溫度對(duì)大體積混凝土施工影響

趙天昌

摘 要：文章對(duì)溫度影響大體積鋼筋混凝土施工過程存在的問題、危害與成因進(jìn)行了分析，介紹了能夠提高其外觀質(zhì)量的工藝方法。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度；施工；溫控措施

1 水化熱溫升控制措施

混凝土升溫時(shí)間較短，根據(jù)以往工程實(shí)踐，一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，其間混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態(tài)，約束應(yīng)力很低，當(dāng)水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度下降，隨著時(shí)間逐漸衰減，延續(xù)十余天至三十余天。

混凝土降溫階段，彈性模量迅速增輥，約束拉應(yīng)力也隨時(shí)間增加，在某時(shí)刻如超過混凝土抗拉強(qiáng)度便出現(xiàn)貫穿性裂縫。因此控制降溫曲線對(duì)保證大體積混凝土施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，但該問題屬于熱傳導(dǎo)的混合邊值問題，理論求解相當(dāng)冗繁，且由于許多施工條件難以預(yù)測(cè)，理論結(jié)果亦很難嚴(yán)格?，F(xiàn)國內(nèi)施工界普遍采用王鐵夢(mèng)于《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》專著中根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)而成的經(jīng)驗(yàn)公式，偏于安全地以截面中部最高溫度降溫曲線代替平均降溫曲線，求解近似值。因該公式經(jīng)多年施工實(shí)踐證明與實(shí)際情況基本吻合。

1、標(biāo)準(zhǔn)水化熱溫升值Tˊ（于一般兩層草包保溫養(yǎng)護(hù)條件下）

按工程進(jìn)度計(jì)劃，地下室底板混凝土于5月初進(jìn)行澆灌，此時(shí)本市已基本進(jìn)入高溫天氣，應(yīng)按表格中的夏季取初始值，但根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，如此厚度的大體積混凝土，單靠后期保溫措施無法控制內(nèi)外溫差。如排除澆灌后期的降溫措施方案，則只有于混凝土澆灌前降低入模溫度，為達(dá)到此目具體措施如下：

（1）采用冰水配制混凝土，或混凝土廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配置；

（2）粗細(xì)骨料均搭設(shè)遮陽棚，避免日光曝曬。

（3）選用低水化熱的P.O.普硅水泥，并利用摻合料減少水泥單方用量。

以上措施第（2）條所有廠商均可實(shí)施；第（3）條可通過優(yōu)化配比與原材實(shí)施，已有以往成功經(jīng)驗(yàn)；而第（1）條對(duì)降低入模溫度最為關(guān)鍵，在對(duì)混凝土供應(yīng)商考察時(shí)作為重點(diǎn)考慮，并要求其提出詳盡的專項(xiàng)大體積混凝土供應(yīng)質(zhì)量保證措施與承諾書，作為選擇供應(yīng)商的依據(jù)。如混凝土廠商對(duì)于大面積應(yīng)用冰水或深井水配比有困難時(shí)，可只配相應(yīng)電梯井厚大承臺(tái)部位，混凝土澆灌前廠商應(yīng)落實(shí)一切先期準(zhǔn)備，在混凝土澆灌時(shí)與施工現(xiàn)場(chǎng)緊密聯(lián)系，待現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出電梯井澆灌用混凝土要求時(shí)及時(shí)進(jìn)行配置，并專車運(yùn)至工地進(jìn)行澆灌。同時(shí)，施工時(shí)除澆灌操作流程時(shí)采取必要的措施外，深厚井坑的澆灌盡量避開中下午炎熱天氣，最好是安排在晚9：00-晨8：00之間，以最大限度地降低厚大井坑的混凝土入模溫度。

2、修正系數(shù)

（1）水泥標(biāo)號(hào)修正系數(shù)k1=1.13（525號(hào)）；

（2）水泥品種修正系數(shù)k2=1.2（普通硅酸鹽水泥）；

（3）水泥用量修正系數(shù)k3=W/275：

W為實(shí)用水泥量（kg/m3），根據(jù)以往已有成功經(jīng)驗(yàn)，C30S8混凝土通過一級(jí)粉煤灰與高效復(fù)合防水劑“雙摻”技術(shù)，單方水泥用量可控制在310kg甚至更低，現(xiàn)暫以310kg/m3計(jì)，則k3=W/275=310/275=1.127；

（4）模板修正系數(shù)（木模及其它保溫模板）k4=1.4。

3、修正水化熱最高溫升值

Tmax= Tˊ?；k1?；k2?；k3?；k4=321.131.21.1271.4=68.5o；C

考慮混凝土入模溫度為20o；C，則混凝土中心最高溫度達(dá)88.5o；C。根據(jù)近年工程經(jīng)驗(yàn)，混凝土最高溫升值一般發(fā)生于澆灌后二至三天的白天，估計(jì)室外溫度約在30o；C，則混凝土中心溫度峰值與表面大氣溫差約在58.5o；C，仍需采取相應(yīng)的保溫措施，以保證從混凝土中心至大氣的溫差梯度及混凝土本身的降溫梯度滿足合理的預(yù)控指標(biāo)。

2 延緩溫差梯度與降溫梯度的措施

1、厚大承臺(tái)、樁帽均采用雙層麻袋片澆水養(yǎng)護(hù)及保溫措施，專人負(fù)責(zé)，覆蓋于混凝土終凝后進(jìn)行，原則上維持五天濕潤(rùn)覆蓋狀態(tài)，視測(cè)溫結(jié)果而定，如五天內(nèi)混凝土中心溫度與大氣溫度溫差已小于10o；C，可視情況提前撤除，如五天仍達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)濕潤(rùn)覆蓋，但澆水養(yǎng)護(hù)期始終不少于14d。

2、對(duì)于厚大基礎(chǔ)，除按第1條覆蓋之外，另需采取以下措施：

（1）該部位混凝土澆灌完畢并可上人后（滿足上人條件即可，不必等至混凝土終凝），于集水坑內(nèi)注滿涼水（可兼作降低混凝土初始溫度之用途），初期蓄水時(shí)應(yīng)避免直接沖刷強(qiáng)度仍很低的混凝土面層，該部分水原則上不作它用，該部分吊?？捎诒仞B(yǎng)護(hù)期完全結(jié)束抽取井坑積水后再作拆除。

（2）該部位混凝土終凝后于深坑周圈用M5水泥砂漿MU7.5粘土磚砌筑100高擋水檐，內(nèi)側(cè)抹20厚1：2.5水泥砂漿，表面壓光。

（3）第（2）條擋水檐砂漿凝固后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)。因此時(shí)混凝土已明顯處于升溫階段，為避免涼水澆至混凝土表面造成驟冷表面混凝土開裂，注水時(shí)水管應(yīng)伸入已先期灌滿水的電梯井坑，由井坑逐漸溢出直至流滿整個(gè)蓄水池。因電梯井坑內(nèi)的水經(jīng)熱能交換平衡，與混凝土溫度已基本一致，將不存在驟冷突變情況。

（4）第（3）條100高蓄水作為混凝土與外部大氣熱能交換的一個(gè)緩沖層，將理論上混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與大氣溫度各控制在25o；C以內(nèi)的常規(guī)溫控指標(biāo)轉(zhuǎn)換為混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與蓄水溫度之間的差值。因此保證蓄水部分的溫度維持在一定的指標(biāo)內(nèi)對(duì)于保溫效果非常關(guān)鍵，因水的導(dǎo)熱系數(shù)較小，保溫效果佳，因此實(shí)際上根據(jù)以上流程實(shí)施后，即使不采取其它措施，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般水溫介于混凝土表面溫度與相鄰處大氣溫度之間，對(duì)于保證溫差控制與延緩降溫梯度相當(dāng)理想。

（5）為溫度變化始終處于受控狀態(tài)，每次進(jìn)行測(cè)溫記錄時(shí)還須測(cè)量測(cè)溫點(diǎn)位置水溫，如水溫與混凝土表面溫差在20o；C以上時(shí)，測(cè)溫人員及時(shí)將測(cè)溫結(jié)果反饋于工程技術(shù)部，由項(xiàng)目部對(duì)蓄水進(jìn)行應(yīng)急措施：

1）由養(yǎng)護(hù)人員負(fù)責(zé)燒開水，并運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，與蓄水溶合；

2）由二線配合人員拉燈牽線，采取點(diǎn)鎢燈取暖升溫措施。

（6）如遇大風(fēng)天氣，需采取搭設(shè)防風(fēng)棚措施，簡(jiǎn)易防風(fēng)棚采用DN483.5標(biāo)準(zhǔn)鋼管及雨布制作，由架工與普工協(xié)同落實(shí)。加密測(cè)溫時(shí)間間隙，并視測(cè)溫情況采取第（5）條措施。

（7）混凝土澆灌過程中或澆筑后，特別是混凝土開始處于降溫階段時(shí)，如遇大雨甚至暴雨天氣，應(yīng)搭設(shè)防雨棚，搭設(shè)材料與人員配置同第（6）條。加密測(cè)溫時(shí)間間隙，并視測(cè)溫情況采取第（5）條措施。

3 結(jié)語

隨著科技的發(fā)展施工工藝的進(jìn)步，大體積混凝土越來越多應(yīng)用到各種結(jié)構(gòu)物中，但隨之出現(xiàn)的質(zhì)量問題也層出不窮，同時(shí)，大體積混凝土都是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，施工質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)過程的安全和使用功能。因此我們?cè)诖篌w積混凝土的施工國政中要引起高度重視合理采取施工措施，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。