大體積混凝土溫控措施優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

【摘要】對(duì)于建筑工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，混凝土是重要的施工材料，混凝土的質(zhì)量和施工效果對(duì)于建筑工程項(xiàng)目的整體情況具有重要影響。然而混凝土具有易裂的問(wèn)題，且受外部溫度、濕度等條件的變化影響較大，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)整個(gè)施工進(jìn)度和施工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐墒┕挝坏慕?jīng)濟(jì)損失。為了避免大體積混凝土出現(xiàn)問(wèn)題，本文重點(diǎn)討論針對(duì)其溫控的措施優(yōu)化，目的是通過(guò)溫控措施優(yōu)化設(shè)計(jì)從而保證混凝土施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 大體積混凝土；溫控措施；優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言

混凝土是目前我國(guó)建筑主要使用的原材料，因此混凝土的施工質(zhì)量直接影響建筑整體的質(zhì)量。大體積混凝土在施工過(guò)程中極易出現(xiàn)溫度變化所造成的開裂等問(wèn)題，從而直接影響施工質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)拖延施工進(jìn)度、造成施工成本浪費(fèi)等，給施工團(tuán)隊(duì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文重點(diǎn)探討大體積混凝土的溫控措施優(yōu)化設(shè)計(jì)，目的是通過(guò)運(yùn)用溫控措施，減少混凝土施工過(guò)程中出現(xiàn)的開裂等問(wèn)題。

1、大體積混凝土存在的主要質(zhì)量問(wèn)題及原因

開裂是大體積混凝土存在的主要質(zhì)量問(wèn)題，而開裂的主要形式有兩種，一種是由于混凝土在水泥化的初期階段由于散熱過(guò)程的不均勻所造成的內(nèi)部、外部溫度不統(tǒng)一，內(nèi)部、外部的混凝土受力不均，從而在表面和內(nèi)部形成不同的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)、外部的溫差達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)造成大體積混凝土表面的拉應(yīng)力超過(guò)了其可以承受的抗拉強(qiáng)度，從而在混凝土表面造成了開裂。第二種開裂主要產(chǎn)生在混凝土水泥化過(guò)程的后期，當(dāng)其熱量基本散發(fā)完畢時(shí)，混凝土本身出現(xiàn)劇烈的收縮現(xiàn)象，混凝土受到較大的外力脅迫，從而產(chǎn)生貫穿型的裂縫。貫穿型裂縫所造成的破壞要大于第一種開裂，貫穿型裂縫一般具有較為集中和嚴(yán)重的表面裂痕，其深度和寬度都較大。

由上述分析可知，造成大體積混凝土出現(xiàn)開裂等問(wèn)題的主要原因是溫度的變化，因此要重視大體積混凝土溫控措施的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，通過(guò)降低混凝土水化的熱程度，保障混凝土自身質(zhì)量，從而解決混凝土開裂的問(wèn)題。

2、大體積混凝土溫控措施簡(jiǎn)述

在混凝土中添加冰塊

直接在混凝土中添加冰塊，是目前最簡(jiǎn)單、使用范圍最廣的大體積混凝土溫控措施。由上文分析可知，溫差是目前造成混凝土開裂問(wèn)題的主要原因，及混凝土內(nèi)部溫度和外部溫度之間存在較大差異。由于熱脹冷縮、壓應(yīng)力和拉應(yīng)力差等因素導(dǎo)致混凝土開裂。

多年工程實(shí)踐說(shuō)明，我國(guó)的建筑工程項(xiàng)目施工中普遍通過(guò)降低混凝土的澆注溫度來(lái)減少混凝土的溫差變化，而直接在混凝土中添加冰塊的方式經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是非常有效的。相關(guān)研究表明，在大體積混凝土施工過(guò)程中，直接在混凝土中添加冰塊比率達(dá)到水的總體重量的50%時(shí)，可以降低約5°的澆筑溫度，進(jìn)而可以降低0.3至0.45MPa的溫度應(yīng)力。然而，添加冰塊的溫度控制效果是有限的，加冰量達(dá)到一定程度時(shí)，混凝土的溫度將不會(huì)再降低，這種方法就會(huì)失效。

（2）在大體積混凝土中加入冷水管

在大體積混凝土中加入冷水管也是常用的溫控方法。早期的冷水管一般使用的是外徑為25mm的鋼管，管壁的厚度一般為1.5到1.8mm。近年來(lái)，隨著新材料的研制及施工技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步開始應(yīng)用外徑32mm的高強(qiáng)聚乙烯管，管壁的厚度約為2mm。冷水管的排布方式也會(huì)影響其溫控效果。一般冷水管都排布成梅花形，水平方向和垂直方向的間距控制在1.5到3m之間。但是加入冷水管的方式存在費(fèi)用高、造價(jià)高的問(wèn)題，且在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中由于管道線路長(zhǎng)度太長(zhǎng)，還需額外配備加壓泵等裝置才能保證溫控效果。最后，冷水管加入的方式比較復(fù)雜，施工的人工費(fèi)用較高，會(huì)大大提高整體工程的造價(jià)。

（4）溫控方法的費(fèi)用估算

在工程實(shí)踐中，影響溫控方法選擇不只是溫控效果，還要重視對(duì)費(fèi)用的估算，一般應(yīng)用的是模糊數(shù)學(xué)的基本原理。具體來(lái)說(shuō)，在相同的施工條件下，研究和比對(duì)已經(jīng)建成的項(xiàng)目與待建項(xiàng)目的情況進(jìn)行對(duì)比，從而用已有項(xiàng)目的施工費(fèi)用對(duì)待建項(xiàng)目費(fèi)用進(jìn)行溫控費(fèi)用的估算。具體估算過(guò)程中可以重點(diǎn)分析主要的建造要素、建造條件等。可以在眾多的已建成項(xiàng)目中找到與待建項(xiàng)目的主要建造要素最為相似的項(xiàng)目進(jìn)行溫控措施費(fèi)用估算。

當(dāng)待建項(xiàng)目找不到類似的項(xiàng)目可做溫控費(fèi)用估算參考時(shí)，可以直接參照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行預(yù)測(cè)，例如水利部的《水利建筑工程預(yù)算定額》等。得到溫控措施的估算費(fèi)用后就可以計(jì)算出項(xiàng)目的整體溫控成本。

更復(fù)雜的情況下，可以針對(duì)大體積混凝土的相關(guān)要素直接進(jìn)行建模，建立溫控措施費(fèi)用和溫控質(zhì)量之間的非線性控制模型。前期研究表明，溫控措施成本和質(zhì)量一般呈反比關(guān)系，及溫控的質(zhì)量越高，所需要花費(fèi)的費(fèi)用成本也就越高。常用的反應(yīng)溫控質(zhì)量的指標(biāo)也很多，在工程實(shí)踐中要結(jié)合具體項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇適宜的指標(biāo)，從而更好地選擇溫控的措施。常用的指標(biāo)有內(nèi)外溫差、混凝土能夠達(dá)到的最高溫度、基礎(chǔ)溫度等。

總結(jié)

由上文分析可知，大體積混凝土溫控措施對(duì)于提高建筑工程項(xiàng)目施工水平、確保施工進(jìn)度、避免施工資金浪費(fèi)等都具有重要意義。本文探討了直接加入冰塊、接入冷水管以及建模等方式在溫控中的應(yīng)用。其中加入冰塊是最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的方式，而冷水管的方式更適用于較大型的建筑，溫控的效果更好。具體應(yīng)用要結(jié)合工程實(shí)踐的條件、經(jīng)費(fèi)情況和施工特點(diǎn)等進(jìn)行選擇。

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