論預埋冷卻管措施在大體積混凝土房屋建筑工程中的應用

鄭展

（身份證號碼：3501021986****2815）

現(xiàn)今，全國建筑行業(yè)整體發(fā)展速度飛快，建筑形式在不斷發(fā)展變化，工程規(guī)模也向著高、大、深發(fā)展，特別是在地下水區(qū)域、含有地下室、高層的民用與工業(yè)建筑工程中采用大體積混凝土施工已愈發(fā)普遍。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的特點

大體積混凝土結(jié)構(gòu)因體積大、自重大、結(jié)構(gòu)厚實，多被作為房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)施工時，要面對較多復雜環(huán)境要素、較大的施工作業(yè)面、較長的施工作業(yè)時間，對施工部署及技術(shù)要求高。當大量混凝土中的凝膠材料的水化熱作用所產(chǎn)生的溫度應力超過混凝土相應齡期的拉應力時,易使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫。

2 大體積混凝土溫度控制措施的重要性

大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的水泥及其他膠凝材料在水化固結(jié)過程中會釋放大量的水化熱，而混凝土不是良好的導熱、散熱材料。對于體積大、相對表面小的大體積混凝土而言，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，會形成較高的水化熱溫升。在整個混凝土硬化的升溫和降溫過程中，由于非均勻的溫度變化而受到自身約束和外部約束。大體積混凝土的溫度應力往往會超過混凝土相應齡期的抗拉強度而導致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫影響到結(jié)構(gòu)的承載力的同時也嚴重影響主體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此對于大體積混凝土采取溫度控制措施是建設單位、監(jiān)理單位、施工單位必須控制的重點。

3 大體積混凝土溫度控制的措施

3.1 優(yōu)化配合比設計

大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用混凝土60d 或90d 的強度作為混凝土配合比設計、混凝土強度評定及工程驗收的依據(jù)。配合比的設計除應符合工程設計所規(guī)定的強度等級、耐久性、抗?jié)B性、體積穩(wěn)定性等要求外，尚應符合大體積混凝土施工工藝特性的要求。應選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，大體積混凝土施工所用水泥其3d 的水化熱不宜大于250kJ/kg，7d 的水化熱不宜大于280kJ/kg[1]。為了保證混凝土強度符合設計要求的準則，以盡量減少水泥用量和延長混凝土凝結(jié)時間的目標，根據(jù)水泥、粗細集料、外加劑（緩凝劑、減水劑）、摻合料等混凝土組成材料的實際特性設計出最優(yōu)配合比，以達到避免大體積混凝土結(jié)構(gòu)因大溫差而產(chǎn)生有害裂縫的目的。

3.2 施工過程溫控措施

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度受氣候溫度、環(huán)境溫度、拌合原材料溫度、拌合機具溫度、混凝土中水泥及其他膠結(jié)料水化固結(jié)放熱等影響，施工時將粗細集料、水及拌合機具進行降溫處理；預埋冷卻水管并配套預埋溫監(jiān)測設施，利用冷卻管良好的導熱性將混凝土中的水化熱傳遞到冷卻管的水流中，利用水良好的流動性將熱量帶出大體積混凝土結(jié)構(gòu)外；夏季進行大體積混凝土的施工時，應盡量選擇在一天中的早晚時段以及夜間來進行澆筑作業(yè)，并根據(jù)溫度的實際變化采取摻加冷水等方式來降低溫度，而如果是在冬季進行大體積混凝土的澆筑作業(yè)時，則應采取相應的保濕保溫措施，可以通過覆蓋方式來控制溫差幅度[2]。

3.3 養(yǎng)護期的溫控措施

混凝土澆筑完成后，結(jié)合天氣情況以及溫度變化情況選取相應的混凝土表面覆蓋物，定期開展常規(guī)養(yǎng)護措施，保證養(yǎng)護期限。從澆筑完成至混凝土達到齡期期間，根據(jù)預埋的測溫設備收集的混凝土溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整預埋冷卻管中的水流量，將大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度控制在規(guī)定指標內(nèi)。

4 預埋冷卻水管降溫措施的應用

4.1 事前安排

大體積混凝土的施工溫度控制是一個動態(tài)的目標控制。在施工前必須充分掌握項目的實際情況（設計內(nèi)容、水文地址條件），對施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應力及收縮應力進行試算，并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的升溫峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標，制定相應的溫控技術(shù)措施，采用外接水注入預埋冷卻水管的方式來協(xié)助降低混凝土內(nèi)部溫度，并設計相配套的溫度監(jiān)測方案。

依據(jù)大體積混凝土中的水泥用量、粉煤灰用量、膨脹劑用量、活性摻合料用量、所使用水泥標號的水化熱數(shù)值、施工期大氣平均氣溫、混凝土厚度等數(shù)據(jù)，計算出混凝土最大絕熱溫升值、中心計算溫度、表層溫度、內(nèi)部平均溫度。結(jié)合本項目有2m 厚和2.4m 厚兩種規(guī)格的大體積混凝土筏板基礎(chǔ)、基礎(chǔ)埋深大（最低處底標高為-10m）、計劃施工時間為夏季高溫期間等情況，設計在基礎(chǔ)1/2 厚度處沿建筑物長軸方向設置一層水平冷卻水管，冷卻水管水平間距為1000mm，距結(jié)構(gòu)邊緣500mm，進水口和出水口露出澆搗完成面300 mm高，出水口連接至現(xiàn)場散熱池，進水口處設置增壓泵，根據(jù)溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整冷卻水量以達到對大體積混凝土溫度控制的效果。

冷卻管的規(guī)格型號應根據(jù)混凝土最大絕熱溫升值、中心計算溫度、表層溫度、環(huán)境溫度、水的導熱系數(shù)等參數(shù)計算出最小管徑。還應考慮冷卻管的壁厚夠承受混凝土澆筑沖擊力、埋置混凝土深度產(chǎn)生的壓力、冷卻管內(nèi)可能出現(xiàn)的最大水壓力。為了縮短施工工期及保證施工質(zhì)量，考慮到絲扣接頭連接施工工藝耗時短，有利于優(yōu)化施工進度，同時絲扣連接可以有效的防止?jié)仓艑宇^的破壞，避免冷卻水管堵塞，確認冷卻水管采用DN32 的焊接鋼管，壁厚為2.0mm，配合相適應的絲扣接頭。

《大體積混凝土專項施工方案》中也包含了溫度監(jiān)測點的布置情況：測點的間距、測點在混凝土中的位置、監(jiān)測頻率、溫度指標等。根據(jù)項目建設平面形狀分布情況進行分析，合理設定不同的溫度監(jiān)測點，依照板厚設定不同點位，再對測溫點深度值進行控制，以測量砼芯部及表面的溫度變化，將獲取溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)作為預埋冷卻水管降溫措施的調(diào)控依據(jù)。

4.2 過程控制

施工時，應嚴格按照《大體積混凝土專項施工方案》的要求制作散熱池、冷卻水泵送加壓系統(tǒng)以及對冷卻水管下料、加工。冷卻水管的安裝高度應精準的設置在筏板結(jié)構(gòu)厚度1/2 處，保證溫控效果。因混凝土澆筑時的沖擊力和澆筑振搗作業(yè)對冷卻水管的振動力較大，必須采用將冷卻水管與筏板結(jié)構(gòu)中間層鋼筋及馬凳鋼筋焊接牢固，以確保管身、接頭位置不發(fā)生偏位和破壞。冷卻管安裝完畢并固定牢靠后，應對管網(wǎng)進行通水試驗，確保冷卻管網(wǎng)系統(tǒng)能夠正常運行且管網(wǎng)承受足夠的水壓力以及接口處無漏水。為保證能準確收集到混凝土溫度變化的數(shù)據(jù)，還應確保溫度監(jiān)測設施的安裝質(zhì)量不受混凝土施工影響：每個測溫位置均有上中下測溫導線，測溫導線應可靠的固定在指定的位置，測溫元件端頭用膠帶綁扎，防止在砼澆筑過程中污染測溫元件端頭。

開始澆筑筏板結(jié)構(gòu)混凝土的同時開啟溫度監(jiān)測系統(tǒng)和冷卻水管降溫系統(tǒng)，根據(jù)收集的混凝土澆筑體溫測值、出水口水溫、散熱池水溫、大氣溫度、入水口水溫等數(shù)據(jù)實時調(diào)整冷卻水進水口處的增壓泵，利用增減流水量來協(xié)助調(diào)整大體積混凝土的溫度，以符合相關(guān)規(guī)定及方案的要求。

本工程砼采用全面、分層連續(xù)澆筑的方式。分三層進行，每層澆筑厚度為筏板厚度的1/3。既減少冷卻管在混凝土澆筑時受到的施工沖擊力，也可以加快同熱量的散發(fā)并使砼溫度分布較均勻。上一層的砼應在下層砼初凝前進行澆筑，并對每層的砼采用二次振搗法進行二次振搗，以排除砼的水分，減少孔隙，提高砼與鋼筋的握裹力，防止砼因沉落而出現(xiàn)裂縫[3]。

4.3 事后工作

大體積混凝土澆筑完成后，隨著齡期的增加，結(jié)構(gòu)混凝土抵抗溫度應力的能力也隨之提升。大體積混凝土的養(yǎng)護期不小于14天，冷卻水管協(xié)助控溫的期限參照養(yǎng)護時間。待混凝土強度達到設計要求后，切除外露的水管，用比原結(jié)構(gòu)等級高一級的水泥砂漿（摻微膨脹劑）注入冷卻水管網(wǎng)內(nèi)，并將水管和混凝土截面處做密封處理，防止水管生銹影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

5 結(jié)語

常規(guī)的混凝土降溫、保溫、養(yǎng)護措施是不可缺少的，但卻無法完全適合大體積混凝土結(jié)構(gòu)。本文以“福州啟迪科技城”項目為例，在大體積混凝土施工中，即采用了常規(guī)混凝土的降溫、保溫、養(yǎng)護措施，還采用預埋冷卻管措施協(xié)助解決大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中存在的質(zhì)量隱患，為大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工提供了更加良好的質(zhì)量保障，保證工程質(zhì)量。