冷卻水循環溫控工藝在大體積混凝土方塊制控防裂方面中的應用研究

◎ 王秀斌　中交四航局第三工程有限公司

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冷卻水循環溫控工藝在大體積混凝土方塊制控防裂方面中的應用研究

◎ 王秀斌中交四航局第三工程有限公司

摘要：結構裂縫和溫度裂縫在混凝土施工中普遍存在，是影響工程質量的關鍵因素，尤其是在大體積混凝土方塊中，需要采取有效的控制措施，減少裂縫的產生率。本文以KBR煉油廠碼頭工程中混凝土施工為例，分析了大體積混凝土方塊在預制過程中，如何利用冷卻水循環系統，控制裂縫的產生，提高施工質量。

關鍵詞：冷卻水循環 溫控工藝 大體積混凝土方塊 制控防裂

隨著物流業的快速發展，海上交通運輸成為目前重要的物流運轉途徑，很多規模龐大的港口碼頭項目正在修建。在項目施工中，大體積混凝土方塊預制是關鍵的施工環節之一。但是由于受到施工環境和混凝土自身特點的影響，容易在方塊表面出現大量裂縫。在這種情況下，通過必要的溫度控制措施，降低混凝土方塊內部的溫度，成為施工重點。

1.混凝土方塊出現裂縫的原因及控制

1.1混凝土方塊裂縫的原因分析

大體積混凝土方塊出現裂縫的影響因素主要包括以下四個方面：第一，材料因素?；炷敛牧媳旧砭邆錈崦浝淇s的特性，如果在施工過程中，不注意控制好水泥的水化熱，那么就會由于內外溫度差異較大，而導致裂縫產生。除此之外，水泥漿的比例過大，也會增加混凝土方塊的干縮效應，成型之后容易出現裂縫。第二，設計因素?；炷练綁K的長度和斷面面積比值過大，不符合規定的變形縫要求，以及抗裂措施沒有在設計中體現。第三，施工因素。在施工之前，沒有對相關人員進行詳細的技術交底，導致施工程序不合理，或者澆筑和振搗要點把握不準確，導致結構強度分布不均勻。第四，環境因素。外部環境溫度過低，會在混凝土方塊中形成非常明顯的溫度差，導致拉應力的產生，如果應力過大，就會出現裂縫。

1.2裂縫控制措施

1.2.1選擇合適的原材料，優化混凝土配比

水泥應當選擇凝結時間較長的類型，例如粉煤灰硅酸鹽水泥；若施工條件允許，采用粒徑較大且級配良好的石子，在施工環節，加強攪拌、澆筑與振搗工序施工質量；根據施工需求，科學選擇外加劑（例如引氣劑、減水劑等），減少水泥的使用量，降低混凝土的溫升。

1.2.2做好施工工作

在澆筑環節開始前預埋冷卻水管，并提前通入冷卻水，從而實現對低溫混凝土水化熱溫度的控制。這也是當前效果最好的、應用最廣泛的大體積混凝土升溫控制方法。

控制好混凝土的出機溫度。在氣溫較高的夏季，應當對砂石原料進行遮陽處理，也可在拌料之前對石子進行澆水處理，降低石子的入機溫度，從而降低混凝土的出機溫度。

澆筑工序：進行澆筑的混凝土溫度應控制在40℃以下。在施工中，選擇分層連續澆灌，且嚴格按照施工標準執行，不能隨意留施工縫，混凝土攤鋪厚度與振搗器長度的比例應控制在1.25以內。若層間間隔時間超過混凝土初凝時間，層面應按照施工縫處理。

振搗工序：澆灌完成以后，在震動界限以前，進行二次振搗，從而提升混凝土與鋼材的握裹力，減少內部微小裂紋的產生，增加混凝土的密實性。有試驗表明，二次振搗能夠提升使混凝土的抗壓強度提升百分之二十。

1.2.3加強溫度監測工作

實現對混凝土溫度的實時監測，內外溫差不能超過25℃。為了方式溫度裂縫的產生，混凝土的入模與澆筑環節都要進行溫度監測，使混凝度的溫度梯度與濕度在可接受范圍之間，確?；炷潦┕べ|量。

2.常見的溫控措施

水的降溫：在攪拌站設置兩個水桶，體積分別為5000L和10000L，攪拌之前在水桶中加入冰塊，等到水溫將至大概為10℃，就將水引入攪拌機進行攪拌，同時安排專門的監督人員進行全程監控。

砂石和水泥降溫：在進行混凝土配比之前，控制好砂石等骨料的溫度，避免曝曬，如果日照過于強烈，需要定時灑水以便降低骨料的溫度，一般情況下，要使其溫度控制在26℃左右。為了防止混凝土的入模溫度過高，盡量不要使用當天泵送入罐的水泥。

機械設備降溫：混凝土攪拌之前，用冰水沖洗攪拌機以及混凝土罐車，這樣可以降低設備的外部和內部溫度，避免在攪拌過程中，混凝土溫度快速升高。

圖2　冷卻水循環立體結構圖

表2　溫度控制表

圖3　混凝土方塊溫度變化曲線（B15方塊為例）

3.冷卻水循環溫控工藝在該工程項目中的應用

3.1工程概括

該工程項目名稱叫做KBR煉油廠碼頭，臨近大西洋，具體施工位置屬于安哥拉中部的洛比托市的港區內，與已經建成的洛比托礦石碼頭臨近。該工程下施工采用的混凝土方塊是實心型，具體分為頂層卸荷板和標準方塊層，然后就是胸墻部分。在該工程項目中，預制混凝土方塊564塊，包括67塊卸荷板，其中每塊混凝土方量控制在100m3左右，每個卸荷板混凝土方量控制在60m3左右，屬于大體積混凝土工程的范疇。

3.2溫控工藝應用的必要性

對該工程項目中設計的實心混凝土預制方塊尺寸進行測量，發現其長度范圍在6.5m～10m之間，寬度范圍在2m～5m之間，高度范圍在2.5m～3.5m之間，是標準的大體積混凝土構件。而大體積混凝方塊普遍存在裂縫問題，如果不制定合理的溫控措施，很容易因為內部水化熱過高而出現溫度裂縫。除此之外，洛比托屬于熱帶草原氣候，日照時間長，全年的平均溫度都在25℃左右，因此，預制方塊內部的散熱周期很長。

3.3操作方法

（1）布設冷卻水管。按照冷卻水由熱中心區向邊緣區流動的原則布置冷卻水管網，并采用分區分層布置的方法。水管層數需要根據混凝土方塊的具體高度，上下兩層水管之間的距離控制在1m，水管的規格為：壁厚2mm、直徑φ25mm，材質是PVC管。其中，在混凝土的中心設置進水管口，而出水管口要設置在邊緣部分，保證每層管網的進出水口錯開布置?；炷翝仓瓿芍?，執行通水循環作業，為了提高冷卻效果，可以在水中加冰，使其溫度控制在20℃左右。在通水過程中，值班人員要全程看守，避免水溫過高。冷卻水循環立體結構如圖2所示。

（2）測溫設備。采用國內TD-3大體積混凝土測溫儀，對冷卻溫度數據進行實時采集。該儀器通過數據線和預埋在混凝土方塊內部的溫度探測頭連接，每隔一分鐘就能監測出一個溫度數據，并保存在儲存卡中。該測溫儀器還能夠通過無線網絡和實驗室的主機設備進行信息共享，因此，混凝土方塊的溫度變化情況能夠通過主機顯示，如果溫度超過規定指數就會自動發出警報。

（3）冷卻水管水壓試驗。在混凝土施工之前，要對水管系統進行通水試驗，檢查接頭是否漏水。同時，還要檢測吊孔盒的密封性，如果有漏水現象，要進行設備的維修或更換，避免對已經澆筑完成的混凝土造成破壞?；炷翝仓┕ひ约颁摻罱壴^程中容易碰到管路，影響供水的連續性，為了避免這種情況的發生，要控制好振搗力度。

（4）水流控制。通常情況下，水流量會影響進出水口的溫差，以及冷卻水和混凝土的熱交換速率。利用流量感應器，能夠隨時監控冷卻水的速度和流量。經過試驗表明，當水速和流量在1.2～1.5m3/h時，進出水口的溫差小于6℃，滿足設計標準（如表2）。

對該溫度曲線進行分析之后，得到如下結論：第一，混凝土方塊內部的溫度變化明顯的分為升溫和降溫這兩個階段，其中，當澆筑完成大約一天之后，溫度達到最大值。第二，混凝土方塊的溫度分布是由中心向四周遞減，最高相差25℃。第三，在同一個溫度監測點，溫差最高能達到50℃。

4.結論

該項目在混凝土施工過程中，受到外部自然環境以及混凝土方塊自身特點的影響，容易出現裂縫，影響施工質量。為了避免裂縫的產生，采用了冷卻水循環溫度控制工藝，在實踐過程中發現，溫控效果明顯，并且實用性和可操作性較強。極大的減少了混凝土表面裂縫的產生，提高了一次性預制的成功率，不僅降低了工程風險，還節省了項目成本。

參考文獻：

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［2］董學應.淺談大體積混凝土冷卻循環水溫控制施工技術［J］.安徽建筑.2013，（01）：34.

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