溫度對大體積混凝土施工影響

趙天昌

摘 要：文章對溫度影響大體積鋼筋混凝土施工過程存在的問題、危害與成因進行了分析，介紹了能夠提高其外觀質量的工藝方法。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度；施工；溫控措施

1 水化熱溫升控制措施

混凝土升溫時間較短，根據以往工程實踐，一般在澆筑后的二至三天內，其間混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀態，約束應力很低，當水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續散熱引起溫度下降，隨著時間逐漸衰減，延續十余天至三十余天。

混凝土降溫階段，彈性模量迅速增輥，約束拉應力也隨時間增加，在某時刻如超過混凝土抗拉強度便出現貫穿性裂縫。因此控制降溫曲線對保證大體積混凝土施工質量尤為關鍵，但該問題屬于熱傳導的混合邊值問題，理論求解相當冗繁，且由于許多施工條件難以預測，理論結果亦很難嚴格。現國內施工界普遍采用王鐵夢于《工程結構裂縫控制》專著中根據多年現場實測數據統計而成的經驗公式，偏于安全地以截面中部最高溫度降溫曲線代替平均降溫曲線，求解近似值。因該公式經多年施工實踐證明與實際情況基本吻合。

1、標準水化熱溫升值Tˊ（于一般兩層草包保溫養護條件下）

按工程進度計劃，地下室底板混凝土于5月初進行澆灌，此時本市已基本進入高溫天氣，應按表格中的夏季取初始值，但根據以往施工經驗，如此厚度的大體積混凝土，單靠后期保溫措施無法控制內外溫差。如排除澆灌后期的降溫措施方案，則只有于混凝土澆灌前降低入模溫度，為達到此目具體措施如下：

（1）采用冰水配制混凝土，或混凝土廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配置；

（2）粗細骨料均搭設遮陽棚，避免日光曝曬。

（3）選用低水化熱的P.O.普硅水泥，并利用摻合料減少水泥單方用量。

以上措施第（2）條所有廠商均可實施；第（3）條可通過優化配比與原材實施，已有以往成功經驗；而第（1）條對降低入模溫度最為關鍵，在對混凝土供應商考察時作為重點考慮，并要求其提出詳盡的專項大體積混凝土供應質量保證措施與承諾書，作為選擇供應商的依據。如混凝土廠商對于大面積應用冰水或深井水配比有困難時，可只配相應電梯井厚大承臺部位，混凝土澆灌前廠商應落實一切先期準備，在混凝土澆灌時與施工現場緊密聯系，待現場發出電梯井澆灌用混凝土要求時及時進行配置，并專車運至工地進行澆灌。同時，施工時除澆灌操作流程時采取必要的措施外，深厚井坑的澆灌盡量避開中下午炎熱天氣，最好是安排在晚9：00-晨8：00之間，以最大限度地降低厚大井坑的混凝土入模溫度。

2、修正系數

（1）水泥標號修正系數k1=1.13（525號）；

（2）水泥品種修正系數k2=1.2（普通硅酸鹽水泥）；

（3）水泥用量修正系數k3=W/275：

W為實用水泥量（kg/m3），根據以往已有成功經驗，C30S8混凝土通過一級粉煤灰與高效復合防水劑“雙摻”技術，單方水泥用量可控制在310kg甚至更低，現暫以310kg/m3計，則k3=W/275=310/275=1.127；

（4）模板修正系數（木模及其它保溫模板）k4=1.4。

3、修正水化熱最高溫升值

Tmax= Tˊ?；k1?；k2?；k3?；k4=321.131.21.1271.4=68.5o；C

考慮混凝土入模溫度為20o；C，則混凝土中心最高溫度達88.5o；C。根據近年工程經驗，混凝土最高溫升值一般發生于澆灌后二至三天的白天，估計室外溫度約在30o；C，則混凝土中心溫度峰值與表面大氣溫差約在58.5o；C，仍需采取相應的保溫措施，以保證從混凝土中心至大氣的溫差梯度及混凝土本身的降溫梯度滿足合理的預控指標。

2 延緩溫差梯度與降溫梯度的措施

1、厚大承臺、樁帽均采用雙層麻袋片澆水養護及保溫措施，專人負責，覆蓋于混凝土終凝后進行，原則上維持五天濕潤覆蓋狀態，視測溫結果而定，如五天內混凝土中心溫度與大氣溫度溫差已小于10o；C，可視情況提前撤除，如五天仍達不到此標準，則繼續濕潤覆蓋，但澆水養護期始終不少于14d。

2、對于厚大基礎，除按第1條覆蓋之外，另需采取以下措施：

（1）該部位混凝土澆灌完畢并可上人后（滿足上人條件即可，不必等至混凝土終凝），于集水坑內注滿涼水（可兼作降低混凝土初始溫度之用途），初期蓄水時應避免直接沖刷強度仍很低的混凝土面層，該部分水原則上不作它用，該部分吊模可于保溫養護期完全結束抽取井坑積水后再作拆除。

（2）該部位混凝土終凝后于深坑周圈用M5水泥砂漿MU7.5粘土磚砌筑100高擋水檐，內側抹20厚1：2.5水泥砂漿，表面壓光。

（3）第（2）條擋水檐砂漿凝固后進行蓄水養護。因此時混凝土已明顯處于升溫階段，為避免涼水澆至混凝土表面造成驟冷表面混凝土開裂，注水時水管應伸入已先期灌滿水的電梯井坑，由井坑逐漸溢出直至流滿整個蓄水池。因電梯井坑內的水經熱能交換平衡，與混凝土溫度已基本一致，將不存在驟冷突變情況。

（4）第（3）條100高蓄水作為混凝土與外部大氣熱能交換的一個緩沖層，將理論上混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與大氣溫度各控制在25o；C以內的常規溫控指標轉換為混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與蓄水溫度之間的差值。因此保證蓄水部分的溫度維持在一定的指標內對于保溫效果非常關鍵，因水的導熱系數較小，保溫效果佳，因此實際上根據以上流程實施后，即使不采取其它措施，根據以往經驗，一般水溫介于混凝土表面溫度與相鄰處大氣溫度之間，對于保證溫差控制與延緩降溫梯度相當理想。

（5）為溫度變化始終處于受控狀態，每次進行測溫記錄時還須測量測溫點位置水溫，如水溫與混凝土表面溫差在20o；C以上時，測溫人員及時將測溫結果反饋于工程技術部，由項目部對蓄水進行應急措施：

1）由養護人員負責燒開水，并運至現場，與蓄水溶合；

2）由二線配合人員拉燈牽線，采取點鎢燈取暖升溫措施。

（6）如遇大風天氣，需采取搭設防風棚措施，簡易防風棚采用DN483.5標準鋼管及雨布制作，由架工與普工協同落實。加密測溫時間間隙，并視測溫情況采取第（5）條措施。

（7）混凝土澆灌過程中或澆筑后，特別是混凝土開始處于降溫階段時，如遇大雨甚至暴雨天氣，應搭設防雨棚，搭設材料與人員配置同第（6）條。加密測溫時間間隙，并視測溫情況采取第（5）條措施。

3 結語

隨著科技的發展施工工藝的進步，大體積混凝土越來越多應用到各種結構物中，但隨之出現的質量問題也層出不窮，同時，大體積混凝土都是結構的關鍵部位，施工質量的好壞直接影響整個過程的安全和使用功能。因此我們在大體積混凝土的施工國政中要引起高度重視合理采取施工措施，確保大體積混凝土的施工質量。