大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護施工技術

黃婉芬

摘? ? 要：本文介紹了通過優(yōu)化大體積砼配合比技術、一種在冷卻管外包螺旋筋技術、一種新型抗裂模板技術以及大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)的應用，從而實現(xiàn)大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護。

關鍵詞：大體積;混凝土;智能溫控;抗裂

1? 引言

在現(xiàn)代建筑中，時常涉及大體積混凝土施工。所謂大體積混凝土，為結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸大于1m的大體量混凝土。因混凝土中的膠凝材料水化而引起溫度變化及收縮導致產(chǎn)生有害裂縫。由于其特點是長、寬、厚度尺寸較大，混凝土澆筑面和澆筑量大，整體性要求較高。混凝土澆筑后水泥水化熱量大并且都聚集在構(gòu)件內(nèi)部，形成較大的混凝土內(nèi)外溫差，容易造成表面產(chǎn)生收縮裂縫等問題。為了節(jié)約材料及水資源，保證施工質(zhì)量，提高施工速度，有必要對傳統(tǒng)的大體積混凝土施工及時進行研究，豐富傳統(tǒng)大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護施工技術。

2? 工程實例

我司承建的廣東金融技術服務區(qū)C區(qū)市政工程五勝河南路Ⅰ標，該項目部分主體結(jié)構(gòu)的砼強度等級C40，抗?jié)B等級為P8，底板厚1.2m～1.6m，側(cè)墻厚1.0m～1.6m，中墻厚1.4m米，地下室頂板板厚有1.0m～1.2m和1.8m，側(cè)墻、底板、中墻厚1.0m，部分頂板厚1.6m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)均為大體積砼結(jié)構(gòu)。該部位大體積混凝土施工主要是混凝土澆筑后水泥的水化熱量大且都聚集在構(gòu)件內(nèi)部，形成內(nèi)外溫差，容易造成混凝土表面產(chǎn)生收縮裂。在混凝土內(nèi)部預埋冷卻水管，通過電子溫度監(jiān)測點與冷卻水管泵送系統(tǒng)的電子通信聯(lián)系，實現(xiàn)智能測溫及溫控，通過不同溫差調(diào)節(jié)冷卻水水泵的流量及時調(diào)整著保溫養(yǎng)護措施，將混凝土內(nèi)外的溫度差控制在25℃以下，從而加強溫度控制;同時設計一種在冷卻管外包螺旋筋技術，能有效防止冷卻管在埋設及澆筑砼過程中發(fā)生堵塞或損壞，通過螺旋筋提高冷卻管周邊砼的抗裂能力，保證了大體積砼施工質(zhì)量;通過采用18厚木夾板+保溫膜+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板技術，模板自帶保溫及砼表面抗裂措施，模板拆除后混凝土表面光潔、密實。磨細礦渣不發(fā)熱，強度高，可與普通硅酸鹽水泥等量代換，通過采用磨細礦渣等量代替水泥用量，以不增加原材料用量和保證砼強度前提下，控制大體積砼最終水化熱，最終完成了該工程大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護施工技術的施工工作，很好地改善了工程大體積混凝土裂縫的問題，對工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高起到了積極的作用。

3? 施工工藝

3.1? 工藝流程

鋼筋綁扎、預埋外包螺旋筋的冷卻管→預埋測溫傳感器→18厚木夾板+麻布+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板加工制作→結(jié)構(gòu)模板安裝→智能控溫系統(tǒng)安裝→混凝土澆筑施工及開啟智能控溫系統(tǒng)→混凝土養(yǎng)護及運行智能控溫系統(tǒng)。

3.2? 操作要點

（1）預埋外包螺旋筋的冷卻管;水管冷卻指的是在混凝土內(nèi)預埋冷卻水管，利用管道中流體的低溫與水化熱產(chǎn)生的高溫進行熱量的交換，根據(jù)流體力學，水流在紊流狀態(tài)時能確保流體在限定時間內(nèi)與周邊熱源作有效接觸，提高降溫速率。

冷卻水流動時的速度發(fā)生改變的同時其對流系數(shù)也會隨之改變，通常狀況下20cm/s～60cm/s流速時間計算對流系數(shù)的公式如下：hp=19.887v+180。根據(jù)施工現(xiàn)場常用的水泵（流量為0.6m3/h～2.8m3/h），為保證紊流的順利產(chǎn)生，冷卻管采用鋼管光-32-YB234-63黑鐵管，其外徑為42.25mm，壁厚3.25mm。外包 Ф6螺旋鋼筋，螺距10cm。冷卻管綁在側(cè)墻或頂板箍筋上，其每層長度可根據(jù)隧道的寬度做適當調(diào)整。冷卻管在埋設及澆筑砼過程中應防止出現(xiàn)堵塞、漏水和震壞一系列問題。并通過螺旋筋提高冷卻管周邊砼的抗裂能力。

（2）測溫點的布置。溫度的監(jiān)測是大體積混凝土質(zhì)量檢控的一個重要措施。本項目測溫是對澆筑溫度、養(yǎng)護過程的內(nèi)外溫差、升溫值、降溫速度及環(huán)境溫度進行了監(jiān)測。大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)主要通過預埋電子測溫傳感器（內(nèi)含數(shù)據(jù)發(fā)送裝置）、多級調(diào)節(jié)水泵（內(nèi)設4G網(wǎng)絡卡、數(shù)據(jù)收發(fā)Wi-Fi裝置）通過智能控溫監(jiān)控平臺組成的大體積混凝土智能控溫系統(tǒng)。

根據(jù)工程特點，大體積砼結(jié)構(gòu)將劃分為20×50m一塊作為獨立的大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)，每塊獨立系統(tǒng)不大于10m設置一組測溫點（橫向短距應設置不小于3組）。溫度監(jiān)測設施是在砼內(nèi)埋設3支為一組的測溫線，第一支埋設在離砼表面10cm深處，第二支埋設深度為砼厚度的1/2，均露出混凝土面100mm，第三支埋設深度為距離砼底部20cm深處，兩支測溫線相隔凈距50mm。每一支鍍鋅鋼管在接觸砼的頂部應加蓋密封，不漏水。鍍鋅鋼管垂直放設與鋼筋網(wǎng)焊牢，使用精度準確100℃的溫度計。測溫點選在底板中央及一這些較為代表性的點分別埋設一組測溫裝置，一般是不少于三組。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，結(jié)構(gòu)板測溫區(qū)的測點布置在軸線交叉點外擴1000mm處，頂、底兩個測溫點距底板、頂板面各200mm。混凝土中測溫預埋電子測溫線。除此之外大氣中應布設2個測溫點，以比較混凝土表面溫度與大氣溫度之差。電子測溫線固定在鋼筋上。

（3）安裝18厚木夾板+麻布+鋼絲網(wǎng)的組合式新型抗裂模板，采用860×1830×18mm厚膠合板。為保證膠合板能容有透氣保濕抗裂的功效，于膠板面鋪設麻包袋，麻包袋除將膠合板面滿鋪外，還應將膠合板四邊以麻包袋封死，以保證能將澆筑的砼中的多余空氣通過麻包袋由模板與模板間的縫隙中排出。除于膠板面鋪設麻包袋外，還應于麻包袋面滿鋪Φ1@150×150mm焊接鉛水線網(wǎng)，并且采用U型釘將麻包袋和鋼絲網(wǎng)與模板穩(wěn)固固定好。此模板能將砼表面多余水分和空氣防止早外泄，有效提高了砼表面的密實度和抗裂能力，能提高砼表面溫度降低砼體內(nèi)外溫差，防止表面開裂。另外有一層Φ1@150×150mm焊接鉛水線網(wǎng)嵌入砼表面，可大大提高砼表面的抗裂能力。因此，采用上述多功能模板，能相當有效地減少甚至避免產(chǎn)生的早期表面裂縫。在模板安裝工作完成后，方可在進行大體積混凝土澆筑。

（4）調(diào)整大體積砼配合比的技術，選用普通硅酸鹽水泥;由于普通硅酸鹽水泥每增加10kg/m3砼溫度約升高1℃，為保證砼澆筑后內(nèi)外溫差不大于25℃，砼中的普通硅酸鹽水泥的用量應嚴格控制，普通硅酸鹽水泥的用量應不大于200kg/m3，其余水泥用量可采用細磨礦粉取代30%～40%水泥用量作為混凝土摻合料代替，減少水泥的用量，避免暴曬對，要以降低入倉溫度，盡量避免在天氣高溫時澆筑承臺砼。我們用的砂、石在使用前用冰水沖洗，能有效降低含泥量，降低砼入模溫度;選用10cm～15cm粒徑的優(yōu)質(zhì)花崗巖石作分層澆筑的層間連接，能有效降低水化熱，吸收熱量，提高防輻射能力。角石待頂板砼二次振搗后，安排專人向頂板砼投擲角石，投擲角石至露出浮漿面一半為止，角石總用量應嚴格控制，角石總用量不得大于砼澆筑量的20%。

（5）混凝土澆筑開始后，依次啟動系統(tǒng)各個水循環(huán)系統(tǒng)，使循環(huán)水與混凝土同步進行升溫。開啟1天后，部分混凝土開始凝固，根據(jù)測溫情況調(diào)節(jié)水流量。如當每個獨立測溫系統(tǒng)內(nèi)的某組測溫組的內(nèi)外溫差>20°C時，自動調(diào)節(jié)泵將會自動設置到最高檔位，增加冷凝管內(nèi)的冷水流量，若測溫系統(tǒng)的所有測溫組的內(nèi)位溫差為15°C～20°C時，自動調(diào)節(jié)泵將會自動設置到第三檔位，降低冷凝管內(nèi)的冷水流量。當混凝土內(nèi)外溫差達到5°C左右時停止循環(huán)冷卻。

（6）冷卻管使用完畢后，即灌漿封孔，將外露部分截除。

4? 結(jié)語

大體積混凝土智能溫控及抗裂養(yǎng)護施工技術在現(xiàn)有提出了比現(xiàn)有技術更為完善的理念。該技術工藝簡便、操作簡單、施工方便，提高了工程質(zhì)量，增強了建筑使用功能，節(jié)省了混凝土養(yǎng)護費用。

參考文獻：

[1] 林鵬.大體積混凝土通水冷卻智能溫度控制方法與系統(tǒng).水利學報，2013（8）：10.