淺議設備基礎類大體積混凝土施工溫度控制措施

張學本

摘要：隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，大體積混凝土的應用越來越多，尤為是在水利大壩、大型設備基礎的建設中，大體積混凝土由于固化過程中產(chǎn)生的水化熱大，而混凝土材料散熱難，導致內外溫差不均，易造成脹裂，從而影響結構的整體性、安全性、防水性。本文試從原材料、溫度控制措施等方面，討論設備基礎類大體積混凝土的溫度控制方案。

關鍵詞：大體積混凝土、溫度控制、設備基礎

1、概述

根據(jù)我國《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，大體積混凝土是指混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮而導致的有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

大型設備基礎一般位于地坑中，幾何尺寸偏大，混凝土用量多，散熱表面系數(shù)小。澆筑成型后，水泥等膠凝材料的水化熱容易導致混凝土溫度升高，同時由于混凝土導熱性能差，內部水化熱很難散出，而混凝土外部與外界接觸，散熱快，導致混凝土基礎內外由熱脹冷縮引起的變形不一致。若溫度控制不利，就會產(chǎn)生影響結構整體性、安全性、防水性等性能的變形、裂縫，影響設備的安裝、使用。

2、熱量及溫差的產(chǎn)生

（1）水泥等膠凝材料在水化過程中產(chǎn)生的水化熱是混凝土熱量、溫差產(chǎn)生的主要原因。

由于大體積混凝土截面尺寸較大，混凝土構件表面系數(shù)相對較小，混凝土各材料散熱性能較差，導致大體積混凝土中水化熱聚集在內部不易散發(fā)出去，以至于混凝土內部溫度越來越高，而混凝土外部直接與環(huán)境接觸，溫度散發(fā)相對較快，從而使構件內外部溫差增大。影響水化熱產(chǎn)生的主要因素是水泥品種、配合比中水泥用量、混凝土期齡等。

（2）混凝土的施工環(huán)境溫度也是產(chǎn)生溫差的重要原因。

大體積混凝土澆筑施工外界溫度降低時，會增加混凝土內外溫差，同時大體積混凝土養(yǎng)護期間的外界溫度變化也會嚴重影響混凝土外部溫度，從而增加混凝土內外溫差，影響內外溫度控制。

3、溫度控制措施

3.1配合比設計

大體積混凝土的配合比設計除了要滿足工程設計所需要的強度、抗?jié)B性、安全性、耐久性、體積穩(wěn)定性外，還應滿足施工工藝要求，如泵送混凝土的塌落度除滿足泵送要求外，還應根據(jù)溫度控制要求合理使用各種原材料、減少水泥用量以降低絕熱溫升，一般情況下，水膠比不宜大于0.55。在混凝土配合比設計完成后的批量生產(chǎn)前，還應進行配合比試驗，對混凝土的泌水率、水化熱、可泵性等影響混凝土澆筑及溫度控制的指標進行驗證。

3.2原材料選擇

大體積混凝土中應優(yōu)先選用中、低水化熱的水泥，要求水泥3d的水化熱不宜大于240kJ/kg，7d天的水化熱不宜大于270kJ/kg。選擇水泥時還應嚴格控制其中鋁酸三鈣（C3A）等增加水化熱的物質含量，降低水化熱產(chǎn)生，由于設備基礎混凝土多為抗?jié)B混凝土，因此水泥中鋁酸三鈣的含量不宜大于8%。同時，在水泥使用前要按國家規(guī)定對水泥的強度、安定性、凝結時間、水化熱等性能指標及其他必要的性能指標進行復檢，合格后方可用于混凝土的生產(chǎn)。大體積混凝土中顆粒骨料應級配良好。粗骨料宜選用粒徑為5～31.5mm的材料，并連續(xù)級配，含泥量不大于1%；細骨料宜采用中砂，其細度模數(shù)宜大于2.3，含泥量不大于3%；應選用非堿性的粗骨料。

3.3摻和料選擇

在大體積混凝土中加入適當?shù)膿胶土峡梢怨?jié)約水泥，降低水化熱的產(chǎn)生。優(yōu)質的摻和料可以降低單位混凝土的用水量，從而減少水泥的使用量，減少水化熱的產(chǎn)生，一般選用礦渣微粉與Ⅰ級粉煤灰，粉煤灰摻量不宜超過膠凝材料用量的40%，礦渣粉摻量不宜超過膠凝材料用量的50%，粉煤灰和礦渣粉摻合料的總量不宜大于混凝土中膠凝材料用量的50%。

3.4外加劑的選擇

為降低水泥水化熱的產(chǎn)生，應在混凝土拌合時，適當添加減水劑及緩凝劑。減水劑可以減少單位體積混凝土的用水量，減少水泥用量，從而降低水化熱的產(chǎn)生；在混凝土拌合物中摻加緩凝劑，可以延長混凝土水化時間和集中放熱峰值時間，降低混凝土水化熱最高溫度。

3.5入模溫度控制

入模溫度直接對混凝土的外部溫度產(chǎn)生影響，因此入模溫度的控制對大體積混凝土溫度控制非常重要，在施工過程中應根據(jù)氣溫調節(jié)混凝土的入模溫度。夏季混凝土的入模溫度不應超過20℃，冬季不應低于5℃。夏季澆筑大體積混凝土時應避開中午高溫，同時可以通過搭設砂及石子遮陽棚、采用低溫拌合水、向運輸車罐體散水等方式降低混凝土入模溫度；冬季的大體積混凝土施工可以采取拌合水加熱、運輸保溫等措施確保入模溫度。

3.6外部溫度控制

由于混凝土表層直接與外部接觸，散熱較快，易導致混凝土內外溫差較大，因此應采用封閉保溫的形式對混凝土進行保溫養(yǎng)護，養(yǎng)護方式如下：在大體積混凝土最后一次壓光抹面后進行灑水養(yǎng)護；之后覆蓋保濕薄膜，防止混凝土表面水蒸發(fā)，薄膜覆蓋過程中檢查混凝土表面是否有微裂縫，若發(fā)現(xiàn)有裂縫應立即進行二次抹面，封閉裂縫；在薄膜外側覆蓋保溫板，防止混凝土外部溫度受外界氣溫影響；再次覆蓋防雨薄膜并以木條或鋼筋壓住。

3.7內部溫度控制

在大體積混凝土澆筑前，應對大體積混凝土構件的溫度、應力等進行計算，并確定混凝土的絕熱溫度、內外溫度差等控制指標。如果混凝土構件的內外溫度差大于25℃，則應考慮預埋鋼管，用水冷卻。預埋鋼管宜在鋼筋綁扎時布設在設備基礎內。在砼澆筑前，檢查水源和排水點，并做水壓和通水試驗。

在實際操作過程中，應嚴格控制冷卻水的溫度，與混凝土的溫度差不應大于25℃，并保證混凝土降溫速率不大于2℃/d。

3.8溫差監(jiān)測

在大體積混凝土澆筑前應預埋溫度傳感器并完成其封裝、測試、最后標定及定位。溫度傳感器應按上、中、下三層布置，每層應在邊緣、幾何中間布設，每層不易少于9個，共計27個。

測溫頻率應根據(jù)實際情況確定，混凝土澆筑完1～2天宜按每小時進行一次測溫，3～4天宜按每2小時進行一次測溫，5～15天宜按每6小時進行一次測溫。如果混凝土上表面與中心溫差接近25℃，應采取必要的保溫、降溫等應急技術措施，必要時可以增加電熱毯、降低冷凝水溫度等措施確保內外溫差小于25℃。

4、結論

對于大體積設備基礎類混凝土而言，溫度管控方案直接影響著基礎的施工質量、使用效果和設備安裝精度，且一旦發(fā)生施工質量事故、缺陷將很難修復并帶來很大的經(jīng)濟損失。所以，針對性的采取可靠溫差解決方案，保證混凝土的施工質量顯得尤為重要。

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