大体积混凝土施工中温控方案研究

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　　摘要：大体积混凝土体积庞大，混凝土浇筑后水泥水化将释放出大量水化热，这样可能造成混凝土内外温差较大。由于约束的影响，在混凝土的升降温过程中均会引起混凝土内部温度应力剧烈变化而导致混凝土结构产生有害裂缝，也可能由于混凝土降温阶段降温速率过快造成混凝土温度收缩裂缝的出现，因此大体积混凝土的施工难度极大。本文对大体积混凝土施工及温控进行分析，具有一定实际意义。
　　 关键字：大体积混凝土、温控
　　一、概述
　　 大体积混凝土的温控施工，混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中还应进行混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速度及环境温度等监测，其监测的规模可根据所施工工程的重要程度和施工经验确定，测温的办法可以采用先进的测温方法。这些监测工作会给施工组织者及时提供信息反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据。根据大量高层建筑地下室基础、高炉、桥基与水坝特殊构筑物等大体积混凝土施工经验证明：在进行了温度应力分析的基础上，在大体积混凝土施工过程中，加强现场监测是温控、防裂的重要技术措施，也都取得了良好的效果，实现了信息化施工。
　　 1.1测温基本概念
　　 (1) 混凝土的浇筑入模温度：系指混凝土振捣完成后，位于本浇筑层混凝土上表面以下50mm～100mm深处的温度。混凝土浇筑入模温度的测试每工作班(8h)应不少于1次。
　　 (2) 混凝土中部温度：指混凝土结构小尺寸断面中部距侧面大于2m以上处温度。
　　 (3) 混凝土浇筑块体的外表面温度(通常称为混凝土表面温度)：系指混凝土外表面以内50mm处的温度为准。
　　 (4) 混凝土浇筑块体的底表面温度(通常称为混凝土底部温度)：系指混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
　　 (5) 混凝土环境温度：规定为结构外背阴通风处温度值。
　　 1.2浇筑中对大体积混凝土进行温度监测的目的
　　 一、掌握混凝土内部温升时间及其内部温度变化情况，以便预测大体积混凝土内部最高温升值及最大温升到来的时间，与理论最大温升值进行比较，及时采取预报和预防技术措施、防止温升过高、温差过大等不利情况发生；
　　 二、掌握大体积混凝土内部的降温情况及其降温期间(也即混凝土抗拉强度形成期间)的降温速度，以控制温度应力的变化。
　　 从控制混凝土裂缝角度出发，第二项温降期间的温度监测比第一项温升期的温度监测更为重要，因为第一项温控不好时出现的是非贯通的表面裂缝，而第二项温控不好时出现的是全面性的贯通裂缝。表面裂缝可用化学灌浆法或水泥灌浆法处理，而贯通裂缝处理的难度则是表面裂缝的十几倍或几十倍，且对混凝土耐久性结构安全性能影响极大，故大体积混凝土全面温控非常重要性，且降温过程控制重于温升过程控制。施工中的测温与控温过程是必须的，而且要全方位监测。
　　2大体积混凝土施工及温控研究
　　 2.1大体积混凝土块体温度监测点布置
　　 本文具体可按下列方式布置温度传感器：
　　 (1) 温度监测点的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，在测温区内温度测点呈平面布置；
　　 (2) 温度监测位置与数量根据块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；
　　 (3) 在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位应不少于2处；
　　 (4) 沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于3～5点；
　　 (5) 保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；
　　 (6) 混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准。混凝土浇筑块体的底表面温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
　　 2.1.2 大体积混凝土施工中的温度测试与控制
　　 2.1.3 浇筑后的裂缝控制计算内容为：
　　 (a) 混凝土绝热温升值计算；(b) 混凝土实际最高温升估算；(c) 混凝土水化热平均温度；(d) 混凝土结构截面上任意深度处的温度；(e) 各龄期混凝土收缩变形值εy(t)、当量温差Ty(t)及弹性模量E(t)；(f) 各龄期综合温差及总温差；(g) 各龄期混凝土松驰系数；(h) 最大温度应力值。注意，计算中应控制混凝土中累积的总拉应力不能超过同龄期的混凝土抗拉强度，如超过同龄期的混凝土抗拉强度，则应采取措施加强养护，减缓其降温的速度，提高该龄期的混凝土抗拉强度，达到控制裂缝的目的。
　　2.2 大体积混凝土施工中测温制度
　　 (1) 浇筑完毕的混凝土一般在10h后开始测试，以后每隔4h一次测试，在测试过程中随时进行较验。测温一直持续到该混凝土温度开始下降稳定时刻为止，约14d左右。在浇筑期间及浇筑后7d，宜不大于2h测读一次，7d之后宜4h测读一次，14d之后宜8h测读一次，在以后的测试中，不应少于24h一次。另外如果白天的气温比较高应适当增加测读的次数，高频率的测试对于记录混凝土温控的全过程是有益的。
　　 (2) 本工程规定从混凝土浇筑后的10h起，开始混凝土的温度监控工作，测试周期2个，一个周期7d，共计测试时间14d，亦可根据工程实际降温情况调整。
　　 (3) 在混凝土的浇筑过程中每8h测试一次混凝土的入模温度，做好记录工作。
　　2.3 大体积混凝土施工中测试结果分析与控制方法
　　 (1) 温度控制处理系统
　　 根据经验混凝土内外温差不超过25℃一般不会出现裂缝，依据温度测试结果分析大体积混凝土内部的温度及其变化情况，确定是否须要加强对外表面进行保温，以达到内外温度差不超过25℃的控制条件。
　　 (2) 控制指标
　　 一般情况下，温控指标不大于下列数值：
　　 ① 混凝土浇筑块体的内表温差（不含混凝土收缩的当量温度）为25℃；
　　 ② 混凝土浇筑块体的降温速率为1.5℃/d；
　　 ③ 所计算出的温度应力σ应满足：
　　
　　 式中：ftk――混凝土抗压强度标准值；
　　 K――防裂安全系数，取为1.15。
　　3、控制温度与收缩裂缝的技术措施
　　 为了有效的控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际工程采取措施。
　　3.1降低水泥水化热
　　 (1) 选用低水化热或中水化热水泥配制混凝土。
　　 (2) 充分利用混凝土后期强度或60d强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量。
　　 (3) 使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料；掺加粉煤灰掺合料掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善混凝土和易性以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
　　 (4) 预埋冷却水管强制降温。
　　3.2降低混凝土的入模温度
　　 (1) 选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热时间浇筑大体积混凝土，骨料应采取防晒与降温措施。
　　 (2) 掺加相应的缓凝剂。
　　 (3) 混凝土入模时，采取通风散热措施，加快热量的散失。
　　3.3加强施工中的温度控制
　　 (1) 在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，降低温度应力；夏季应避免暴晒，注意保湿，冬季应采取措施保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度；
　　 (2) 采取长时间的养护，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
　　 (3) 加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内；及时调整保温及养护措施，并应在施工前作好保温材料的准备，在施工中随时按照预定的方案监测温度，作好控温措施准备工作，使混凝土的温度梯度及湿度梯度不至于过大。
　　 (4) 合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中温度均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大，出现太大高差。。
　　3.4改善约束条件，减少温度应力
　　 采取分层或分块浇筑大体积混凝土、合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以改善约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。
　　3.5提高混凝土的极限拉伸强度
　　 (1) 选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实性和抗拉强度，减少收缩变形，保证混凝土质量。
　　 (2) 采用二次或多次投料法拌制混凝土，并尽可能采用引气剂，再采用切实可行的振捣方法，既不过振，也不漏振，上下层混凝土的振捣搭接长度控制在振捣器的振幅作用半径距离内，消除大体积混凝土的泌水现象，加强养护。
　　 (3) 在大体积混凝土的基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转折处、底面与墙转角处、孔洞转角及周边增加斜向构造配筋，以改善集中应力，防止裂缝的出现。
　　4、结 语
　　 大体积混凝土施工一直是政府有关部门和公众特别关心的问题，而温度控制是施工的安全保证，所以，对工程采取及时有效的温度监测和控制对保证工程质量和使用性能具有深远意义。希望本文的简要阐述能够为大体积混凝土施工的温度控制提供一定的理论和方法，对指导相关工程的施工直到一定的积极作用。

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