大體積砼施工的溫度控制及技術措施

張學志

(安徽省霍邱縣水務局，安徽 六安 237400)

在大體積混凝土的凝固過程中，水泥的水化反應會產(chǎn)生大量的熱量，也就是水化熱，升高了砼中心結構以及各個基礎塊的中心位置的溫度，但是混凝土的表面受到外界環(huán)境的影響，其溫度并沒有發(fā)生太大的變化，由此形成了較大的混凝土內(nèi)外溫度差，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生相應的壓力，而表面產(chǎn)生相應的拉力，如果溫差持續(xù)加大，超過混凝土所能承受的范圍，大體積砼會出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。為了避免這種情況的發(fā)生，在保證大體積砼正常施工的前提下，對混凝土的實時溫度進行準確的監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)的分析和計算，達到對溫度進行準確控制的目的。因此，大體積砼施工的溫度控制是保障工程施工質量的重要前提。

一、溫度的影響

（一）氣候的影響

隨著外界氣溫的升高，混凝土中心結構的溫度也會得到相應的提高，進而增大了混凝土內(nèi)部的作用力，使混凝土結構發(fā)生開裂的現(xiàn)象。相關規(guī)定要求，大體積砼的施工和澆筑應該在外景溫度較低的情況下進行，而且應將混凝土的澆筑溫度控制在28℃以內(nèi)。另外，惡劣的天氣條件也會使混凝土表面的溫度迅速降低，例如暴風雨或者是強冷空氣，這種情況也會造成混凝土結構開裂。

（二）內(nèi)部溫差的影響

在混凝土內(nèi)部相同一點的不同時間的溫度差值就是內(nèi)部溫差。如果大體積砼的施工是以較軟的結構作為基礎的，因為外界對混凝土造成的約束力并不是很大，所以這時的內(nèi)部溫差變化程度并不會使混凝土結構發(fā)生開裂。但是如果大體積砼的施工是以堅硬的巖石作為基礎的，由于混凝土的施工規(guī)模較大，其內(nèi)部溫差的變化，極易造成開裂現(xiàn)象。

二、相關計算

（一）混凝土溫度應力計算

根據(jù)規(guī)范的要求，在對混凝土進行應力計算時，首先需要對技術指標進行嚴格的控制和確認，通過推導得知大體積砼內(nèi)部中心結構的最高溫度計算公式可以表達為：

在公式中，Tmax表示混凝土內(nèi)部中心結構的最高溫度；T0表示混凝土澆筑過程中的溫度；W表示每立方米混凝土中硅酸鹽水泥的具體用量；Q表示每千克硅酸鹽水泥在水化時產(chǎn)生的熱量；C表示混凝土的密度，由于混凝土配比的不確定性，一般情況下均計作2400kg/m3；F表示美立方米混凝土中粉煤灰的具體用量；δ表示不同厚度大體積混凝土的散熱系數(shù)，如表2-1所示。

表2-1 不同厚度大體積混凝土的散熱系數(shù)

通過對圖2-2混凝土應力及強度與開裂時間的特性方程的分析可得混凝土應力計算在理論上的公式。

圖2-2 混凝土應力及強度與開裂時間的特性方程

（二）混凝土的抗裂計算

在大體積砼的施工建設以前，結合試驗的結果，算出混凝土在降溫的過程中產(chǎn)生的總作用力和安全系數(shù)，由于最大作用力會受到混凝土松弛以及彈性不強等因素的影響，結合施工中的實際情況，總結出混凝土的抗裂計算公式：

（公式中的K表示安全系數(shù)）

三、在大體積砼施工的溫度控制方法

（一）混凝土的內(nèi)外溫度觀測貫穿于施工的整體過程，是對混凝土進行溫度控制的重要依據(jù)。在對大體積混凝土進行內(nèi)外溫度測量時，通常選用常規(guī)的測溫傳感裝置，該裝置的主要成分為熱敏電阻，在傳感裝置使用之前，需要將其裝入具有一定導熱性能的金屬管內(nèi)，使用環(huán)氧樹脂進行全面密封。通常選用智能巡測溫度儀作為主要的測溫的設備，為保證測量溫度的實時性，需將巡測的速率控制在1點/秒左右。測溫點的布置需要結合具體的澆筑方向和結構特征，通常在電梯井的底板位置確定兩個具有一定代表性的溫度測試點，在混凝土的基底板上確定10個具有一定代表性的溫度測試點。根據(jù)實際的深度，在溫度的測試點上均勻的布置傳感器，最上方傳感器應該與混凝土表面保持不小于10cm的間距。另外，還需要在混凝土的表面布置溫度傳感器，具體位置為養(yǎng)護層下方。

（二）從大體積混凝土的結構角度而言，通常條件下并不會過快的增加混凝土結構的負載。因此，全面運用混凝土中后期較高的強度，選擇恰當?shù)闹械蜔嵝退?，通過降低水泥水化熱的方法完成混凝土開裂的防治。目前，常見的方法是向混凝土中摻加優(yōu)質的骨料，結合施工的實際情況，選擇合適的級配，以此增加混凝土的和易性，從而大幅提高混凝土的密實程度，避免開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）使用對應的砼外加劑是常見的溫度控制方法。砼外加劑的種類和功能十分豐富，在施工過程中需要結合實際需要，通常情況下外加劑的作用要求主要為兩個方面，第一是具有一定防凍效果；第二是具有高效的減水效果，如果用水量得到了有效的控制，會減少混凝土內(nèi)的孔隙率，從而提高大體積混凝土的密實程度，增加抗裂性能。另外，使用砼外加劑具有降低水泥水化熱放熱速度的作用，從而促進混凝土內(nèi)部熱量的消散。

（四）在大體積混凝土施工中，可應用冷卻水管技術降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，以此減小混凝土的內(nèi)外溫差。該技術的操作過程為，首先在混凝土的內(nèi)部埋設特制的水管，水管的形狀必須為蛇形，以此增加與混凝土的接觸面積，然后在管內(nèi)通入冷水，并定時的進行循環(huán)，達到冷卻的目的。通過試驗得知，運用該方法可使混凝土內(nèi)部的最高溫度降低5℃左右。

（五）在大體積砼施工過程中，混凝土表面由于直接受到外景的影響，因此極易出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，為了避免這種情況的發(fā)生，可以適度的提高混凝土表面的溫度。通過多次試驗得知，運用鋪設草墊和塑料薄膜的方法可使混凝土表面的溫度與外界保持11℃左右的溫差。但在此過程中，還要密切注意混凝土內(nèi)部溫度升高的速率。在升溫的過程中，如果將混凝土表面和內(nèi)部的升溫速度保持在同一水平，混凝土并不會因此而開裂。

（六）在大體積混凝土施工作業(yè)實施期間，可以采取分層、分塊澆筑的施工方法，以達到對溫度進行合理控制的目的。首先，從分層澆筑的角度上來說，需要包括的施工要點有以下幾個方面：控制母層的相應厚度于 lm-1.5m間，具體指標根據(jù)混凝土澆筑能力極其降溫措施來確定；②澆筑搗實下層混凝土的}-作的完成必須在前層混凝土初凝或喪失重塑性前進行；其次，從分塊澆筑的角度上來說，結合已有的實踐工作經(jīng)驗來看，認為當截面面積超過100m2時，在前層混凝土開始初凝或失去重塑性能前無法完成澆筑振搗下層混凝土時，如采用分層澆筑，因間隔時間長會導致工期的延誤為加快進度并保障證施工質量，應采取分塊澆筑的操作方案，期間應當關注的施工要點有以下幾個方面：①對分塊區(qū)域進行合理布置，每塊平均面積應不小于50m2，高度應小于1.5m；②錯開布置上下鄰層混凝土間的豎向接縫，將其做成企口，并按施工縫進行處理。

四、總結

總之，防治大體積砼出現(xiàn)裂縫的工作是非常復雜的，不僅要嚴格的控制水泥澆筑的速度，還要結合實際的情況，采取合理的措施控制溫升和溫差，最終將混凝土的內(nèi)外作用力控制在限度以內(nèi)，避免開裂現(xiàn)象的發(fā)生，相信通過不斷的努力，我國的大體積砼施工溫度控制水平會上升到新的高度。