泥率選擇20%~50%，粉煤灰取代水泥率選擇15%~60%，超量系數(shù)取1.4，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

（3）配合比確定。經(jīng)過系列配合比強(qiáng)度試驗(yàn)、膨脹劑專項(xiàng)試驗(yàn)、泵送減水劑專項(xiàng)試驗(yàn)后，綜合考慮強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐久性及工作性能等多種因素，結(jié)合相關(guān)專家評(píng)審結(jié)論，最終確定底板混凝土配合比，見表2。

表2 混凝土配合比（kg/m3）

3. 混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差計(jì)算。

（1）每立方米混凝土中膠凝材料，按水化熱折算成水泥的用量 ，計(jì)算過程如下:

式（1）中，Wh為每立方米混凝土中水泥折算用量，單位是kg/ m3；We為每立方米混凝土中水泥和膨脹劑實(shí)際用量之和，單位是kg/m3；Wf為每立方米混凝土中粉煤灰或礦粉的實(shí)際用量，單位是kg/m3。

（2）混凝土的出機(jī)溫度，按式（2）計(jì)算。

式中，T0為混凝土的出機(jī)溫度，單位是℃；ci為水泥、各種礦物外加劑、砂、石、水的比熱，對(duì)水泥、各種礦物外加劑、砂、石一般取為0.9kJ/（kg·K），水的比熱取為4.2kJ/（kg·K）；Wi為每立方米混凝土中水泥、各種礦物外加劑、砂、石、水的實(shí)際干重量，單位是kg/m；Ti為分別為水泥、各種礦物外加劑、砂、石、水的入罐溫度單位是℃。

（3）混凝土的澆筑溫度計(jì)算 。

式（3）中，Tj為混凝土澆筑溫度，單位是℃；T0’為混凝土運(yùn)輸、泵送、澆筑時(shí)段的溫度補(bǔ)償值，單位是℃。

（4）混凝土最大絕熱溫升值計(jì)算 。

式（4）中,Tr為混凝土最大絕熱溫升值，單位是℃；Wh為每立方混凝土中的水泥用量單位是kg/m3；Q0為每kg水泥水化熱總量單位是kJ/kg；c為混凝土的比熱，單位是 kJ/（kg·K）；p為混凝土的密度，單位是kg/m3。

（5）混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度計(jì)算。

式（5）中，Tmax為混凝土內(nèi)部最高溫度，單位是℃；ξ與水化熱齡期、結(jié)構(gòu)厚度、澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù)，這里取0.65，該值由板厚2m時(shí)Tt/Tmax與齡期t曲線得到。

（6）混凝土保溫層厚度的計(jì)算。本工程擬采用混凝土表面鋪一層不透風(fēng)的薄膜，上面覆蓋草袋的保溫措施，草袋厚度計(jì)算如下：

式（6）中，ξ為保溫材料的厚度，單位是m；h為混凝土結(jié)構(gòu)的厚度，單位是m；Tb為混凝土表面溫度單位是℃，可按Tb=Tmax-25取值；Ta為混凝土達(dá)到Tmax（澆筑2~5d后）的大氣平均溫度，單位是℃；。

此配比按混凝土內(nèi)外溫差為25℃設(shè)計(jì)，施工單位必須確保保溫層厚度≥0.032m，才能保證混凝土內(nèi)外溫差≤25℃。

二、地下室底板大體積混凝土整體澆筑

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，采用上述配合比設(shè)計(jì)的混凝土只要在施工過程中嚴(yán)格按施工規(guī)范施工，并切實(shí)控制好施工質(zhì)量，就可以最大限度控制溫度裂縫，具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

1. 施工準(zhǔn)備。考慮到混凝土夏季施工，日平均氣溫已經(jīng)達(dá)到30℃，為了控制混凝土的出機(jī)溫度，我們做了充分的準(zhǔn)備工作。

（1）材料儲(chǔ)備量。所有粉料料倉、外加劑桶倉、骨料料場(chǎng)在開盤前12h全部備滿。其他小方量工程全部推遲到主樓底板大體積混凝土施工完畢后施工，確保各種原材料能連續(xù)供應(yīng)。

（2）材料溫度控制。與各種原材料供應(yīng)商進(jìn)行充分協(xié)商與溝通，避免剛出爐的高溫粉料入廠，同時(shí)要求進(jìn)料時(shí)間為20：00到第2天上午10：00，避免原材料在運(yùn)輸過程中由于太陽暴曬而升溫。粗骨料場(chǎng)裝多個(gè)多向?yàn)⑺?，開盤前2h開始持續(xù)灑水，直到施工完畢。灑水覆蓋面覆蓋整個(gè)粗骨料場(chǎng)。往蓄水池中加入冰塊。由專人負(fù)責(zé)看管蓄水池中冰塊融化情況，定時(shí)測(cè)量入機(jī)水溫，調(diào)整蓄水池中冰塊的加入量。同時(shí)注意蓄水池中的水位不能太低，以免融化變小的冰塊直接沖入攪拌機(jī)中。

2. 混凝土性能試驗(yàn)。根據(jù)所確定的配合比，我們對(duì)混凝土拌和物的各個(gè)主要物理性能進(jìn)行了試驗(yàn)，所有試驗(yàn)均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

（1）混凝土拌和物凝結(jié)時(shí)間和坍落度損失試驗(yàn)。根據(jù)理論配合比做混凝土拌和物的凝結(jié)時(shí)間和坍落度損失試驗(yàn)，當(dāng)混凝土的初凝時(shí)間為8h，終凝時(shí)間為12h，該初凝時(shí)間就完全可以保證施工作業(yè)面的覆蓋（下層混凝土初凝前上層混凝土澆筑完畢）。另外，2h不到10%的坍落度損失率給泵送施工提供了極大的方便。

（2）混凝土可泵性試驗(yàn)。為確?；炷猎趯?shí)際應(yīng)用時(shí)泵送順利，對(duì)該拌和物進(jìn)行了壓力泌水試驗(yàn)，泌水值在80~100mL，證明該混凝土具有良好的可泵性，實(shí)際施工性能良好。

3. 大體積混凝土澆筑施工。主樓基礎(chǔ)澆筑工程于6月3日開始，歷時(shí)50h，于6月5日結(jié)束。平均每小時(shí)澆筑混凝土70m3，完成混凝土方量3 400m3。混凝土澆搗原則是 ：實(shí)行連續(xù)澆搗，采用平面分條、斜面分層，薄層澆搗，自然流暢，循序推進(jìn)，一次到頂?shù)倪B續(xù)澆搗方式。派專門的技術(shù)人員對(duì)工程的施工情況進(jìn)行24h輪班跟蹤監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)有不規(guī)范施工現(xiàn)象時(shí)(如過振)及時(shí)匯報(bào)，并要求施工人員立即整改，確保施工質(zhì)量。

4. 混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)采用“兩層麻袋+一層塑料薄膜+兩層麻袋”進(jìn)行保溫，麻袋疊縫騎馬鋪放，覆蓋嚴(yán)密。下面兩層麻袋在加蓋塑料薄膜前灑水澆濕，上面兩層麻袋保持干燥。混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，降溫幅度控制在2~3℃/h。

三、大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)

1. 溫度測(cè)量。

（1）混凝土出機(jī)溫度。通過對(duì)各種原材料的入機(jī)溫度控制，混凝土的出機(jī)溫度最高值是29.1℃，完全符合設(shè)計(jì)出機(jī)溫度要求。

（2）混凝土中心溫度。工程共布置6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)設(shè)深孔和淺孔兩個(gè)測(cè)溫計(jì)。深孔溫度計(jì)距底部500cm，淺孔溫度計(jì)距底部1 000cm?；炷翜y(cè)溫的時(shí)間間隔，澆筑后1~3d為2~3h，4~7d以后為6~8h。當(dāng)測(cè)取的溫度為連續(xù)上升或下降時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)溫的頻次。測(cè)溫點(diǎn)在平圖上編號(hào)，并在現(xiàn)場(chǎng)掛編號(hào)標(biāo)志，測(cè)溫作詳細(xì)的記錄并整理繪制溫度曲線圖。

（3）混凝土內(nèi)外溫差。測(cè)量混凝土表面溫度頻率和測(cè)量混凝土內(nèi)部溫度頻率一致，混凝土內(nèi)外溫差最大值為23.6℃。符合工程設(shè)計(jì)要求。

2. 混凝土力學(xué)性能檢測(cè)控制?；炷量箟涸噳K（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)）留樣32組，28d強(qiáng)度最低值為37.2MPa，最大值為43.6MPa，平均值為40.1MPa；45d強(qiáng)度最低值為40.6MPa，最大值為46.3MPa，平均值為43.8MPa?；炷量?jié)B試塊留樣5組，抗?jié)B等級(jí)全部大于P8。符合工程設(shè)計(jì)要求。

3. 施工效果評(píng)價(jià)。本地下室工程大體積混凝土澆搗至今已經(jīng)有接近兩年的時(shí)間，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察，沒有發(fā)現(xiàn)大的裂縫現(xiàn)象，工程質(zhì)量良好，現(xiàn)已順利通過驗(yàn)收，獲得了業(yè)主的好評(píng)。

四、結(jié)論與建議

綜上所述，本工程大體積混凝土中采用礦粉和粉煤灰雙摻法不僅降低了水泥的單方用量，從而降低混凝土的絕對(duì)溫升，同時(shí)還可以改善混凝土的和易性，提高混凝土的工作性能。通過實(shí)踐可以看出，在環(huán)境溫度不能改變的客觀條件下，降低混凝土原材料溫度特別是拌和用水的溫度是降低混凝土入模溫度的有效途徑。