淺析大體積混凝土溫度控制技術

劉 琪

（河南建筑職業(yè)技術學院，河南 鄭州 450064）

淺析大體積混凝土溫度控制技術

劉 琪

（河南建筑職業(yè)技術學院，河南 鄭州 450064）

通過鄭州市中牟縣七一八國際商港A座主樓基礎CFG樁復合地基+筏板基礎工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工實踐，總結(jié)大體積混凝土在施工過程中溫度控制的經(jīng)驗，有效防止了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，保證了施工質(zhì)量。

大體積混凝土；溫度控制；裂縫；最大溫差

大體積混凝土在現(xiàn)代工程建設中普遍用于高層樓房基礎、大壩、大型設備基礎等。由于體積較大，表面系數(shù)較小，水泥水化熱釋放較為集中，內(nèi)部升溫比較快，造成混凝土內(nèi)外溫差較大。而當混凝土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，從而影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。盡管我們在施工中采取各種措施，但裂縫時有出現(xiàn)。因此只有對大體積混凝土在施工中進行較好的溫度控制，才能夠有效地預防溫度裂縫的產(chǎn)生。

1 工程概況

七一八國際商港A座項目位于中牟縣白沙鎮(zhèn)鄭開大道以南、瑞豐路以北，楊橋路以東。A座為地下2層，地上26層。結(jié)構(gòu)類型為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設防烈度為7度，主樓基礎采用CFG樁復合地基+筏板基礎。混凝土強度為C45，防水混凝土，抗?jié)B等級為P8，長約54.9m，寬約40.6m，厚度為2m、2.5m。屬于大體積混凝土施工。

2 大體積混凝土溫度控制難點

基礎筏板的作業(yè)面大，混凝土一次性澆筑量大，如何控制大體積混凝土水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形而造成的裂縫，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能，是本工程大體積混凝土施工中難點。在施工過程中，由于混凝土內(nèi)部水泥水化熱難于釋放，必然要產(chǎn)生高溫，如何控制好混凝土內(nèi)部和表面以及表面與外部的溫差，不超過20 ℃，是防止裂縫的關鍵因素，也是本工程難點之一。

3 大體積混凝土施工要點

3.1 混凝土的制備

混凝土的制備質(zhì)量與勻速連續(xù)的供應是保證大體積混凝土的施工質(zhì)量的關鍵，為此，混凝土的計量、攪拌等均由計算機控制，工藝先進，攪拌效率高，確?；炷恋馁|(zhì)量穩(wěn)定、勻質(zhì)。攪拌站原材料及配合比控制先進，是確?；炷列阅艿年P鍵因素?；炷敛捎蒙唐坊炷?，混凝土輸送泵泵送。現(xiàn)場對混凝土進行監(jiān)控，確保按配比施工。要求所配制的混凝土拌合物，到澆筑工作面的塌落度不宜低于160mm。坍落度抽檢每車一次，混凝土塌落度實測值與合同規(guī)定的塌落度值之差應符合下表：

表1 塌落度允許偏差值（mm）

3.2 混凝土的運輸

底板混凝土的運輸主要分為地面運輸和施工平面就位，為保證混凝土在運輸過程中不產(chǎn)生離析現(xiàn)象，保證按規(guī)定的塌落度和混凝土初凝前有充分的時間進行澆筑和振搗?；炷吝\輸時間應盡量縮短，從攪拌結(jié)束到入泵時間不宜超過90min，如發(fā)生運輸時間過長而導致塌落度損失過大時，應采用相應措施處理（如追加外加劑）。

表2 泵送混凝土運輸延續(xù)時間

3.3 混凝土入模溫度的控制

為了便于混凝土的溫度控制，入模溫度控制是第一步。降低混凝土的入模溫度首先要降低混凝土的原材料溫度。水泥應儲藏7d以上，并應有良好的通風散熱條件，確保不用熱水泥攪拌混凝土；砂子、石子應避免太陽曝曬，嚴禁使用高溫的砂石；攪拌用水最好采用低溫地下水。

其次是降低入模溫度，要防止外界的熱量傳入輸送過程的混凝土，盡量縮短罐車在烈日下的曝曬時間，輸送泵及導管應進行遮陽處理。

3.4 混凝土的澆筑

A座筏板厚2.2，部分為2.5m，共4718m3，混凝土強度等級為C45，屬于大體積混凝土，其中后澆帶、基礎梁、承臺不包括在內(nèi)。為結(jié)合現(xiàn)場情況進行混凝土施工，A座以膨脹加強帶劃分為兩個施工段。為防止裂縫出現(xiàn)，采用泵送商品混凝土，施工時采取斜面分層、依次推進、整體澆筑的方法，使每次疊合層面的澆注間隔時間不得大于40分鐘，小于混凝土的初凝時間。

澆筑混凝土應連續(xù)進行。如必須間歇時，其間歇時間宜縮短，并應在前層混凝土凝結(jié)之前，將次層混凝土澆筑完畢。混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不得超過下表規(guī)定，當超過規(guī)定時間必須設置施工縫。

表3 混凝土運輸、澆筑及間歇的時間（min）

底板混凝土采用“平面分條、分段、斜面分層、連續(xù)推進、自然流淌、一次到頂”的混凝土澆筑方法?；炷琳駬v采用振動棒及平板振動器相結(jié)合的辦法，混凝土表面在鋼筋下時采用振動棒振搗，混凝土面在鋼筋以上時采用平板振動器振搗。

3.5 混凝土的表面處理

大體積混凝土（尤其采用泵送混凝土工藝），其表面水泥漿較厚，不僅會引起混凝土的表面收縮開裂，而且會影響混凝土的表面強度。因此，在混凝土澆筑結(jié)束后要認真進行表面處理。處理的基本方法是在混凝土澆筑4～5h左右，先初步按設計標高用長刮杠刮平，在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，再用木抹子壓實進行二次收光處理，經(jīng)14～16h后，覆蓋一層塑料薄膜、二層草柵、棉氈充分澆水濕潤養(yǎng)護。

圖1 斜面分層澆筑示意圖

圖2 分層振搗示意圖

3.6 混凝土養(yǎng)護

大體積混凝土澆筑完畢后，應在16h內(nèi)加以覆蓋和澆水。該工程為普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土，其養(yǎng)護時間不得少于14天。

采用外蓄內(nèi)散綜合養(yǎng)護措施，限制表層混凝土熱量的散失。

將根據(jù)混凝土的配合比及施工期間的氣溫，計算確定混凝土的保溫層，確保混凝土的內(nèi)外溫差小于20度，采用塑料布間隔氈布的保溫層，形成多層空氣腔進行保溫、保濕養(yǎng)護。隨混凝土的澆筑順序，及時封上塑料膜作為密封層，防止混凝土熱量散失，使之表面濕潤，然后鋪上二層草袋或棉氈。在混凝土降溫過程中，有控制地加強保溫層，控制混凝土的降溫速率。塑料布間要搭接嚴密，用5cm寬膠帶封口且不得有裸露部位，封住水分，保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水，草袋或棉氈要迭縫，騎馬鋪放。

4 混凝土的溫度控制

為了正確地了解混凝土內(nèi)部溫度變化情況，對底板混凝土溫度實行24h連續(xù)監(jiān)測，對結(jié)果進行分析對比，及時采取措施，以底板中心向東、向北及底板對角線三個方向，分別有代表性地埋設測溫點，每10m設測溫點一組，每測點上、中、下三層，共需測設大氣的溫度、混凝土的上部溫度、中間部位溫度及下部溫度。

圖3 七一八國際商港A座筏板測溫點布置圖

4.1 預埋測溫管

基礎底板混凝土澆筑時應設專人配合預埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規(guī)格，測溫線應按測溫平面布置圖進行預埋，預埋時測溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。每組測溫線有3根（即不同長度的測溫線）在線的上端用膠帶做上標記，便于區(qū)分深度。測溫線用塑料帶罩好，綁扎牢固，不準將測溫端頭受潮。測溫線位置用保護木框作為標志，便于保溫后查找。

4.2 測溫工作應連續(xù)進行

每晝夜不少于4次（8：00、14：00、20：00、2：00）， 此外還需要測最高、最低溫度。澆筑時應測大氣溫度、混凝土出罐溫度、混凝土入模溫度（入模溫度不應低于5 ℃）及混凝土覆蓋溫度，持續(xù)測溫及混凝土強度達到一定的強度，并經(jīng)技術部門同意后方可停止測溫。

4.3 及時采取相關措施

測溫時發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與部門溫度之差達到25度或溫度異常，應及時通知技術部門和項目技術負責人，以便及時采取措施。

測溫采用水銀溫度計，以保證測溫及讀數(shù)準確。

5 混凝土熱工計算

5.1 混凝土內(nèi)部中心溫度計算

混凝土內(nèi)部中心溫度包括混凝土澆筑溫度及不同齡期時混凝土的絕熱溫升。一般澆筑溫度控制在15～20 ℃為適宜。

當結(jié)構(gòu)厚度在1.8m以上時，可只考慮水泥用量及澆筑溫度影響，按以下式計算：

Tmax=T0+Q/10+F/50

式中：Tmax——混凝土內(nèi)部最高溫度升值（℃）。

T0 ——混凝土澆筑溫度（℃），可取計劃澆筑日期及當?shù)匮骄鶜鉁亍?/p>

Q——每m3混凝土中水泥用量（kg/m3）（礦渣水泥42.5級），如用52.5級水泥乘以1.1～1.2的系數(shù)，32.5級水泥乘以0.9～0.95的系數(shù)。

F——每m3混凝土中粉煤灰用量（kg/m3）。

底板混凝土施工在12月份，當時大氣平均氣溫（T0）取100C。

Tmax=T0+Q/10+F/50=10+363/10+110/50=48.5

5.2 混凝土表面溫度計算

1）混凝土的虛厚度：

h'=K·λ/U =0.6 6 6×2.33/3.5=0.44

本工程混凝土保溫方法為鋪氈布，取其導熱系數(shù)λ取0.14；內(nèi)鋪塑料薄膜，取其導熱系數(shù)λ取0.09。代入得U=3.5

2）混凝土的計算厚度：

H=h+2h'=2+2×0.44=2.88m

3）混凝土的表面溫度：

△T（τ）= Tmax-T0=48.5-20=28.5 ℃

△T（τ） ——混凝土達到最高溫度時，混凝土中心溫度與外界氣溫之差

Tb（τ）= Tq+4 h'（H- h'）△T（τ）/H2

式中：

Tb（τ）——齡期τ時，混凝土的表面積（℃）

Tq——齡期τ時，大氣的平均溫度（℃）

H——混凝土的計算厚度（m），H=h+2h'

h——混凝土實際厚度（m）

h'——混凝土虛鋪厚度（m），h'=K·λ/U

λ——混凝土的導熱系數(shù)取2.33W/m·K

K——計算折減系數(shù)，可取0.666

U——模板及保溫層厚度的傳熱系數(shù)（W/m2·K）

U=1/（∑δi/∑λi+ Rw）

δ i——各種保溫材料的厚度（m）

λi——各種保溫材料的導熱系數(shù)（W/m·K）

R w——外表面散熱阻，可取0.043m2K/W

△T（τ）——齡期τ時混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差（℃）

△T（τ）=T m a x-Tq=48.5-10=38.5

Tb（τ）= Tq+4 h'（H- h'）△T（τ）/H2

=10+4×0.44×（2.88—0.44） ×38.5/2.882=29.90C

結(jié)論：混凝土中心最高溫度與表面溫度之差

Tmax—Tb（τ）=4 8.5－29.9=18.6 ℃＜ 20 ℃

故滿足要求，可以保證質(zhì)量。

6 結(jié)語

大體積混凝土溫度控制是施工中嚴格要求的指標，本工程結(jié)合自身特點，通過工程實踐對大體積混凝土整體施工過程進行控制，從混凝土制備、運輸、澆筑、養(yǎng)護以及溫度控制等一系列的綜合控制，底板混凝土沒有產(chǎn)生裂縫，最大溫度差得到控制，工程質(zhì)量得到了保證，同時也為主體工程的順利進行奠定了良好的基礎。

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2017-07-06