大體積混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)方法的應(yīng)用

□文/張 軍

基于大體積混凝土水化熱溫度峰值在中心，在常用的養(yǎng)護(hù)方式中，內(nèi)部降溫是最有效的方法。目前工程實(shí)踐中多以在混凝土表面覆蓋隔熱材料（如薄膜加防火草簾）為主，該方法一般只要按照施工方案嚴(yán)格執(zhí)行，效果較好，但由于人為因素較多且計(jì)算時(shí)的假定往往同實(shí)際溫度變化存在差異，導(dǎo)致進(jìn)場(chǎng)保溫材料準(zhǔn)備不足或者有漏鋪、少鋪現(xiàn)象，致使混凝土產(chǎn)生裂縫。為此，在大體積混凝土施工中，逐漸嘗試用液態(tài)物質(zhì)覆蓋混凝土表面的保溫養(yǎng)護(hù)方式，既滿足了養(yǎng)護(hù)需求，又可減少二次污染。

工程概況

天津燕趙大廈項(xiàng)目坐落在濱海新區(qū)中央商務(wù)區(qū)內(nèi)，建筑總體造型呈菱形布局，占地0.6 hm2，總建筑面積5.2萬(wàn)m2，地下2層為附建式人防工程，平時(shí)用于車庫(kù)及設(shè)備用房，地上25層為高檔公寓及5A級(jí)寫字樓，建筑高度99.75 m。該工程基礎(chǔ)底板呈較規(guī)則菱形，面積70.5 m×72.4 m，厚約為1.8 m，局部厚達(dá)2.5 m，混凝土總量約為12 250 m3，采用泵送商品混凝土C40S8，混凝土養(yǎng)護(hù)采用蓄水方式，測(cè)溫委托第三方進(jìn)行。

蓄水深度估算

工程實(shí)踐中，保溫養(yǎng)護(hù)是根據(jù)熱交換原理，即依據(jù)每立方米混凝土在確定時(shí)間內(nèi)，內(nèi)部中心溫度達(dá)到表面溫度時(shí)釋放的熱量，等于此期間內(nèi)混凝土散失到外界大氣中的熱量，確定保溫層厚度。在混凝土養(yǎng)護(hù)中，利用水的導(dǎo)熱系數(shù)較低，在其表面存蓄一定厚度的水，以達(dá)到一定的隔熱保溫性，減少混凝土內(nèi)表與外界空氣的熱交換。實(shí)際計(jì)算中簡(jiǎn)化了因底板厚度不同對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，按厚度最大值并根據(jù)GB 50496-2009《大體積混凝土施工規(guī)范》附錄中的公式計(jì)算混凝土在不同齡期時(shí)的里表溫度值，見(jiàn)表1。

表1 混凝土不同齡期里表溫度

將計(jì)算值代式（1）。

式中：hw——蓄水深度，m；

x——蓄水養(yǎng)護(hù)時(shí)間，h；

M——混凝土結(jié)構(gòu)表面系數(shù)，m-1；

TMAX——混凝土計(jì)算最高溫度，℃；

T2——混凝土計(jì)算表面溫度，℃；

Kb——傳熱系數(shù)修正值；

λw——水的導(dǎo)熱系數(shù)，取0.58 W/（mg·K）；

TJ——混凝土澆筑溫度，℃；

mc——混凝土中膠合料用量，kg/m3；

Q——水泥28 d水化熱，kJ/kg。

計(jì)算得到蓄水厚度應(yīng)在21～25 cm之間，即可保證混凝土里表溫差≯25℃并滿足規(guī)范要求。實(shí)踐中按最高計(jì)算結(jié)果蓄水并可根據(jù)實(shí)際測(cè)溫情況調(diào)整蓄水深度，以始終滿足GB 50496-2009的要求。

測(cè)溫點(diǎn)的布置和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

項(xiàng)目測(cè)溫點(diǎn)按GB 50496-2009要求，平面布設(shè)11個(gè)位置，各位置垂直向又各布設(shè)5點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)55點(diǎn)，見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 測(cè)溫點(diǎn)垂直布置

圖2 測(cè)溫點(diǎn)平面布置

監(jiān)控混凝土澆筑后的溫度變化情況。測(cè)溫過(guò)程中所得溫度值與計(jì)算結(jié)果基本吻合，溫度變化時(shí)間同假定基本一致。見(jiàn)表2。

表2 混凝土實(shí)測(cè)溫度

內(nèi)部測(cè)溫自混凝土澆筑后12 h進(jìn)行，連續(xù)測(cè)溫14 d。混凝土入模溫度28.4℃，平均環(huán)境溫度28.5℃，最高30℃，最低25℃；測(cè)溫點(diǎn)自澆筑后36 h后開(kāi)始處于溫升階段，至澆筑完成后89 h達(dá)到最大值，各點(diǎn)最大平均值72.6℃，最大值73.3℃；至混凝土澆筑完成后330 h，各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的混凝土里表溫度差絕大部分均位于25℃內(nèi)，測(cè)得溫度最大平均值51.6℃，最大值53.8℃。

整個(gè)測(cè)溫期間混凝土里表溫差基本控制在25℃內(nèi)，溫降速率平緩，指標(biāo)符合規(guī)范要求。養(yǎng)護(hù)中期因養(yǎng)護(hù)水流失蒸發(fā)，導(dǎo)致水位降低，加快表面溫度的流失速度，造成里表溫差有所加大，最大值出現(xiàn)在澆筑后98 h時(shí)，達(dá)到26℃后及時(shí)采取措施增加蓄水深度，及時(shí)控制溫差，此后不斷調(diào)整蓄水深度，保證了里表溫差始終在控制范圍內(nèi)。

總結(jié)

（1）實(shí)踐中可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整蓄水深度，控制混凝土里表溫差，從而避免以材料準(zhǔn)備不足或因人為因素導(dǎo)致的不利條件出現(xiàn)，進(jìn)而無(wú)法有效控制混凝土里表溫差。

（2）蓄水時(shí)應(yīng)事先在擬蓄水深度的基礎(chǔ)上提高5～10 cm，做好擋水墻，以免因滲漏導(dǎo)致蓄水深度不足，加快水體流動(dòng)，加大熱交換；同時(shí)在蓄水后最好能及時(shí)在表層覆蓋薄膜，以免因風(fēng)使水體波動(dòng)。

（3）采用蓄水養(yǎng)護(hù)有效地解決了因人為因素及實(shí)際與估計(jì)不足之間的差異，導(dǎo)致的混凝土表面覆蓋不完全及覆蓋材料不足的可能。

（4）養(yǎng)護(hù)水作為可循環(huán)資源，可減少采用其他養(yǎng)護(hù)材料可能造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)并可節(jié)約一定資金成本。