温度对大体积混凝土施工影响

赵天昌

摘 要：文章对温度影响大体积钢筋混凝土施工过程存在的问题、危害与成因进行了分析，介绍了能够提高其外观质量的工艺方法。

关键词：大体积混凝土；温度；施工；温控措施

1 水化热温升控制措施

混凝土升温时间较短，根据以往工程实践，一般在浇筑后的二至三天内，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。

混凝土降温阶段，弹性模量迅速增辊，约束拉应力也随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强度便出现贯穿性裂缝。因此控制降温曲线对保证大体积混凝土施工质量尤为关键，但该问题属于热传导的混合边值问题，理论求解相当冗繁，且由于许多施工条件难以预测，理论结果亦很难严格。现国内施工界普遍采用王铁梦于《工程结构裂缝控制》专著中根据多年现场实测数据统计而成的经验公式，偏于安全地以截面中部最高温度降温曲线代替平均降温曲线，求解近似值。因该公式经多年施工实践证明与实际情况基本吻合。

1、标准水化热温升值Tˊ（于一般两层草包保温养护条件下）

按工程进度计划，地下室底板混凝土于5月初进行浇灌，此时本市已基本进入高温天气，应按表格中的夏季取初始值，但根据以往施工经验，如此厚度的大体积混凝土，单靠后期保温措施无法控制内外温差。如排除浇灌后期的降温措施方案，则只有于混凝土浇灌前降低入模温度，为达到此目具体措施如下：

（1）采用冰水配制混凝土，或混凝土厂址配置有深水井，采用冰凉的井水配置；

（2）粗细骨料均搭设遮阳棚，避免日光曝晒。

（3）选用低水化热的P.O.普硅水泥，并利用掺合料减少水泥单方用量。

以上措施第（2）条所有厂商均可实施；第（3）条可通过优化配比与原材实施，已有以往成功经验；而第（1）条对降低入模温度最为关键，在对混凝土供应商考察时作为重点考虑，并要求其提出详尽的专项大体积混凝土供应质量保证措施与承诺书，作为选择供应商的依据。如混凝土厂商对于大面积应用冰水或深井水配比有困难时，可只配相应电梯井厚大承台部位，混凝土浇灌前厂商应落实一切先期准备，在混凝土浇灌时与施工现场紧密联系，待现场发出电梯井浇灌用混凝土要求时及时进行配置，并专车运至工地进行浇灌。同时，施工时除浇灌操作流程时采取必要的措施外，深厚井坑的浇灌尽量避开中下午炎热天气，最好是安排在晚9：00-晨8：00之间，以最大限度地降低厚大井坑的混凝土入模温度。

2、修正系数

（1）水泥标号修正系数k1=1.13（525号）；

（2）水泥品种修正系数k2=1.2（普通硅酸盐水泥）；

（3）水泥用量修正系数k3=W/275：

W为实用水泥量（kg/m3），根据以往已有成功经验，C30S8混凝土通过一级粉煤灰与高效复合防水剂“双掺”技术，单方水泥用量可控制在310kg甚至更低，现暂以310kg/m3计，则k3=W/275=310/275=1.127；

（4）模板修正系数（木模及其它保温模板）k4=1.4。

3、修正水化热最高温升值

Tmax= Tˊ•；k1•；k2•；k3•；k4=321.131.21.1271.4=68.5º；C

考虑混凝土入模温度为20º；C，则混凝土中心最高温度达88.5º；C。根据近年工程经验，混凝土最高温升值一般发生于浇灌后二至三天的白天，估计室外温度约在30º；C，则混凝土中心温度峰值与表面大气温差约在58.5º；C，仍需采取相应的保温措施，以保证从混凝土中心至大气的温差梯度及混凝土本身的降温梯度满足合理的预控指标。

2 延缓温差梯度与降温梯度的措施

1、厚大承台、桩帽均采用双层麻袋片浇水养护及保温措施，专人负责，覆盖于混凝土终凝后进行，原则上维持五天湿润覆盖状态，视测温结果而定，如五天内混凝土中心温度与大气温度温差已小于10º；C，可视情况提前撤除，如五天仍达不到此标准，则继续湿润覆盖，但浇水养护期始终不少于14d。

2、对于厚大基础，除按第1条覆盖之外，另需采取以下措施：

（1）该部位混凝土浇灌完毕并可上人后（满足上人条件即可，不必等至混凝土终凝），于集水坑内注满凉水（可兼作降低混凝土初始温度之用途），初期蓄水时应避免直接冲刷强度仍很低的混凝土面层，该部分水原则上不作它用，该部分吊模可于保温养护期完全结束抽取井坑积水后再作拆除。

（2）该部位混凝土终凝后于深坑周圈用M5水泥砂浆MU7.5粘土砖砌筑100高挡水檐，内侧抹20厚1：2.5水泥砂浆，表面压光。

（3）第（2）条挡水檐砂浆凝固后进行蓄水养护。因此时混凝土已明显处于升温阶段，为避免凉水浇至混凝土表面造成骤冷表面混凝土开裂，注水时水管应伸入已先期灌满水的电梯井坑，由井坑逐渐溢出直至流满整个蓄水池。因电梯井坑内的水经热能交换平衡，与混凝土温度已基本一致，将不存在骤冷突变情况。

（4）第（3）条100高蓄水作为混凝土与外部大气热能交换的一个缓冲层，将理论上混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大气温度各控制在25º；C以内的常规温控指标转换为混凝土中心温度与表面温度、表面温度与蓄水温度之间的差值。因此保证蓄水部分的温度维持在一定的指标内对于保温效果非常关键，因水的导热系数较小，保温效果佳，因此实际上根据以上流程实施后，即使不采取其它措施，根据以往经验，一般水温介于混凝土表面温度与相邻处大气温度之间，对于保证温差控制与延缓降温梯度相当理想。

（5）为温度变化始终处于受控状态，每次进行测温记录时还须测量测温点位置水温，如水温与混凝土表面温差在20º；C以上时，测温人员及时将测温结果反馈于工程技术部，由项目部对蓄水进行应急措施：

1）由养护人员负责烧开水，并運至现场，与蓄水溶合；

2）由二线配合人员拉灯牵线，采取点钨灯取暖升温措施。

（6）如遇大风天气，需采取搭设防风棚措施，简易防风棚采用DN483.5标准钢管及雨布制作，由架工与普工协同落实。加密测温时间间隙，并视测温情况采取第（5）条措施。

（7）混凝土浇灌过程中或浇筑后，特别是混凝土开始处于降温阶段时，如遇大雨甚至暴雨天气，应搭设防雨棚，搭设材料与人员配置同第（6）条。加密测温时间间隙，并视测温情况采取第（5）条措施。

3 结语

随着科技的发展施工工艺的进步，大体积混凝土越来越多应用到各种结构物中，但随之出现的质量问题也层出不穷，同时，大体积混凝土都是结构的关键部位，施工质量的好坏直接影响整个过程的安全和使用功能。因此我们在大体积混凝土的施工国政中要引起高度重视合理采取施工措施，确保大体积混凝土的施工质量。