大體積砼溫控分析與監(jiān)測

摘 要：通過溫控計算，采用低水化熱水泥和分塊分層澆筑方法，并適當埋設(shè)冷卻水管，降低混凝土入模溫度，采用實時溫度跟蹤監(jiān)測，從而降低了砼溫度應力和提高砼本身抗拉性能，確保了地下室底板大體積砼施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大體積砼 溫控計算 溫度監(jiān)測

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-02

某高層公寓地下室底板厚400，底板長165 m，寬81 m，核心筒部承臺高度1.2～2.3 m，承臺面標高大部分為-5.6 m，局部為-6.9 m，基礎(chǔ)梁截面尺寸大部分為500×800，地下室底板、地梁及承臺砼總量約8200 m3，砼強度為C40，屬于大體積砼施工，為保證厚大體積砼的施工質(zhì)量，須著重對砼原材料選用、配合比設(shè)計、砼澆筑、混凝土入模溫度、現(xiàn)場溫度監(jiān)測等進行嚴格控制，防止底板砼澆筑過程中由于內(nèi)外溫差過大及砼收縮造成砼裂縫。

1 大體積砼溫控計算

1.1 溫差計算

（1）砼的水化絕熱溫升值

式中：（t）為澆完一段時間t砼的絕熱溫升值（℃），Q為每千克水泥水化熱量（J/kg），Mc為第立方米水泥用

量（kg/m3），C為砼的比熱在0.84～1.05 J/Kg.K之間（一般取0.96 J/kg.K），ρ為砼的質(zhì)量密度（取2400 kg/m3），e為常數(shù)2.718，t為齡期（d），m位與水泥品種比表面、澆搗時溫度有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)（一般取0.2～0.4）。

（2）砼內(nèi)部中心溫度

式中：Tmax為砼內(nèi)部中心最高溫度，T（t）位在t齡期的砼絕熱溫升，T0為砼澆筑入模溫度，ξ為不同澆筑塊厚度的溫降系數(shù)。

1.2 覆蓋草包厚度

根據(jù)施工配合比水泥的用量和現(xiàn)場實測砼入模溫度，可計算求得需覆蓋草包厚度：

式中：Tmax為砼內(nèi)部中心最高溫度，H為基礎(chǔ)厚度（分別取1 m，1.8 m，2.0 m），λ為草包傳熱系數(shù)（取0.14 w/m.k），λ1為砼導熱系數(shù)（取2.3 w/m.k），K2為傳熱系數(shù)修正值（取1.90）。

根據(jù)以上公式及經(jīng)驗配合比，經(jīng)過初步計算求得本工程地下室各種厚度大體積砼的絕熱溫升值和調(diào)整溫升及養(yǎng)護材料厚度如下表：

砼最高水化熱絕熱溫升（℃）砼塊體厚度（m）調(diào)整后砼絕熱溫升（℃）砼中心區(qū)最高溫度（℃）砼表面控制溫度（℃）保溫層覆蓋計算厚度mm覆蓋草包層數(shù)

1.3 計算結(jié)果分析

按計算結(jié)果，不同厚度的大體積砼可采用一層黑色塑料薄膜下覆蓋2層草包，滿足大體積砼養(yǎng)護要求。以上是按經(jīng)驗配合比計算的結(jié)果，在大體積砼施工前，應根據(jù)砼施工配合比和當時天氣情況重新進行驗算，如有差異應及時調(diào)整，本工程大體積砼養(yǎng)護30天，養(yǎng)護期間經(jīng)常觀測砼內(nèi)部與表面溫差，如出現(xiàn)大于25 ℃，應及時采取增加或減少養(yǎng)護厚度的方法降低砼內(nèi)部與砼表面的溫差。

2 溫控措施

為了控制大體積砼溫度裂縫的產(chǎn)生展，可以從提高砼本身抗拉性能和降低砼溫度應力這兩方面考慮。

2.1 原材料與配合比控制

（1）水泥選用優(yōu)質(zhì)低熱普通硅酸鹽水泥，同時摻加粉煤灰和礦粉取代水泥，減少水泥用量，降低水泥水化熱；（2）合理選擇砼的配合比，通過優(yōu)化砼級配，在滿足設(shè)計強度要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱，并控制石子、砂子的含泥量分別不超過1%和3%；（3）摻加緩凝劑，延緩砼水化熱的峰值出現(xiàn)時間；摻入適量的微膨脹劑使砼得到補償性收縮，減少砼的溫度應力；添加砼抗裂合成纖維，可極為有效地控制并減少砼因收縮和干縮引起的裂縫。

2.2 大體積砼的澆筑

（1）砼的布料。為了避免施工冷縫的產(chǎn)生，應縮短澆筑層的長度及減小每層的澆筑時間，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，在場地中間設(shè)兩臺砼輸送泵，采用邊澆筑邊拆管的方法鋪設(shè)砼泵管，采用“由一邊向另一邊推進，一次澆筑，一個坡度，薄層覆蓋，循序推進，一次到頂”的方法進行澆注，澆筑過程中采用斜面分層方法澆筑，這樣每層砼量不大，可以加快砼的水化熱散失，有效防止溫度裂縫和約束裂縫的產(chǎn)生。（2）砼的振搗。由砼自然流淌形成澆筑斜面坡度，每個澆筑層布置三道振動棒，采用插入式振動棒進行砼振搗，第一道振動棒主要是振實上部砼，布置在砼卸料點，第二道振動棒布置在中間，為了防止砼堆積，在坡角處布置第三道振動棒，振搗下部砼；為了消除上下兩層砼之間的接縫，在振搗過程中，應“快插慢拔，直上直下”，并將振動棒插入下層砼中5cm左右振搗，直到砼表面呈水平（不發(fā)生顯著下沉，也不再出現(xiàn)氣泡）及表面泛出灰漿為止；（3）砼的泌水及浮漿處理。為了及早排出砼的泌水及浮漿，將集水坑設(shè)置在未澆筑的一邊，在澆筑過程中，將砼中多余的水份和浮漿引導至集水坑中，再用抽水泵將集水坑中的水抽出基坑排至場外。（4）砼的表面處理。為了較好地控制砼表面龜裂，減少砼表水份的散失，促進砼養(yǎng)護，用對長刮尺、木槎和鐵槎對砼的表面進行處理，在澆筑后2～3 h后，首先用長刮尺刮平砼表面的厚水泥漿，為了使砼表面密實平整，再用木槎反復搓壓其表面，在砼初凝前，再用鐵槎板壓光。

2.3 降低混凝土入模溫度

（1）為了降低外界溫度對砂石料溫度的影響，使用大棚對砂石料進行遮蓋防護，為了降低砼出機溫度，使用冷水對砂石料進行降溫處理和進行砼拌和；（2）為了降低砼在泵送過程中摩擦發(fā)熱和吸收太陽的輻射熱，采用了合理布置泵管并覆蓋麻袋以及灑水降溫的方法；（3）減少砼的運輸和停留時間，在基坑邊設(shè)置拌和站。

2.4 合理布置冷卻水管并通水冷卻

（1）冷卻水管路采用回形布置，其材質(zhì)采用壁厚為1.2 mm、直徑25 mm的薄壁鋼管，為了減少彎頭和接頭數(shù)目，盡量按照順結(jié)構(gòu)的方向布置，為了施工便利及確保水管不漏水，采用橡膠鋼絲管處理彎接頭。（2）為了防止管道阻水或漏水，使用前需要對現(xiàn)場冷卻水管進行壓水試驗，開始階段進行小流量通水，隨著澆筑的進行，通水量逐漸加大，當砼澆筑完并達到初凝以后，通水流量應達到30 L/min，流速達到0.65 m/s以上，當溫峰過后，應使砼降溫速度穩(wěn)定在2 ℃/d以內(nèi)，需要及時調(diào)整冷卻水流量與通水時間，此外，現(xiàn)場采取二次通水冷卻，可以有效防止上層砼澆筑后下層砼溫度的回升。

2.5 加強砼的保溫養(yǎng)護

由于大體積砼澆筑后，前期水泥水化熱急劇增加，砼中心溫度也隨之增高，而表面溫度受大氣溫度的影響，增幅不大，當砼內(nèi)、外溫差超過25 ℃時，砼就會因溫度應力而產(chǎn)生裂縫，因此，砼澆筑完畢后，應及時采取保溫措施，表面先覆蓋一層塑料薄膜，再蓋一層阻燃草棉被。

3 溫度監(jiān)測

為了隨時掌握混凝土內(nèi)部溫度和表面溫度，以及根據(jù)混凝土溫度的變化及時采取相應的技術(shù)措施，在混凝土內(nèi)部不同部位埋設(shè)銅熱傳感器，用混凝土溫度測定記錄儀進行施工全過程的跟蹤和監(jiān)測。（1）測溫點的布置：根據(jù)本工程特點，沿筏基底板周邊及中心地帶布置，具體的布置位置和測溫點為：散熱較快的筏基底板的轉(zhuǎn)角點，筏基底板中心地帶，筏基底板局部超深部分地坑處。（2）測溫方法：采取在混凝土澆筑前預先按要求的部位埋設(shè)測溫元件，測溫元件采用WZG-010型熱電阻，以直接接觸澆筑后的混凝土來感受溫度；按測溫記錄要求采用XQC-300大型長圖自動平衡記錄儀測量，該記錄儀可直接讀數(shù)監(jiān)大體積內(nèi)部的溫度變化情況。（3）測溫記錄：按以往工程施工經(jīng)驗大體積混凝土在澆筑后1～20日內(nèi)混凝土內(nèi)部溫度變化明顯，聯(lián)系本工程實際，在施工前制定一套測溫記錄，混凝土澆筑16個小時后每小時讀取一次，以后的讀取時間間隔可適當延長，最大溫度不超過25℃，每半個小時的不超過10℃，一旦溫差超過這個限制，再加一層保溫材料以減少溫差。

4 結(jié)語

大體積砼結(jié)構(gòu)的施工，為了保證大體積砼的施工質(zhì)量，必須通過多方面的措施進行控制，尤其是對溫度的控制，對溫度進行控制措施包括優(yōu)化設(shè)計配合比、優(yōu)選施工工藝方法、完善溫度監(jiān)測措施，通過合理的溫控理論計算確定布設(shè)冷卻水管的方案及養(yǎng)護方案；在本工程大體積砼施工過程中，由于采取合理有效的溫控措施，工程未出現(xiàn)貫穿性裂縫，整體施工質(zhì)量良好。

參考文獻

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