大體積砼施工溫度計算及施工技術

摘要:簡述大體積混凝土施工的理論熱工計算，通過混凝土的理論熱工計算數據控制現場混凝土的入模溫度并結合施工技術措施防止溫度裂縫的產生，保證大體積混凝土的施工質量。

關鍵詞:溫差混凝土施工技術

一、工程概況

本工程位于大港區中石油煉油廠東側。共10座10萬立方米原油儲罐，我單位主要負責施工6座原油儲蓄罐罐基礎工程(TK101-A~F)，主要施工內容包括:基礎承臺、環墻施工及罐心回填施工。原油罐直徑80米，基礎承臺直徑81.6米、高0.6米，基礎環墻高1.7米，墻厚0.6米，直徑80米。

二、大體積混凝土施工溫度計算

1、混凝土配合比的選擇

圖紙設計混凝土為C35混凝土、為了降低混凝土的水化熱混凝土配合比選用低水化熱的水泥并摻入一定量的摻合料，配合比為:330(水泥):680(砂子):1095(碎石):165(水):23.5(外加劑):138(摻合料);

2、混凝土施工溫度計算:

⑴、砼拌和溫度計算:

⑵、混凝土出機溫度TI

由于攪拌機棚為敞開式，故TI= T0=26.37℃。

⑶、混凝土澆筑溫度Tj

Tj=T0+(Ta-T0)(θ1+θ2+θ3+······+θn)

Ta—室外氣溫，考慮為25℃

θ1、θ2、θ3、······θn—溫度損失系數，按以下規定取用:

①、混凝土裝卸和運轉，每次θ=0.032，

②、混凝土運輸時，θ=At，t為運輸時間(min)，A查表得0.0042

③、澆筑過程中，θ=0.003t，t為澆筑時間(min)

混凝土裝卸和運轉考慮3次，混凝土運輸時間為45min，澆筑時間為40min。

∑θ=θ1+θ2+θ3=0.405

混凝土澆筑溫度Tj=26.37+(25-26.37)×0.405=25.8℃

⑷、水化熱絕熱溫升值:

計算公式:T(t)=(1-e-mt)mcQ/Cρ

Tmax= mcQ/Cρ

T(t)—澆筑一段時間，混凝土的絕熱升溫值，℃;

mc—每立方米混凝土水泥用量，Kg/m3;

Q—水泥水化熱量，J/Kg;

C—混凝土的比熱，一般取0.92~1.00，取0.96 J/Kg.K;

ρ—混凝土的質量密度，取2400 Kg/m3;

m—與水泥品種，澆搗時與溫度有關的經驗系數，一般為0.2~0.4;

t—混凝土澆筑后至計算時的天數，d。

Tmax—混凝土的最大水化熱溫升值，℃

由水泥廠提供試驗報告知，水泥3d水化熱為274 J/Kg，7d水化熱為305 J/Kg(計算時在此基礎上調30 J/Kg)

3d的絕熱溫升 :Tmax(3)=39.6℃

7d的絕熱溫升 :Tmax(7)=43.6℃

⑸、混凝土內部實際最高溫度Tmax

Tmax=Tj+T(t)·ζ

ζ—不同澆筑厚度的降溫系數，澆筑厚度為0.6m，查表的3d，ζ=0.36;7d，ζ=0.29

計算得:3d的Tmax=25.8+39.6×0.36=40.1℃

7d的Tmax=25.8+43.6×0.29=38.4℃

⑹、混凝土表面溫度Tb(t)

Tb(t)=Ta+(4/H2)h’(H- h’)△T(t)

Ta—大氣平均氣溫，15℃

H—混凝土的計算厚度H=h+2 h’

h—混凝土的實際厚度

h’—混凝土的虛厚度，h’=Kλ/β

λ—混凝土的熱導系數，取2.33W/m·K

β—熱傳導系數，混凝土表面用巖棉被保溫，

β=1/(δ/λ+1/βa)

δ—保溫材料厚度，取0.05m

λi—材料導熱系數，巖棉0.03~0.047，取0.04

βa—空氣傳熱系數，取23 W/m·K

K—計算折減系數，取0.666

△T(t)—齡期t時，混凝土內部最高溫度與外界氣溫差

β=1/(δ/λ+1/βa)=1/(0.05/0.04+1/23)=0.77

混凝土的虛厚度h’=0.666×2.33÷0.77=2.01m

混凝土計算厚度H=0.6+2×2.01=4.62m

內部最高溫度與外界最低氣溫差:

3d:△T(3)=40.1-15=25.1℃

7d:△T(7)=38.4-15=23.4℃

混凝土表面溫度:

3d:Tb(3)=39.7℃;Tmax-Tb(3)=0.4℃<25℃

7d:Tb(7)=38℃;Tmax-Tb(7)=0.4℃<25℃

結論:混凝土中心最高氣溫與表面溫度差未超過25℃，表面溫度與氣溫差3d、7d時也未超過25℃，混凝土溫度梯度能滿足防裂要求，因此混凝土采用表面覆蓋毛氈撒水養護，能夠保證混凝土內部、表面、環境三者之間的溫度梯度在25℃以內。

三、混凝土的澆筑

1、混凝土的運輸及澆筑順序:

①、混凝土的運輸

混凝土運輸時盡量縮短運輸時間，盡量避免混凝土因運輸時間過長造成坍落度損失過大，混凝土坍落度控制在14~18cm，初凝時間在10h以上。采用混凝土運輸攪拌車運輸，在運輸過程中以2~4r/min的慢速攪拌，卸料前快速攪拌30s后再卸料。

混凝土拌和物運輸時間限制表氣溫(℃)無攪拌設施運輸(min)有攪拌設施運輸(min)

20~303060

10~194575

5~96090

②、混凝土的澆筑:

為避免出現收縮裂縫，承臺混凝土設置“十”字后澆帶，分兩次進行澆注。承臺混凝土澆筑時配備4臺混凝土輸送泵。對每臺混凝土輸送泵分區域進行澆筑，確保上下層及交接帶處前后混凝土澆筑間隔不超過初凝時間，確保混凝土在初凝前接茬(不超過10h)，不出現冷凝縫。混凝土斜向分層澆筑，每層厚度控制在30cm左右。為避免出現冷縫，每臺泵車每小時澆筑約25m3，4臺泵車每小時共澆筑約100m3。

混凝土振搗采用直徑70mm的插入式振搗器，振搗棒操作遵循“快插慢拔”的原則。振搗中控制好振動棒的移動間距不超過振動棒作用半徑的1.5倍，既要防止漏振，也要防止過振，特別注意加強各區澆筑的匯合區，防止漏振。每點振搗時間已20~30s為宜，視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現氣泡及表面泛漿為準。振動器與側模保持5~10cm的距離，插入下層混凝土10cm左右，并保證在下層混凝土初凝前進行振搗，使混凝土具有良好的密實度和整體性，防止出現施工冷縫。嚴禁振搗棒觸及鋼筋、預埋件等，在必要位置懸掛警示牌。對搗固人員要認真劃分施工區域，明確責任，以防漏搗。

③、混凝土防溫度裂縫的措施

根據規范要求，混凝土內外溫差不得超過25℃。為滿足此要求，在保證混凝土強度等級的前提下減少水泥用量，用添加劑代替，減小水泥水化熱。

嚴格控制混凝土的入模溫度，使其不高于27℃(根據計算得出)，如入模溫度高于27℃，拌和站必須采取降溫措施，確保混凝土入模溫度不大于27℃。

在混凝土養護程中，及時調整混凝土養護措施，尤其是加強保溫措施，延緩混凝土升降溫速率，減小混凝土的溫差梯度，保證混凝土不開裂。

在養護中通過測溫記錄，來指導降溫、保溫工作的進行，控制混凝土內表溫差從而將混凝土內外溫差控制在25℃左右。

四.結束語

通過混凝土施工的溫度計算來采取相應措施控制混凝土的入模溫度，通過混凝土內布置散熱管通水降溫、頂面蓄水養護及連續測溫等技術措施來控制各個界面的溫度梯度，并采取相應的技術措施來防止溫度裂縫的出現，保證大體積混凝土構件的質量。

參考文獻

1、周水興、何兆益、鄒毅松·路橋施工計算手冊·人民交通出版社

2、江正榮·建筑施工計算手冊·中國建筑工業出版社

3、交通部第一公路工程總公司·橋涵·人民交通出版社

4、中華人民共和國交通部發布·公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000·人民交通出版社