綠色建筑大體積混凝土溫度智能控制技術分析

摘 要：當前在建筑工程施工中，大體積混凝土施工技術變得越來越常見，其溫度控制是大體積混凝土施工質量的關鍵因素。本文通過對綠色建筑大體積混凝土溫度智能控制進行分析，從而掌握溫度控制對混凝土強度和耐久性的影響，為后續綠色建筑大體積混凝土溫度控制智能化分析提供必要的參考借鑒。

關鍵詞：綠色建筑；大體積混凝土；溫度智能控制技術

1 前言

隨著人們對可持續發展的關注和對環境保護意識的增強，綠色建筑作為一種可持續發展的建筑形式，得到了廣泛應用和重視。而在綠色建筑中，大體積混凝土的應用越來越普遍，但其溫度控制問題成為一個挑戰。傳統的人工控制方法已經不能滿足需求，因此需要借助智能控制技術來解決這一問題。本文旨在通過分析綠色建筑中大體積混凝土溫度智能控制技術，為相關領域的研究和應用提供參考。

2混凝土水化反應與溫度升高的關系

混凝土水化反應與溫度升高之間存在著密切的關系，在反應速率方面，隨著溫度的升高，混凝土中的水化反應速率會加快。根據Arrhenius方程，反應速率與溫度呈指數關系，溫度每升高10℃，水化反應速率大約會快上2倍，意味著在較高溫度下，混凝土會更快地達到所需的強度和硬化時間[1]。在水化熱產生方面，混凝土水化反應是一個放熱過程，即水泥和水發生反應時會釋放熱量，隨著溫度的升高，混凝土產生的水化熱會增加，這可能導致溫度升高過快，甚至引起熱裂縫的產生，因此，在施工過程中需要注意控制混凝土的溫度升高速率。

在抗裂性能方面，高溫會降低混凝土的抗裂性能，增加混凝土表面龜裂和內部開裂的風險，因為高溫會導致水分的蒸發速度加快，使得混凝土表面和內部產生較大的收縮應力，從而引起裂縫的產生，所以，在高溫環境下應采取適當的措施來降低混凝土的溫度，如使用遮陽罩、噴水等。

可見，混凝土水化反應與溫度升高之間存在著復雜的關系。在混凝土的設計和施工中，需要綜合考慮溫度對于水化反應速率、水化熱產生和抗裂性能的影響，以保證混凝土的性能和使用壽命。

3項目工程應用

本文以某市公共建筑為例，該建筑分為地上1層和地下2層，如圖1所示。其中建筑層高度為12.5 m，地下1層高度為7 m，地下2層高度為5 m，建筑面積為145000 m2，結構形式以框架-剪力墻結構為主。該項目工程以綠色建筑為基礎，并共享配套設施，建成后，與圖書館和博物館等相連，項目建成后會成為該市休閑、文化、娛樂中心。其項目工程施工具有結構復雜、超大、超深的特點，所設計到的筏板基礎為大體積混凝土，屬于典型的大體積混凝土施工工程項目。

4施工方案

4.1原材料

本項目工程中的施工原材料以水泥和普通硅酸鹽水泥為主，其3d和28d抗壓強度分別為32 MPa和53 MPa，細度為338 m2/kg[2]。礦物摻合料以Ⅱ級粉煤灰為主，其主要化學成分為SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，需水量為98%，燒失量為1.82%，而水泥和礦物摻合料的化學組成如表1所示。此外還包括外加劑，所使用的外加劑為聚羧酸高性能減水劑，其減水劑用量為29%，含固量為12.96%，密度為1.031 g/cm3。

4.2混凝土配合比

根據本項目工程的現場實際施工情況而言，采用正交試驗的方式篩選出合適的配合比，如表2所示，同時對配合比進行適當的調整后，得到表3所示的配合比。在調試前進行7d的水化放熱量為210.46 J/g。而本項目中的粉煤灰摻量為13.9%，礦粉摻和量為20%。

4.3大體積混凝土施工工藝

大體積混凝土施工工藝是指在一次澆筑過程中，施工現場連續不間斷地澆注大量的混凝土，以形成較大的結構體或構件。在大體積混凝土施工的工藝流程如下：

（1）做好準備工作，確保施工現場的平整度、排水條件和基礎強度滿足混凝土施工要求，檢查模板和鋼筋安裝是否符合設計要求，準備好施工所需的混凝土材料和施工設備[3]。

（2）模板安裝，根據設計要求，按照施工圖紙準確地安裝混凝土澆筑所需的模板，確保模板的水平度和垂直度符合規范要求，并進行必要的支撐和固定。

（3）鋼筋安裝，根據設計要求，在模板內布置好預埋鋼筋和混凝土構件所需的加勁鋼筋，確保鋼筋的位置準確、間距均勻，并與模板保持適當的距離。

（4）進行混凝土的澆筑，根據需要選擇合適的澆筑方法，如自流平、抽送、泵送等，在澆筑過程中，要控制好混凝土的流動性和坍落度，確保混凝土能夠充分填充模板內的空隙，并避免產生氣泡或夾雜物。

（5）振搗和養護，在混凝土澆筑完成后，立即進行振搗作業，以消除混凝土中的空隙和提高結實度，振搗操作的方式和時間要根據混凝土的特性和設計要求進行合理安排，并進行養護工作，包括覆蓋保濕措施、定期澆水養護等，以保證混凝土達到設計強度。

（6）拆模和修整，混凝土達到設計強度后，可以進行拆模操作，將模板逐個拆除，并進行必要的修整工作，如修補表面缺陷、切割出窗洞等。

4.4溫度監控方案

根據GB 50496-2018《大體積混凝土施工標準》規定，在本項目施工中，選取一段典型的筏板，其中筏板長度為65 m，寬度為40 m，厚度為1.5 m，同時四周均為木板模板，測溫點的布置如圖2所示[4]。對于筏板而言，因為具有對稱性，因此在選取筏板1/2布置測點時，進行內部溫度測點與表面溫度測點中，將溫度測點布置層分為3層，而每層有10個點位，所有的點位3層測點均為垂直對應，共計30個，其上下層點距表面為50 mm，中心點位于閥板的中心位置，當每層的點距不超過500 mm時符合要求，大體積混凝土澆筑的10d內，每6h進行一次測溫。

5混凝土性能分析

5.1混凝土熱工性能分析

在本項目工程中，對混凝土所對應的膠凝材料進行7d水化熱測試后，得到圖3所示的結果，根據圖3可知，放熱峰值為7.14 J/gh，同時7d水化放熱量為205.37 J/g，相較于普通硅酸鹽水泥的7d水化放熱量要低得多[5]。因此，在13.9%的粉煤灰和20%的礦粉摻入后，能夠大幅度降低膠凝材料的水化熱，有利于降低本項目工程中大體積混凝土內部放熱的速度和幅度。

在混凝土絕熱溫升曲線中（如圖4所示），由于絕熱溫升曲線中，混凝土澆筑入模的溫度為25℃，其2d內溫度上升比較快，并且在48h內溫度可以達到68℃，而7d左右達到峰值，溫度為70℃，絕熱升溫為45℃，其中，同強度素水泥混凝土絕熱升溫為73.1℃，本項目工程中所使用的混凝土具有較低的絕熱升溫，同時升溫過程持續3d左右，這種情況下現場筏板內的溫度梯度會減少，同時也能有效避免溫度裂縫的出現。

5.2混凝土力學性能分析

在大體積混凝土結構澆筑后，內部溫度比較高，會導致在養護時，需要的養護條件和實際標準養護條件存在差異性。為此，在本項目工程中，針對溫度匹配養護條件下的混凝土力學性能進行試驗，并且和標準養護條件下的試驗結果進行對比，能夠有效探討出溫度對混凝土強度的發展影響[6]。在本項目工程的設計要求中，底板混凝土需要達到C40的標準要求，并在28d時達到C40混凝土抗壓強度值。基于此，對于本項目工程中的混凝土溫度匹配養護而言，在摻入粉煤灰和礦渣的復合膠凝體系中，其強度在溫度較高時具有增快的速度，并在7d內達到峰值，這也說明較高的溫度環境可以促進粉煤灰和礦粉的活性，加速了復合膠凝體系的水化反應，并表現出較高的強度。

6結論

本文通過對大體積混凝土溫度智能控制技術的分析，該方案在實驗中獲得了良好的效果，能夠有效控制大體積混凝土的溫度，提高綠色建筑的節能性能。但是，仍然存在一些待解決的問題，如傳感器的準確性和可靠性等。未來的研究可以進一步完善該方案，并探索更加先進的智能控制技術，以推動綠色建筑的發展。

參考文獻

[1]夏凌.橋梁大體積混凝土承臺施工溫度控制技術分析[J].黑龍江交通科技，2018，41（4）：108+110.

[2]楊志學，張林艷，王立偉.大體積混凝土溫度智能控制技術及防護措施研究[J].技術與市場，2023，30（9）：100-103.

[3]王子嬌.大橋項目主墩承臺混凝土施工的溫控技術[J].交通世界，2023（33）：131-133.

[4]崔保軍，李愛民.橋梁工程大體積混凝土施工技術及溫控措施[J].工程技術研究，2022，7（7）：112-114.

[5]鄧銀華.橋梁工程承臺大體積混凝土施工技術及裂縫控制措施分析[J].運輸經理世界，2023（16）：118-120.

[6]黃春暉，王劭琨，侯艷芳.橋梁承臺大體積混凝土施工水化熱分析及溫控研究[J].甘肅科學學報，2022，34（2）：115-119.

作者簡介：姚紹帥（1989.09-），男，漢族，山東兗州人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。