一種大體積混凝土的降溫措施

劉建國

摘要：本文主要以某工程重力式抗推基礎為例，分析研究了大體積混凝土澆筑體的降溫措施。并針對大體積混凝土澆筑體建立了降溫散熱體系。為類似建筑工程積累了相關經驗。

Abstract： In this paper， the cooling measures of mass concrete pouring body are analyzed and studied， taking the gravity anti-pushing foundation of a project as an example. A cooling and cooling system is established for mass concrete pouring. I have accumulated relevant experience for similar construction projects.

關鍵詞：大體積混凝土；降溫散熱體系；溫升值；有害裂縫

Key words： mass concrete；cooling system；rising temperature；harmful cracks

中圖分類號：TV544+.91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）33-0202-04

1 工程概況

工程位于我國西南地區，主體結構為雙斜拱承雙曲拋物面索網結構，外掛鋁板幕墻，拱跨度180m，拱高44.5m；兩個斜拱拱頂間距90m，本工程鋼結構總重約4000t；重力式抗推基礎施平面尺寸為18m×14m，基礎最大厚度約26.2m，-4.5m以上出原地面部分支模澆筑，地下部分為原槽澆筑。本文主要針對該重力式抗推基礎的大體積混凝土而言。示意圖如圖1。

2 重力式抗推基礎的特點相關分析

2.1 重力式抗推基礎特點

2.1.1 體積大

抗推基礎施平面尺寸為18m×14m，基礎理論最大厚度約為26.2m，具體情況詳圖2。

2.1.2 分三次澆筑，單次澆筑量大

如圖3所示施工縫為2處，-4.5m一處，-8.000m一處。第一次澆筑-8.0m處施工縫以下為C25混凝土約4000m3；第二次澆筑-8.0m處施工縫以上，-4.500m處施工縫以下C35混凝土約900m3；第三次澆筑-4.5m處施工縫以上C35混凝土約1100m3。

2.2 基礎配筋及預埋鋼拱腳

2.2.1 抗推基礎配筋分析

沿抗推基礎外圍設置雙層雙向三級Ф25@200熱軋鋼筋，鋼筋保護層厚度為50mm。沿混凝土施工縫全截面雙向布置長2m的三級Ф25@400mm×400mm熱軋鋼筋插筋。具體詳圖2。

鋼筋配筋相對較少，第一次澆筑混凝土后，外漏鋼筋為抗推基礎四周雙層雙向三級Ф25@200熱軋鋼筋和沿混凝土施工縫全截面布置的插筋。

2.2.2 預埋鋼拱腳

鋼拱腳預埋件在第一次澆筑的施工縫處（-8.0m），鋼拱腳為空腹型鋼結構，從第一次澆筑混凝土的表面

（-8.0m）開始，穿過第二次、第三次澆筑的混凝土，然后伸出混凝土澆筑體外。詳見圖2、圖3、圖4。

2.3 施工的重難點分析

該重力式抗推基礎計劃在2018年8月份施工，此時間段西南地區溫度相對較高，日均溫度為25°C以上。單個基礎分三次澆筑，第一次澆筑厚度約為16.5m，第二次澆筑厚度約為3.5m，第三次澆筑厚度約6.2m。根據重力式抗推基礎設計文件及現場情況分析，降溫措施是整個基礎工程施工的重難點。經驗算須采取有效的降溫措施，大家較認可的是冷卻水管降溫法。

2.3.1 外部條件分析

若用冷卻水管，現場無有效水源，現場自來水接通距離遠費用高，且建水池影響場地和工期。

2.3.2 工藝分析

影響因數多，水、電、機械等都會影響降溫效果。另外，冷卻水管安裝和混凝土澆筑過程中稍有不當，冷卻水管接頭容易出現漏、堵現象。

2.3.3 效果分析

在保證以上所有條件可控的情況下，可以達到降溫效果，但冷卻水管周圍有裂縫。

本工程為市重點工程，工期較緊，任務重，創獎目標要求也較高。故應將工期和質量風險降至最低，建議尋求冷卻水管降溫以外的措施。

3 降溫措施分析

3.1 現行施工規范相關規定

按現行《大體積混凝土施工規范》GB50496-2009的相關規定：

①混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50°C；

②混凝土澆筑體的里表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度）不宜大于25°C；

③混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0°C/d；

④混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20°C。

以上是保證混凝土澆筑體減少有害裂縫產生的重要溫度指標。

3.2 經驗總結與分析

3.2.1 相關經驗

總結了筏板澆筑厚度從1.5m～4.5m的相關溫控經驗。相同條件下，若不采取降溫措施，有墻柱插筋的部位，幾乎未出現裂縫。但無插筋或離插筋較遠的部位有不同程度的裂縫出現。

3.2.2 原理分析

混凝土澆筑體中的結構鋼筋、措施鋼筋與外部外漏鋼筋形成降溫散熱體系，混凝土澆筑體內部溫度經結構鋼筋、措施鋼筋等傳向外部外漏鋼筋的底端，由插筋將混凝土澆筑體內部溫度擴散至混凝土澆筑體外，進而達到混凝土澆筑體內部降溫的效果。

4 降溫散熱體系

4.1 第一次澆筑混凝土時建立的降溫散熱體系

第一次澆筑-8.000m處施工縫以下為C25混凝土約4000m3。底部和四周為原槽保溫，第一次澆筑完畢后，施工縫處采取相應保溫措施。

4.1.1 施工縫豎向鋼筋

沿混凝土施工縫全截面雙向布置三級Ф25@400mm×400mm熱軋鋼筋插筋，長度為2m和一通到底鋼筋（加長筋）間隔布置，平面設置鋼筋連接，施工縫位置鋼筋均伸出混凝土表面1m。示意圖如圖6、圖7所示。

4.1.2 鋼拱腳預埋件及其支撐體系

鋼拱腳預埋件支撐架采用鋼柱作為主體，橫縱向之間設置鋼梁連接與預埋件一起作為散熱體系的一部分。詳見圖7示意圖。

4.1.3 原結構配筋

沿抗推基礎外圍設置雙層雙向三級Ф25@200熱軋鋼筋，作為散熱體系的重要組成部分之一，起著不可或缺的作用。

4.1.4 降溫散熱體系建立

水平方向用三級Ф20@400雙向鋼筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一層，另設剪刀加強筋同水平加強筋，將施工縫處豎向筋、鋼拱腳預埋件支撐體系、原結構配筋、和其他可以連接的鋼筋焊接成散熱體系。

整個散熱體系，經混凝土內部原結構鋼筋外露部分、鋼拱腳預埋件支撐體系、加長豎向筋等由鋼拱腳預埋板和插筋擴散至混凝土外部，從而達到降溫效果。

4.2 第二次澆筑混凝土時建立的降溫散熱體系

第二次澆筑-8.000m處施工縫以上，-4.500m施工縫以下C35混凝土約1100m3四周為原槽保溫，第二次澆筑完畢后，施工縫處采取相應保溫措施。

4.2.1 施工縫豎向鋼筋

沿混凝土施工縫全截面雙向布置三級Ф25@400mm×400mm熱軋鋼筋插筋，長度為2m和一通到底鋼筋（加長筋）間隔布置，平面設置鋼筋連接，施工縫位置鋼筋均伸出混凝土表面1m。示意圖如圖8、圖9所示。

4.2.2 鋼拱腳及其支撐體系

鋼拱腳支撐架采用鋼柱作為主體，橫縱向之間設置鋼梁連接與預埋件一起作為散熱體系的一部分。詳圖3、圖4示意圖。

4.2.3 原結構配筋

沿抗推基礎外圍設置雙層雙向三級Ф25@200熱軋鋼筋，作為散熱體系的重要組成部分之一，起著不可或缺的作用。

4.2.4 降溫散熱體系建立

水平方向用三級Ф20@400雙向鋼筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一層，另設剪刀加強筋同水平加強筋，將原結構配筋、鋼拱腳支撐體系、預埋鋼拱腳、加長豎向筋和其他可以連接的鋼筋焊接成散熱體系。

整個降溫散熱體系，經混凝土內部原結構配筋、鋼拱腳支撐體系、預埋鋼拱腳、加長豎向筋等由原結構配筋、鋼拱腳支撐體系、預埋鋼拱腳及拱腳腹腔、加長豎向筋擴散至混凝土外部，從而達到降溫效果。

4.3 第三次澆筑混凝土時建立的降溫散熱體系

第三次澆筑-4.500m施工縫以上C35混凝土約1100m3。第三次澆筑基本為出地面混凝土澆筑體，木模板兼做保溫層，另增加相應保溫措施。

4.3.1 施工縫豎向加長鋼筋

沿混凝土施工縫全截面雙向布置三級Ф25@400mm×400mm熱軋鋼筋插筋，長度為2m和一通到頂鋼筋（加長筋）間隔布置。示意圖如圖10所示。

4.3.2 鋼拱腳及其支撐體系

鋼拱腳支撐架采用鋼柱作為主體，橫縱向之間設置鋼梁連接與預埋件一起作為散熱體系的一部分，見圖7示意圖。

4.3.3 原結構配筋

沿抗推基礎外圍設置雙層雙向三級Ф25@200熱軋鋼筋，作為散熱體系的重要組成部分之一，起著不可或缺的作用。

4.3.4 抗裂構造鋼筋

根據計算，溫度及收縮應力比較大，經設計和相關方同意，在混凝土外露面均需設置抗裂鋼筋。在距混凝土表面35cm、75cm位置，分別布置單層雙向三級Ф25@150。

4.3.5 降溫散熱體系建立

水平方向用三級Ф20@400雙向鋼筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一層，另設剪刀加強筋同水平加強筋，將豎向鋼筋、原結構配筋、鋼拱腳支撐體系、鋼拱腳、加長豎向筋和其他可以連接的鋼筋焊接成散熱體系。

整個降溫散熱體系，經混凝土內部原結構配筋、鋼拱腳支撐體系、鋼拱腳、加長豎向筋等由鋼拱腳外露部分及拱腳腹腔擴散至混凝土外部，從而達到降溫效果。需要特別說明的是，鋼拱腳腹壁內混凝土待散熱基本完成后，再進行澆筑。

4.4 實施效果

4.4.1 測溫記錄情況

三次澆筑后的測溫結果顯示，溫度最高為第一次澆筑后第三天的溫度，主要表現為：平均中間溫度為60.2°C，中間最高溫度為60.8°C；下表面溫度平均值為42.1°C，下表面最高溫度為42.8°C；上表面溫度平均值為46.1°C，上表面最高溫度為46.8°C，上表面（外表面）澆筑后采取了相應的保溫措施。

4.4.2 效果

實踐證明，該降溫散熱體系可以達到預期目的，重力式抗推基礎三次澆筑完成后均未發現有害裂縫，取得了較好效果。

5 結束語

降溫散熱體系，作為大體積混凝土澆筑體的一種降溫措施，切實可行。在條件允許的情況下，可利用大體積混凝土澆筑體中的結構筋、構造筋、措施筋等形成有效的降溫散熱體系。該降溫散熱體系操作性更強，更可靠，更經濟，效果更好。

參考文獻：

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