大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

黃婉芬

摘? ? 要：本文介紹了通過優(yōu)化大體積砼配合比技術(shù)、一種在冷卻管外包螺旋筋技術(shù)、一種新型抗裂模板技術(shù)以及大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞：大體積;混凝土;智能溫控;抗裂

1? 引言

在現(xiàn)代建筑中，時(shí)常涉及大體積混凝土施工。所謂大體積混凝土，為結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸大于1m的大體量混凝土。因混凝土中的膠凝材料水化而引起溫度變化及收縮導(dǎo)致產(chǎn)生有害裂縫。由于其特點(diǎn)是長(zhǎng)、寬、厚度尺寸較大，混凝土澆筑面和澆筑量大，整體性要求較高?；炷翝仓笏嗨療崃看蟛⑶叶季奂跇?gòu)件內(nèi)部，形成較大的混凝土內(nèi)外溫差，容易造成表面產(chǎn)生收縮裂縫等問題。為了節(jié)約材料及水資源，保證施工質(zhì)量，提高施工速度，有必要對(duì)傳統(tǒng)的大體積混凝土施工及時(shí)進(jìn)行研究，豐富傳統(tǒng)大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)。

2? 工程實(shí)例

我司承建的廣東金融技術(shù)服務(wù)區(qū)C區(qū)市政工程五勝河南路Ⅰ標(biāo)，該項(xiàng)目部分主體結(jié)構(gòu)的砼強(qiáng)度等級(jí)C40，抗?jié)B等級(jí)為P8，底板厚1.2m～1.6m，側(cè)墻厚1.0m～1.6m，中墻厚1.4m米，地下室頂板板厚有1.0m～1.2m和1.8m，側(cè)墻、底板、中墻厚1.0m，部分頂板厚1.6m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)均為大體積砼結(jié)構(gòu)。該部位大體積混凝土施工主要是混凝土澆筑后水泥的水化熱量大且都聚集在構(gòu)件內(nèi)部，形成內(nèi)外溫差，容易造成混凝土表面產(chǎn)生收縮裂。在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通過電子溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)與冷卻水管泵送系統(tǒng)的電子通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)智能測(cè)溫及溫控，通過不同溫差調(diào)節(jié)冷卻水水泵的流量及時(shí)調(diào)整著保溫養(yǎng)護(hù)措施，將混凝土內(nèi)外的溫度差控制在25℃以下，從而加強(qiáng)溫度控制;同時(shí)設(shè)計(jì)一種在冷卻管外包螺旋筋技術(shù)，能有效防止冷卻管在埋設(shè)及澆筑砼過程中發(fā)生堵塞或損壞，通過螺旋筋提高冷卻管周邊砼的抗裂能力，保證了大體積砼施工質(zhì)量;通過采用18厚木夾板+保溫膜+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板技術(shù)，模板自帶保溫及砼表面抗裂措施，模板拆除后混凝土表面光潔、密實(shí)。磨細(xì)礦渣不發(fā)熱，強(qiáng)度高，可與普通硅酸鹽水泥等量代換，通過采用磨細(xì)礦渣等量代替水泥用量，以不增加原材料用量和保證砼強(qiáng)度前提下，控制大體積砼最終水化熱，最終完成了該工程大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)的施工工作，很好地改善了工程大體積混凝土裂縫的問題，對(duì)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高起到了積極的作用。

3? 施工工藝

3.1? 工藝流程

鋼筋綁扎、預(yù)埋外包螺旋筋的冷卻管→預(yù)埋測(cè)溫傳感器→18厚木夾板+麻布+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板加工制作→結(jié)構(gòu)模板安裝→智能控溫系統(tǒng)安裝→混凝土澆筑施工及開啟智能控溫系統(tǒng)→混凝土養(yǎng)護(hù)及運(yùn)行智能控溫系統(tǒng)。

3.2? 操作要點(diǎn)

（1）預(yù)埋外包螺旋筋的冷卻管;水管冷卻指的是在混凝土內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，利用管道中流體的低溫與水化熱產(chǎn)生的高溫進(jìn)行熱量的交換，根據(jù)流體力學(xué)，水流在紊流狀態(tài)時(shí)能確保流體在限定時(shí)間內(nèi)與周邊熱源作有效接觸，提高降溫速率。

冷卻水流動(dòng)時(shí)的速度發(fā)生改變的同時(shí)其對(duì)流系數(shù)也會(huì)隨之改變，通常狀況下20cm/s～60cm/s流速時(shí)間計(jì)算對(duì)流系數(shù)的公式如下：hp=19.887v+180。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)常用的水泵（流量為0.6m3/h～2.8m3/h），為保證紊流的順利產(chǎn)生，冷卻管采用鋼管光-32-YB234-63黑鐵管，其外徑為42.25mm，壁厚3.25mm。外包 Ф6螺旋鋼筋，螺距10cm。冷卻管綁在側(cè)墻或頂板箍筋上，其每層長(zhǎng)度可根據(jù)隧道的寬度做適當(dāng)調(diào)整。冷卻管在埋設(shè)及澆筑砼過程中應(yīng)防止出現(xiàn)堵塞、漏水和震壞一系列問題。并通過螺旋筋提高冷卻管周邊砼的抗裂能力。

（2）測(cè)溫點(diǎn)的布置。溫度的監(jiān)測(cè)是大體積混凝土質(zhì)量檢控的一個(gè)重要措施。本項(xiàng)目測(cè)溫是對(duì)澆筑溫度、養(yǎng)護(hù)過程的內(nèi)外溫差、升溫值、降溫速度及環(huán)境溫度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)主要通過預(yù)埋電子測(cè)溫傳感器（內(nèi)含數(shù)據(jù)發(fā)送裝置）、多級(jí)調(diào)節(jié)水泵（內(nèi)設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)卡、數(shù)據(jù)收發(fā)Wi-Fi裝置）通過智能控溫監(jiān)控平臺(tái)組成的大體積混凝土智能控溫系統(tǒng)。

根據(jù)工程特點(diǎn)，大體積砼結(jié)構(gòu)將劃分為20×50m一塊作為獨(dú)立的大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)，每塊獨(dú)立系統(tǒng)不大于10m設(shè)置一組測(cè)溫點(diǎn)（橫向短距應(yīng)設(shè)置不小于3組）。溫度監(jiān)測(cè)設(shè)施是在砼內(nèi)埋設(shè)3支為一組的測(cè)溫線，第一支埋設(shè)在離砼表面10cm深處，第二支埋設(shè)深度為砼厚度的1/2，均露出混凝土面100mm，第三支埋設(shè)深度為距離砼底部20cm深處，兩支測(cè)溫線相隔凈距50mm。每一支鍍鋅鋼管在接觸砼的頂部應(yīng)加蓋密封，不漏水。鍍鋅鋼管垂直放設(shè)與鋼筋網(wǎng)焊牢，使用精度準(zhǔn)確100℃的溫度計(jì)。測(cè)溫點(diǎn)選在底板中央及一這些較為代表性的點(diǎn)分別埋設(shè)一組測(cè)溫裝置，一般是不少于三組。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)板測(cè)溫區(qū)的測(cè)點(diǎn)布置在軸線交叉點(diǎn)外擴(kuò)1000mm處，頂、底兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)距底板、頂板面各200mm。混凝土中測(cè)溫預(yù)埋電子測(cè)溫線。除此之外大氣中應(yīng)布設(shè)2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，以比較混凝土表面溫度與大氣溫度之差。電子測(cè)溫線固定在鋼筋上。

（3）安裝18厚木夾板+麻布+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板，采用860×1830×18mm厚膠合板。為保證膠合板能容有透氣保濕抗裂的功效，于膠板面鋪設(shè)麻包袋，麻包袋除將膠合板面滿鋪外，還應(yīng)將膠合板四邊以麻包袋封死，以保證能將澆筑的砼中的多余空氣通過麻包袋由模板與模板間的縫隙中排出。除于膠板面鋪設(shè)麻包袋外，還應(yīng)于麻包袋面滿鋪Φ1@150×150mm焊接鉛水線網(wǎng)，并且采用U型釘將麻包袋和鋼絲網(wǎng)與模板穩(wěn)固固定好。此模板能將砼表面多余水分和空氣防止早外泄，有效提高了砼表面的密實(shí)度和抗裂能力，能提高砼表面溫度降低砼體內(nèi)外溫差，防止表面開裂。另外有一層Φ1@150×150mm焊接鉛水線網(wǎng)嵌入砼表面，可大大提高砼表面的抗裂能力。因此，采用上述多功能模板，能相當(dāng)有效地減少甚至避免產(chǎn)生的早期表面裂縫。在模板安裝工作完成后，方可在進(jìn)行大體積混凝土澆筑。

（4）調(diào)整大體積砼配合比的技術(shù)，選用普通硅酸鹽水泥;由于普通硅酸鹽水泥每增加10kg/m3砼溫度約升高1℃，為保證砼澆筑后內(nèi)外溫差不大于25℃，砼中的普通硅酸鹽水泥的用量應(yīng)嚴(yán)格控制，普通硅酸鹽水泥的用量應(yīng)不大于200kg/m3，其余水泥用量可采用細(xì)磨礦粉取代30%～40%水泥用量作為混凝土摻合料代替，減少水泥的用量，避免暴曬對(duì)，要以降低入倉溫度，盡量避免在天氣高溫時(shí)澆筑承臺(tái)砼。我們用的砂、石在使用前用冰水沖洗，能有效降低含泥量，降低砼入模溫度;選用10cm～15cm粒徑的優(yōu)質(zhì)花崗巖石作分層澆筑的層間連接，能有效降低水化熱，吸收熱量，提高防輻射能力。角石待頂板砼二次振搗后，安排專人向頂板砼投擲角石，投擲角石至露出浮漿面一半為止，角石總用量應(yīng)嚴(yán)格控制，角石總用量不得大于砼澆筑量的20%。

（5）混凝土澆筑開始后，依次啟動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)，使循環(huán)水與混凝土同步進(jìn)行升溫。開啟1天后，部分混凝土開始凝固，根據(jù)測(cè)溫情況調(diào)節(jié)水流量。如當(dāng)每個(gè)獨(dú)立測(cè)溫系統(tǒng)內(nèi)的某組測(cè)溫組的內(nèi)外溫差>20°C時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)泵將會(huì)自動(dòng)設(shè)置到最高檔位，增加冷凝管內(nèi)的冷水流量，若測(cè)溫系統(tǒng)的所有測(cè)溫組的內(nèi)位溫差為15°C～20°C時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)泵將會(huì)自動(dòng)設(shè)置到第三檔位，降低冷凝管內(nèi)的冷水流量。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差達(dá)到5°C左右時(shí)停止循環(huán)冷卻。

（6）冷卻管使用完畢后，即灌漿封孔，將外露部分截除。

4? 結(jié)語

大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)在現(xiàn)有提出了比現(xiàn)有技術(shù)更為完善的理念。該技術(shù)工藝簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單、施工方便，提高了工程質(zhì)量，增強(qiáng)了建筑使用功能，節(jié)省了混凝土養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林鵬.大體積混凝土通水冷卻智能溫度控制方法與系統(tǒng).水利學(xué)報(bào)，2013（8）：10.