武漢綠地中心C50大體積筏板混凝土的溫度控制

顧瑞，張梓鑫，宋正林，龐二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430074）

武漢綠地中心C50大體積筏板混凝土的溫度控制

顧瑞，張梓鑫，宋正林，龐二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430074）

結合武漢綠地國際金融中心工程，將大體積混凝土溫控理論及計算分析方法應用到大體積筏板混凝土的溫度與裂縫控制中。結果表明優(yōu)化混凝土配合比并進行溫升計算，利用及時準確的測溫數(shù)據(jù)指導混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護，能有效地減小大體積混凝土因溫度應力導致開裂的可能性。

大體積混凝土；溫度監(jiān)測；溫度差；裂縫

0 引言

大體積混凝土澆筑量大，受到水化熱的影響，混凝土溫度在 3～5 天內達到峰值，并在混凝土內、外部形成溫度差。如果內外溫差較大，極易出現(xiàn)表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫[1]?？刂苹炷了艧徇M程，采用連續(xù)、合理的澆筑順序可以避免溫度裂縫的產(chǎn)生。

武漢綠地國際金融中心地上 119 層，建筑高度 606m。其塔樓基礎底板板面標高 -25.70m，面積為 6304m2。塔樓 1 區(qū)深坑底板混凝土平均厚度 5m，中心最厚處 8m?；炷敛扇∫淮涡詽仓?，強度等級為 C50，抗?jié)B等級為 P10，澆筑總量近2.8 萬立方，屬于強度較高的大體積混凝土，其開裂風險也明顯高于普通大體積混凝土。因此混凝土澆筑的溫差控制是本工程的技術難點。

1 原材料及配合比

1.1 原材料選擇

（1）水泥：湖北華新水泥廠生產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，基本性能如表 1 所示。

（2）粉煤灰：武漢陽邏電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，細度9.1%，需水比 93%。

（3）礦粉：武新 S95 級礦粉，28d 活性 98%。

（4）骨料：陽新 5～25mm 連續(xù)級配碎石，其壓碎值8%，針片狀 3%；湖南岳陽砂，細度模數(shù) 2.6，含泥量1.8%。

（5）外加劑：中建新型建材廠生產(chǎn)的緩凝型高性能聚羧酸減水劑，減水率 28%。

表 1 水泥物理性能指標

1.2 混凝土配合比

由于筏板混凝土一次性澆筑方量大、強度高、厚度大，為控制溫差防止開裂，配合比設計遵循以下原則：

（1）采用大摻量礦物摻合料技術，適當提高優(yōu)質粉煤灰及礦粉的摻量以控制混凝土的絕熱溫升，發(fā)揮摻合料的后期活性效應，使混凝土既能滿足抗壓強度要求，又能有效降低混凝土水化熱，從而降低其水化溫升[2]；

（2）結合施工澆筑時間，采用具有緩凝組分的高保坍聚羧酸高性能減水劑，調控水化放熱速率，削峰降溫，減小工作性能損失；

（3）摻入膨脹劑，降低混凝土收縮率，提高混凝土抗裂性能；

（4）采用混凝土 60d 強度作為強度評定和后期驗收依據(jù)。

經(jīng)設計與試配， C50P10 混凝土最終配合比見表 2，工作性及力學性能測試見表 3，膠凝體系水化溫升見圖 1。

表 2 C50P10 大體積混凝土配比

表 3 混凝土工作及力學性能

圖 1 混凝土水化溫升

2 溫控計算

2.1 混凝土絕熱溫升T(t)=WQ×(1-e-mt)/Cρ (1)

式中：

W——膠凝材料用量，460 kg/m3；Q——膠凝材料水化熱，317J/kg；ρ ——混凝土密度，2452 kg/m3；

C——混凝土比熱容，0.96kJ/(kg·℃)；

t——齡期（28d）；

m——與水泥品種、澆筑溫度等有關的系數(shù)（0.4d-1）。

2.2 混凝土溫升估算

根據(jù) GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》，采用一維差分法對混凝土進行溫升估算，按公式 (2) 疊加計算后，結果如圖 2 所示（取混凝土澆注溫度 25℃，澆筑時大氣環(huán)境溫度 10℃）。

取 △t = 1 天 = 24 小時， △x = 0.6m，即大約分 9 層式中：

α——混凝土熱擴散率，取值 0.0035m2/h；

△Tn,k+1——第 n 層熱源在 k 時段之間釋放熱量所產(chǎn)生的溫升。

圖 2 混凝土溫升估算

根據(jù)理論計算，在齡期 9d 時，底板混凝土的中心溫度達到最高值，為 65.62℃。

3 溫度監(jiān)測與分析

底板澆筑完畢后采用塑料薄膜、保溫毛氈、彩條布覆蓋養(yǎng)護。根據(jù)底板形狀，在筏板混凝土平面上布設 8 個測溫區(qū)（如圖 3 所示），每個測溫區(qū)沿厚度方向布設 7～9 個測溫點（2 號、4 號測溫點 9 個，其余測溫點 7 個）。在澆筑完成后對筏板混凝土溫度實施全天 24 小時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集間隔為 1小時。

中心區(qū)域（4 號測溫區(qū)）實測溫度如圖 4 所示，結果表明筏板在澆筑完成后第 8 天出現(xiàn)最大溫差（測點 1 與測點 9的溫度之差）。各測溫區(qū)最大溫差、中部及表面溫度如表 4所示。

圖 3 筏板測溫區(qū)分布示意圖

圖 4 4 號測溫區(qū)測點溫度隨時間變化曲線

表 4 各測溫區(qū)最大溫差 ℃

從圖 4 中可以發(fā)現(xiàn)，筏板混凝土溫度隨時間變化分為升溫階段和降溫階段。在澆筑完成后第 3 天達到升溫峰值為69.2℃，沒有超過 70℃，避免了鈣礬石在高溫環(huán)境中分解而后降溫又再次生成導致膨脹開裂[3]。對比圖 2、圖 4 可以發(fā)現(xiàn)，實測筏板中部最高溫度、最大溫差與計算值接近，說明理論計算溫度能較好的反映實際溫度發(fā)展規(guī)律。

由表 4 可知，筏板混凝土中部分區(qū)域最大溫差超過規(guī)范要求值 2.5℃。但從后期養(yǎng)護效果來看并未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，這是由于摻膨脹劑提高了混凝土的抗裂性能[4]。

混凝土澆筑過程及施工效果見圖 5。

圖 5 施工效果圖

4 結論精細選材，采用大摻量礦物摻合料技術，采用具有緩凝作用的外加劑等措施顯著延緩了混凝土的放熱過程，降低了混凝土內外溫差。

通過計算方法能夠很好的預測大體積混凝土在早期養(yǎng)護過程中溫度發(fā)展規(guī)律，評估內外溫差及開裂風險，為澆筑養(yǎng)護過程中保溫、保濕措施的制定提供依據(jù)?，F(xiàn)場保溫、保濕措施與溫度實時監(jiān)控的綜合應用最終實現(xiàn)了高強大體積筏板混凝土溫度差、溫度應力的有效控制，保證了混凝土質量。

目前該筏板已施工完畢，混凝土表面觀感效果良好。

[1] 朱伯芳．大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M]．北京：中國電力出版社，1999．

[2] 李虹燕，丁鑄，邢鋒，等．粉煤灰、礦渣對水泥水化熱的影響[J]．混凝土，2008,10: 54-57．

[3] 閻培渝，楊文言．模擬大體積混凝土條件下生成的鈣礬石的形態(tài)[J]．建筑材料學報，2001,01: 39-43．

[4] 游寶坤，李乃珍．膨脹劑及其補償收縮混凝土[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社，2005: 38-39．

［通訊地址］湖北省武漢市華光大道 18 號高科大廈 16 樓（430074）

顧瑞（1982—），安徽宿州人，中建商品混凝土有限公司。