大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)

符飛 全鵬

【摘要】2#主樓筏板基礎(chǔ)厚度1650mm，為大體積混凝土。通過(guò)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，直接觀測(cè)到了大體積混凝土內(nèi)部的溫度變化過(guò)程，反映出控制措施的實(shí)際效果，大體積混凝土的溫差裂縫得到有效控制。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；筏板基礎(chǔ)；溫度監(jiān)測(cè)及控制

近幾年來(lái)，由于高層、超高層建筑的興起與發(fā)展，其基礎(chǔ)多采用了箱基、筏基、樁筏基礎(chǔ)等大體積混凝土。大體積混凝土基礎(chǔ)的特點(diǎn)是混凝土用量龐大、厚度大，工程條件復(fù)雜，常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，溫差和收縮變化復(fù)雜，約束作用較大，容易引起開(kāi)裂。水泥水化熱溫升較高，降溫散熱較快，因此收縮與降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要因素。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與外界環(huán)境溫度相差很大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫而影響結(jié)構(gòu)的正常使用。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫與骨料品種、配合比、外加劑和摻合料、澆筑溫度、澆筑順序、外界氣溫、保溫措施、養(yǎng)護(hù)條件等因素直接有關(guān)。施工過(guò)程中存在很多不確定性，理論計(jì)算難以完全模擬實(shí)際情況。因此，需對(duì)混凝土溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)了解混凝土溫度場(chǎng)變化情況，采取合理的溫度控制措施，避免產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫。

筆者結(jié)合福建馬尾安置房項(xiàng)目2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工的澆筑前、澆筑過(guò)程中及澆筑后的溫度監(jiān)測(cè)與控制的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際效果，就大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)與控制有一些體會(huì)，先就這一問(wèn)題談一些淺薄的認(rèn)識(shí)。

1、工程概況

2#樓主樓地下1層，地上30層，剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓筏板基礎(chǔ)厚度1650mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30P6，電梯井部位混凝土厚度達(dá)到3750mm，基礎(chǔ)底板混凝土工程量約1900m?，屬于典型的大體積混凝土。

2、材料選用

2.1水泥： P·042.5普通硅酸鹽水泥，水泥含堿量控制在0.06%以下。

2.2粗骨料：采用碎石，粒徑5-25mm，含泥量為0.2%，連續(xù)級(jí)配，累計(jì)篩余量在1%以下，等級(jí)為一級(jí)。

2.3細(xì)骨料：選用混合中砂，細(xì)度模數(shù)為2.4。砂的含泥量為0.5%，等級(jí)為一級(jí)。

2.4摻合料：采用天泵澆筑混凝土，為了改善混凝土的和易性便于泵送，摻加適量的II級(jí)粉煤灰和S95級(jí)?；郀t礦渣粉，代替部分水泥用量，推遲水泥水化熱峰值的出現(xiàn)，改善混凝土工作性能和可靠性，粉煤灰和礦粉的實(shí)際摻量均為水泥用量的32%，符合規(guī)范要求。

2.5外加劑：使用FBR-B1緩凝高效減水劑和SY-K復(fù)合型纖維抗裂防水劑，減少用水量，降低水泥的水化熱，使混凝土產(chǎn)生適度膨脹，能有效抑制混凝土裂縫出現(xiàn)，減少混凝土溫差冷縮裂縫。

2.6塌落度： 140mm±30mm。

3、混凝土澆筑施工控制

3.1澆筑前控制

降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑時(shí)間盡量避開(kāi)當(dāng)天氣溫最高時(shí)間。2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土約1900m?，采用兩臺(tái)天泵澆筑，根據(jù)以往實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，每小時(shí)平均澆筑混凝土總量約為70m?，2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土計(jì)劃澆筑時(shí)間27小時(shí)。根據(jù)預(yù)澆筑當(dāng)天的天氣預(yù)報(bào)，自澆筑當(dāng)天起未來(lái)5天為晴天，中午最高氣溫達(dá)到38℃，晚上的最低氣溫為22℃。經(jīng)討論后決定在晚上6點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)澆筑2#樓基礎(chǔ)底板混凝土，以避開(kāi)基礎(chǔ)底板的中底部混凝土澆筑時(shí)間在澆筑后第二天的中午最高氣溫時(shí)間。

3.2澆筑中控制

采用“整體分層、連續(xù)澆筑”的方法，每層約為550mm。分層澆筑可使混凝土水化熱盡快散失，增加混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗裂能力?；炷恋臐矒v時(shí)正確控制振搗器的插入深度及振搗時(shí)間，在振搗過(guò)程中，應(yīng)將振動(dòng)棒插入下層混凝土5cm左右，以消除兩層之間的接縫，上一層混凝土必須在下一層混凝土初凝前澆筑，且層間間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短，連續(xù)澆筑間隙時(shí)間不準(zhǔn)超過(guò)1.5h，避免出現(xiàn)冷縫?；炷翝仓捎枚握駬v工藝，澆筑面及時(shí)進(jìn)行二次抹壓處理。

底板混凝土表面經(jīng)過(guò)振搗水泥漿較厚，如不進(jìn)行處理會(huì)造成表面裂縫，因此，在澆搗完畢后，要對(duì)混凝土表面及時(shí)處理，使混凝土表面平整一致，整個(gè)混凝土施工完畢，達(dá)到一定強(qiáng)度后，用保溫薄膜、麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3.3溫度控制

為控制混凝土入模溫度、最大溫升值及里表溫差，施工中主要采取如下技術(shù)措施：

3.3.1盡量降低混凝土原材料入模溫度，對(duì)粗骨料、細(xì)骨料進(jìn)行澆水降溫。

3.3.2盡量避開(kāi)高溫天氣澆筑混凝土，以減少混凝土內(nèi)外溫差。

3.3.3在天泵和混凝土罐車上灑水進(jìn)行降溫處理，盡量降低混凝土的入模溫度。

3.3.4 全面分層進(jìn)行連續(xù)澆筑，分層連續(xù)澆筑一方面便于振搗，另一方面可利用混凝土層面散熱。

3.3.5采取“保溫保濕養(yǎng)護(hù)為主體、抗放兼施為主導(dǎo)”的溫控措施。混凝土養(yǎng)護(hù)方式采用覆蓋保溫和蓄水養(yǎng)護(hù)；砼澆筑后終凝時(shí)，覆蓋塑料薄膜一層，麻袋兩層，上下層錯(cuò)縫，覆蓋嚴(yán)密；將周邊磚胎模砌高100mm蓄水坎，內(nèi)側(cè)1：2.5水泥砂漿20厚抹面；在砼澆筑之后，內(nèi)部散熱循環(huán)水直接注入，蓄水逐步至5cm高，連續(xù)養(yǎng)護(hù)14d以上。遇雨天必須在麻袋上再加一層塑料布防雨，并落實(shí)排水措施。

3.3.6在基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置循環(huán)水管進(jìn)行散熱降溫，散熱管線布置在基礎(chǔ)中部，管線水平間距控制在1.25m以內(nèi)，呈“S”型布置，管線距基礎(chǔ)邊不大于950mm，一端經(jīng)自來(lái)水加壓后注入，另一端放入筏板頂面做蓄水養(yǎng)護(hù)，如達(dá)到蓄水養(yǎng)護(hù)面標(biāo)高，可放置潛水泵抽出場(chǎng)外（詳參附圖），布置完畢后，整體進(jìn)行通水試驗(yàn)，若存在滲漏和不通水的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。散熱管布置詳圖1。

圖1 散熱管布置圖

4、大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)

4.1 溫控指標(biāo)

在混凝土澆筑前、澆筑中及澆筑后養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)應(yīng)符合以下指標(biāo)要求，若超過(guò)指標(biāo)上限，應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)措施控制溫度變化。

4.1.1 入模溫度不宜大于30℃，混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃。

4.1.2 在養(yǎng)護(hù)階段，混凝土澆筑體表以內(nèi)40～100mm位置處的溫度與澆筑體表面溫度差值不應(yīng)大于25℃；結(jié)束覆蓋保護(hù)或拆模后，混凝土澆筑體表以內(nèi)40～100mm位置處的溫度與環(huán)境溫度差值不應(yīng)大于25℃。

4.1.3 混凝土澆筑體內(nèi)部相鄰兩測(cè)溫點(diǎn)的溫度差值不應(yīng)大于25℃。

4.1.4 混凝土的降溫?cái)?shù)率不宜大于2.0℃/d。

4.2測(cè)溫點(diǎn)布置

沿基礎(chǔ)方向每間隔約9m～10m布置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，在電梯基坑位置單獨(dú)布置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)均布置上中下共計(jì)3各測(cè)溫管，上下測(cè)溫管分別在距上下表5cm處，測(cè)溫管布置詳圖2。

4.3測(cè)溫方式及要求

測(cè)溫器具：溫度計(jì)；直徑20㎜、厚度2㎜的鍍鋅空心鋼管，管底用邊長(zhǎng)30㎜、厚度2㎜的方鐵板封口；柴油、棉紗。

圖2 測(cè)溫管布置圖

專人負(fù)責(zé)測(cè)溫，混凝土澆注體表面以內(nèi)40mm～100mm位置的溫度與環(huán)境溫度的差值小于20℃時(shí)，可停止測(cè)溫。

測(cè)溫的時(shí)間間隔為：第1d～4d每4h測(cè)溫一次；第5d～7d每8h測(cè)溫一次；第7～測(cè)溫結(jié)束每12h測(cè)溫一次。測(cè)溫點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)要統(tǒng)一按照設(shè)置掛編號(hào)標(biāo)志，測(cè)溫作詳細(xì)記錄，溫度變化情況及時(shí)反應(yīng)，以混凝土中心與表面溫差達(dá)到23℃時(shí)作為預(yù)警溫度，及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。

根據(jù)大體積混凝土情況，按照混凝土每天降溫速度控制在2℃左右計(jì)算，整個(gè)測(cè)溫時(shí)間大約為14d。

5、測(cè)溫結(jié)果及分析

5.1測(cè)溫效果

從監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可知，底板混凝土溫度在達(dá)到最大值后緩慢下降，未出現(xiàn)有回升現(xiàn)象?；炷恋撞颗c中部溫差、混凝土中部與表面溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差均小于25℃，溫控防裂工作取得了成功。

5.2溫度和溫差變化規(guī)律分析

為研究底板大體積混凝土沿厚度方向不同部位溫度和各部位之間溫差的變化規(guī)律，本文選擇了電梯井測(cè)溫點(diǎn)的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖3 溫度隨時(shí)間變化曲線

圖4 溫差隨時(shí)間變化曲線

由圖3可知，混凝土內(nèi)部溫度在澆筑后前3天升溫最快，3天后達(dá)到峰值，混凝土內(nèi)部溫度高達(dá)68℃，后隨齡期緩慢下降。由圖4可知大體積混凝土溫差（混凝土中間部位和底面、頂面間溫差）有2個(gè)峰值，一是混凝土澆筑后升溫時(shí)，出現(xiàn)在澆筑后第1天，一般不會(huì)形成溫差裂縫；二是混凝土降溫過(guò)程時(shí)，此時(shí)溫差拉應(yīng)力和收縮拉應(yīng)力一起作用，若超過(guò)了混凝土當(dāng)時(shí)的抗拉極限時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫，本工程通過(guò)一系列的保溫措施，推遲了溫差峰值的出現(xiàn)時(shí)間，保證了大體積混凝土未產(chǎn)生溫度裂縫。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑施工手冊(cè)》第五版.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》（GB50666-2011）.

作者簡(jiǎn)介：

符飛，男，工程師，中建二局第二建筑工程有限公司，職務(wù)：項(xiàng)目經(jīng)理。