基礎底板大體積混凝土施工溫度監(jiān)測與養(yǎng)護實例

摘要：溫度裂縫一直大體積混凝土應用中難以解決的質量通病之一，要控制好溫度裂縫，就必須有效監(jiān)測施工中的溫度變化。文章結合具體工程實例，介紹了溫度監(jiān)測的方法，提出了大體積混凝土的保養(yǎng)措施與建議。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度監(jiān)測；監(jiān)測點；養(yǎng)護措施；溫差

一、概述

基礎底板大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，混凝土有澆筑溫度、混凝土養(yǎng)護溫度等幾種溫度概念。

（1）澆筑溫度。混凝土澆筑溫度系指攪拌后的混凝土熟料，經(jīng)運輸、搗后的溫度?，F(xiàn)場測量一般是取位于混凝土上表面以下100mm 深處的溫度。

（2）混凝土的養(yǎng)護溫度?；炷琉B(yǎng)護溫度系指混凝土振搗完成后進入保養(yǎng)期的混凝土相關幾個溫度，包括對混凝土的塊體所進行的升溫、降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測所得到的溫度數(shù)值。在實際選擇監(jiān)測點時一般有三個數(shù)值，即上部溫度、中部溫度和下部溫度，見圖一。其中需要明確幾個溫度概念：

1）混凝土的上部溫度（也可稱為表面溫度）。在現(xiàn)場實際測量混凝土的上部溫度時，一般有三種測量表面溫度的選點位置。

①將測溫點放在混凝土表面處所測得的溫度數(shù)值。

②將測溫點放在混凝土保護層（一般為 35mm）處的測溫值。

③將測溫點放在混凝土表面下 100mm 處的測溫數(shù)值。

2）混凝土中部溫度?；炷林胁繙囟纫彩谴砘炷恋膬?nèi)部溫度，同時一般也代表大體積混凝土內(nèi)部的最高溫度。在工程施工實踐中一般是以混凝土塊體厚度的中心測點所測得的溫度來表示混凝土的內(nèi)部溫度。但實際工程中有混凝土的最高溫度點不在混凝土塊體厚度的中心的情況，根據(jù)某工程一個 3m 厚的混凝土地下室底板的實際測溫數(shù)據(jù)表明：混凝土板的最高溫度點發(fā)生在混凝土表面下 2/3 處，既在混凝土表面下1.9m 處（72.3℃）；而同一時間所采集到的混凝土中心位置（表面下 1/2處）的測溫數(shù)值（68.5℃）要比 2/3 點值低，（見圖二。）

如果在一個工程實際測溫工作中，即設置了中心點測溫點，同時也設置了 2/3h 深度的測溫點，那么混凝土的內(nèi)部溫度在同一時間采集的數(shù)據(jù)中取大值。

3）混凝土的底部溫度（也可稱為：下部溫度）。在現(xiàn)場實際測量混凝土的底部溫度時，一般可將底部測溫點放在混凝土墊層底面之上100～200mm 處。

在混凝土養(yǎng)護的土部溫度、中部溫度和下部溫度中，上部溫度數(shù)值相對最??；而中部溫度相對數(shù)值最大；底部溫度數(shù)值大體上與中部溫度數(shù)值相近。

4）降溫速率問題。

①大體積混凝土內(nèi)部溫度變化分為升溫和降溫兩種情況，升溫發(fā)生在混凝土初凝后 3～5d；降溫發(fā)生在混凝土內(nèi)部溫度值達到最高溫度之后。大體積混凝土何時能達到最高點主要取決于混凝土的配合比、凝混土的幾何尺寸以及施工的現(xiàn)場條件等因素，根據(jù)工程統(tǒng)計，一般的大體積混凝土澆筑初凝后 3～5d 出現(xiàn)最高點。

一旦混凝土內(nèi)部溫度達到最高點，其后就會開始慢慢下降，與升溫相比較，混凝土內(nèi)部的降溫的特點為速度緩、時間長?；炷羶?nèi)部的降溫速率要遠遠低于升溫的過程，而且混凝土降溫要經(jīng)歷混凝土強度發(fā)展的全過程。圖3為混凝土升溫和降溫的溫度變化曲線。

②降溫速率對于大體積混凝土是一個非常重要的參數(shù)，由于降溫速率過快，會造成貫穿性冷縮縫，這是混凝土所絕對不允許的。在理論上，任何材料的允許溫差與材料的極限拉伸值有關。對于大體積混凝土而言，如果降溫過快，雖然溫差仍然控制在規(guī)范要求之內(nèi)，但由于混凝土內(nèi)部溫差過大，溫差應力達到混凝土的極限抗拉強度時，理論上就會出現(xiàn)裂縫，而且此裂縫出現(xiàn)在大體積混凝土的內(nèi)部，如果相差過大，就會出現(xiàn)貫穿裂縫，影響結構使用，因此，降溫速率的快慢直接關系到大體積混凝土內(nèi)部拉應力的發(fā)展。

降溫速率控制在什么范圍內(nèi)比較合適，理論上要求溫差應力必須小于同一時間的混凝土抗拉極限強度。根據(jù)有關規(guī)定：當設計無具體要求時，溫差不宜超過 25℃，降溫速度一般要小于 0～1.5℃d。

二、溫度監(jiān)測

從混凝土攪拌開始，到混凝土入模，混凝土澆筑，直到混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護全過程，涉及許多溫度概念，如混凝土熟料溫度、混凝土入模溫度、混凝土澆筑時環(huán)境溫度、混凝土的內(nèi)部溫度以及混凝土養(yǎng)護期間表面（上部）溫度、底部溫度和中部（最高）溫度等等，混凝土的混度檢測就是從混凝土攪拌開始直到混凝土養(yǎng)護期間，對一些關鍵的過程和關鍵的點設置了相應溫度監(jiān)測采集點，及時了解混凝土內(nèi)部溫度和外部溫度的上升和下降、混凝土外環(huán)境溫度混凝土內(nèi)部的內(nèi)外溫差、混凝土內(nèi)部的降溫速度等內(nèi)容，并進行即時監(jiān)測。

開展監(jiān)測工作主要目的是在第一時間了解并掌握混凝土內(nèi)外溫度變化情況，給施工組織管理者及時提供相關信息，根據(jù)混凝土內(nèi)外溫度變化的情況來采取相應的針對性施工技術措施，控制溫度裂縫和收縮裂縫的出現(xiàn)。

大體積混凝土一次澆筑混凝土量較大，混凝土澆筑完成后水混的水化熱很大，由于混凝土體積大，厚度厚，水泥水化熱散發(fā)不均勻，混凝土表面的熱量散發(fā)較快，而聚積在內(nèi)部的溫度不宜散發(fā)，就形成了混凝土內(nèi)部與外部出現(xiàn)了較大的溫度差?；炷羶?nèi)部的溫度會出現(xiàn)兩種情況：一是溫度上升；二是溫度下降?；炷羶?nèi)部的溫度無認是上升還是下降，都會使混凝土內(nèi)部與外部出現(xiàn)溫差，溫差的絕對值大小和降溫速度是造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫主要因素之一。

三、工程實例

1、工程概況

廣東省某大廈地下室底板面積：88.65m×66.58m；底板厚度分為三個層次（圖四）。三個層次的厚度分別為周邊厚度 h1=1.2m；大部分厚度 h2=3.85m；中心核芯筒部位厚度 h3=5.95m。

地下室混凝土設計等級強度為 C40，混凝土設計配合比中，水泥采用 P.042.5 普通硅酸鹽水泥，水泥用量為 360kg/m3，內(nèi)摻一級粉煤灰，混凝土澆筑時間處于 2 月處，旬平均氣溫 4.5℃，屬于冬季施工。

（二）測溫點布置（圖五）

根據(jù)底板厚度不同，將基礎底板分為三種組合設置測溫點，其中：

1）號測點埋深 600mm。

2）號測點為四種深度的組合測溫點，其中包括：上部溫度測點，測溫點放在混凝土表面下 100mm 處，中部測點，測溫點放在混凝土表面下2975mm 處；下中部測溫點，測溫點放在混凝土表面下3976mm處；底部測溫點，測溫點放在基礎墊層表面上200mm 處。

3）號測點為三種深度的組合測溫點，其中包括：上部溫度測點，測溫點放混凝土表面下100m 處；中部測點，測溫點放在混凝土表面下1925mm 處；下中部測溫點，測溫點放在混凝土表面下 2567mm 處；底部測溫點，測溫點放在基礎墊層表面上 200mm處。

測點通過預埋管內(nèi)訊號線接入電腦進行數(shù)據(jù)處理，見圖六。

3、溫度監(jiān)測與保溫養(yǎng)護（見圖七）

因為地下室底板混凝土施工處于冬季施工，室外平均氣溫為 4.5℃，溫度監(jiān)測的重點是放在處于降溫階段的混凝土養(yǎng)護。

養(yǎng)護方法主要采用覆蓋蓄熱保濕養(yǎng)護方法，現(xiàn)場所采用的保溫材料為草包加薄膜的方法。針對本地下室的不同厚度的特點，設置了多單元保溫層，每一個單元相對獨立，根據(jù)需要添加和減少，獨立的保溫單元包括：底層保溫單元層、中間保溫單元層和上層保溫單元層。

1）底層保溫單元層：在混凝土面上覆蓋一層薄膜薄膜上加二層草包層、草包層覆一層薄膜。

2）中間保溫單元層：二層草包、草包上覆蓋一層薄膜。

3）上層保溫單元層：一層草包加一層薄膜組成，最上層的薄膜上設薄膜搭接壓縫草包，防止薄膜接縫被風吹開引起熱量散失。

通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)來調(diào)整保保溫的數(shù)量多少，便于在降溫階段將薄膜、草包逐層揭去，以達到控制降溫速率的目的。

4、養(yǎng)護過程

整個養(yǎng)護期為 28d，保溫材料在養(yǎng)護期結束后全部撤去。

在養(yǎng)護期中，②號測號處中心測溫點與表面的溫差曾升高至 24℃，快要達到 25℃的臨界點，現(xiàn)場立即采用對該點區(qū)域范圍內(nèi)增加覆一個單元保濕層，使該區(qū)域的溫差降至 23℃。

溫度峰值出現(xiàn)后，由于采取了單元保溫層的保溫措施，混凝土內(nèi)部的降溫速率較平緩，每天降溫的速率約在 0.47～0.69℃ /d，10～22d 有增長趨勢，約 1.1～1.2℃/d；在開始逐層撤去保溫層，降溫速率增加到 1.5℃/d。

四、結束語

對于高層建筑基礎底板大體積混凝土澆筑施工，為了能保證其最終的施工質量，只有從原材料、施工和養(yǎng)護等方面采取預防底板大體積混凝土溫度開裂的相應措施，精心組織安排，嚴格按施工操作規(guī)程施工，采取合理的保溫、降溫措施，運用測溫儀器，有效地控制大體積混凝土澆筑時的內(nèi)外溫差，控制和避免混凝土裂縫的產(chǎn)生以確保實現(xiàn)其預期的功能及效應。本文通過工程實例分析，根據(jù)建筑設計和環(huán)境條件等綜合因素，采用合理有效的溫度裂縫控制措施，加強測溫監(jiān)控及時養(yǎng)護等一系列施工措施，并加強施工過程管理，有效預防與控制大體積混凝土施工裂縫，保證施工工程質量。

作者簡介：

何亮（1983—），男，漢族，湖南岳陽人，畢業(yè)于南華大學。