綠色建筑大體積混凝土溫度智能控制技術(shù)分析

摘 要：當前在建筑工程施工中，大體積混凝土施工技術(shù)變得越來越常見，其溫度控制是大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本文通過對綠色建筑大體積混凝土溫度智能控制進行分析，從而掌握溫度控制對混凝土強度和耐久性的影響，為后續(xù)綠色建筑大體積混凝土溫度控制智能化分析提供必要的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；大體積混凝土；溫度智能控制技術(shù)

1 前言

隨著人們對可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注和對環(huán)境保護意識的增強，綠色建筑作為一種可持續(xù)發(fā)展的建筑形式，得到了廣泛應用和重視。而在綠色建筑中，大體積混凝土的應用越來越普遍，但其溫度控制問題成為一個挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工控制方法已經(jīng)不能滿足需求，因此需要借助智能控制技術(shù)來解決這一問題。本文旨在通過分析綠色建筑中大體積混凝土溫度智能控制技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應用提供參考。

2混凝土水化反應與溫度升高的關(guān)系

混凝土水化反應與溫度升高之間存在著密切的關(guān)系，在反應速率方面，隨著溫度的升高，混凝土中的水化反應速率會加快。根據(jù)Arrhenius方程，反應速率與溫度呈指數(shù)關(guān)系，溫度每升高10℃，水化反應速率大約會快上2倍，意味著在較高溫度下，混凝土會更快地達到所需的強度和硬化時間[1]。在水化熱產(chǎn)生方面，混凝土水化反應是一個放熱過程，即水泥和水發(fā)生反應時會釋放熱量，隨著溫度的升高，混凝土產(chǎn)生的水化熱會增加，這可能導致溫度升高過快，甚至引起熱裂縫的產(chǎn)生，因此，在施工過程中需要注意控制混凝土的溫度升高速率。

在抗裂性能方面，高溫會降低混凝土的抗裂性能，增加混凝土表面龜裂和內(nèi)部開裂的風險，因為高溫會導致水分的蒸發(fā)速度加快，使得混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生較大的收縮應力，從而引起裂縫的產(chǎn)生，所以，在高溫環(huán)境下應采取適當?shù)拇胧﹣斫档突炷恋臏囟龋缡褂谜陉栒?、噴水等?/p>

可見，混凝土水化反應與溫度升高之間存在著復雜的關(guān)系。在混凝土的設(shè)計和施工中，需要綜合考慮溫度對于水化反應速率、水化熱產(chǎn)生和抗裂性能的影響，以保證混凝土的性能和使用壽命。

3項目工程應用

本文以某市公共建筑為例，該建筑分為地上1層和地下2層，如圖1所示。其中建筑層高度為12.5 m，地下1層高度為7 m，地下2層高度為5 m，建筑面積為145000 m2，結(jié)構(gòu)形式以框架-剪力墻結(jié)構(gòu)為主。該項目工程以綠色建筑為基礎(chǔ)，并共享配套設(shè)施，建成后，與圖書館和博物館等相連，項目建成后會成為該市休閑、文化、娛樂中心。其項目工程施工具有結(jié)構(gòu)復雜、超大、超深的特點，所設(shè)計到的筏板基礎(chǔ)為大體積混凝土，屬于典型的大體積混凝土施工工程項目。

4施工方案

4.1原材料

本項目工程中的施工原材料以水泥和普通硅酸鹽水泥為主，其3d和28d抗壓強度分別為32 MPa和53 MPa，細度為338 m2/kg[2]。礦物摻合料以Ⅱ級粉煤灰為主，其主要化學成分為SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，需水量為98%，燒失量為1.82%，而水泥和礦物摻合料的化學組成如表1所示。此外還包括外加劑，所使用的外加劑為聚羧酸高性能減水劑，其減水劑用量為29%，含固量為12.96%，密度為1.031 g/cm3。

4.2混凝土配合比

根據(jù)本項目工程的現(xiàn)場實際施工情況而言，采用正交試驗的方式篩選出合適的配合比，如表2所示，同時對配合比進行適當?shù)恼{(diào)整后，得到表3所示的配合比。在調(diào)試前進行7d的水化放熱量為210.46 J/g。而本項目中的粉煤灰摻量為13.9%，礦粉摻和量為20%。

4.3大體積混凝土施工工藝

大體積混凝土施工工藝是指在一次澆筑過程中，施工現(xiàn)場連續(xù)不間斷地澆注大量的混凝土，以形成較大的結(jié)構(gòu)體或構(gòu)件。在大體積混凝土施工的工藝流程如下：

（1）做好準備工作，確保施工現(xiàn)場的平整度、排水條件和基礎(chǔ)強度滿足混凝土施工要求，檢查模板和鋼筋安裝是否符合設(shè)計要求，準備好施工所需的混凝土材料和施工設(shè)備[3]。

（2）模板安裝，根據(jù)設(shè)計要求，按照施工圖紙準確地安裝混凝土澆筑所需的模板，確保模板的水平度和垂直度符合規(guī)范要求，并進行必要的支撐和固定。

（3）鋼筋安裝，根據(jù)設(shè)計要求，在模板內(nèi)布置好預埋鋼筋和混凝土構(gòu)件所需的加勁鋼筋，確保鋼筋的位置準確、間距均勻，并與模板保持適當?shù)木嚯x。

（4）進行混凝土的澆筑，根據(jù)需要選擇合適的澆筑方法，如自流平、抽送、泵送等，在澆筑過程中，要控制好混凝土的流動性和坍落度，確?；炷聊軌虺浞痔畛淠０鍍?nèi)的空隙，并避免產(chǎn)生氣泡或夾雜物。

（5）振搗和養(yǎng)護，在混凝土澆筑完成后，立即進行振搗作業(yè)，以消除混凝土中的空隙和提高結(jié)實度，振搗操作的方式和時間要根據(jù)混凝土的特性和設(shè)計要求進行合理安排，并進行養(yǎng)護工作，包括覆蓋保濕措施、定期澆水養(yǎng)護等，以保證混凝土達到設(shè)計強度。

（6）拆模和修整，混凝土達到設(shè)計強度后，可以進行拆模操作，將模板逐個拆除，并進行必要的修整工作，如修補表面缺陷、切割出窗洞等。

4.4溫度監(jiān)控方案

根據(jù)GB 50496-2018《大體積混凝土施工標準》規(guī)定，在本項目施工中，選取一段典型的筏板，其中筏板長度為65 m，寬度為40 m，厚度為1.5 m，同時四周均為木板模板，測溫點的布置如圖2所示[4]。對于筏板而言，因為具有對稱性，因此在選取筏板1/2布置測點時，進行內(nèi)部溫度測點與表面溫度測點中，將溫度測點布置層分為3層，而每層有10個點位，所有的點位3層測點均為垂直對應，共計30個，其上下層點距表面為50 mm，中心點位于閥板的中心位置，當每層的點距不超過500 mm時符合要求，大體積混凝土澆筑的10d內(nèi)，每6h進行一次測溫。

5混凝土性能分析

5.1混凝土熱工性能分析

在本項目工程中，對混凝土所對應的膠凝材料進行7d水化熱測試后，得到圖3所示的結(jié)果，根據(jù)圖3可知，放熱峰值為7.14 J/gh，同時7d水化放熱量為205.37 J/g，相較于普通硅酸鹽水泥的7d水化放熱量要低得多[5]。因此，在13.9%的粉煤灰和20%的礦粉摻入后，能夠大幅度降低膠凝材料的水化熱，有利于降低本項目工程中大體積混凝土內(nèi)部放熱的速度和幅度。

在混凝土絕熱溫升曲線中（如圖4所示），由于絕熱溫升曲線中，混凝土澆筑入模的溫度為25℃，其2d內(nèi)溫度上升比較快，并且在48h內(nèi)溫度可以達到68℃，而7d左右達到峰值，溫度為70℃，絕熱升溫為45℃，其中，同強度素水泥混凝土絕熱升溫為73.1℃，本項目工程中所使用的混凝土具有較低的絕熱升溫，同時升溫過程持續(xù)3d左右，這種情況下現(xiàn)場筏板內(nèi)的溫度梯度會減少，同時也能有效避免溫度裂縫的出現(xiàn)。

5.2混凝土力學性能分析

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后，內(nèi)部溫度比較高，會導致在養(yǎng)護時，需要的養(yǎng)護條件和實際標準養(yǎng)護條件存在差異性。為此，在本項目工程中，針對溫度匹配養(yǎng)護條件下的混凝土力學性能進行試驗，并且和標準養(yǎng)護條件下的試驗結(jié)果進行對比，能夠有效探討出溫度對混凝土強度的發(fā)展影響[6]。在本項目工程的設(shè)計要求中，底板混凝土需要達到C40的標準要求，并在28d時達到C40混凝土抗壓強度值?；诖?，對于本項目工程中的混凝土溫度匹配養(yǎng)護而言，在摻入粉煤灰和礦渣的復合膠凝體系中，其強度在溫度較高時具有增快的速度，并在7d內(nèi)達到峰值，這也說明較高的溫度環(huán)境可以促進粉煤灰和礦粉的活性，加速了復合膠凝體系的水化反應，并表現(xiàn)出較高的強度。

6結(jié)論

本文通過對大體積混凝土溫度智能控制技術(shù)的分析，該方案在實驗中獲得了良好的效果，能夠有效控制大體積混凝土的溫度，提高綠色建筑的節(jié)能性能。但是，仍然存在一些待解決的問題，如傳感器的準確性和可靠性等。未來的研究可以進一步完善該方案，并探索更加先進的智能控制技術(shù)，以推動綠色建筑的發(fā)展。

參考文獻

[1]夏凌.橋梁大體積混凝土承臺施工溫度控制技術(shù)分析[J].黑龍江交通科技，2018，41（4）：108+110.

[2]楊志學，張林艷，王立偉.大體積混凝土溫度智能控制技術(shù)及防護措施研究[J].技術(shù)與市場，2023，30（9）：100-103.

[3]王子嬌.大橋項目主墩承臺混凝土施工的溫控技術(shù)[J].交通世界，2023（33）：131-133.

[4]崔保軍，李愛民.橋梁工程大體積混凝土施工技術(shù)及溫控措施[J].工程技術(shù)研究，2022，7（7）：112-114.

[5]鄧銀華.橋梁工程承臺大體積混凝土施工技術(shù)及裂縫控制措施分析[J].運輸經(jīng)理世界，2023（16）：118-120.

[6]黃春暉，王劭琨，侯艷芳.橋梁承臺大體積混凝土施工水化熱分析及溫控研究[J].甘肅科學學報，2022，34（2）：115-119.

作者簡介：姚紹帥（1989.09-），男，漢族，山東兗州人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。