大体积砼施工的温度控制及技术措施

2015-04-18张学志

四川水泥 2015年2期

张学志

(安徽省霍邱县水务局，安徽六安 237400)

在大体积混凝土的凝固过程中，水泥的水化反应会产生大量的热量，也就是水化热，升高了砼中心结构以及各个基础块的中心位置的温度，但是混凝土的表面受到外界环境的影响，其温度并没有发生太大的变化，由此形成了较大的混凝土内外温度差，使得混凝土内部产生相应的压力，而表面产生相应的拉力，如果温差持续加大，超过混凝土所能承受的范围，大体积砼会出现开裂的现象。为了避免这种情况的发生，在保证大体积砼正常施工的前提下，对混凝土的实时温度进行准确的监控，并通过数据的分析和计算，达到对温度进行准确控制的目的。因此，大体积砼施工的温度控制是保障工程施工质量的重要前提。

一、温度的影响

（一）气候的影响

随着外界气温的升高，混凝土中心结构的温度也会得到相应的提高，进而增大了混凝土内部的作用力，使混凝土结构发生开裂的现象。相关规定要求，大体积砼的施工和浇筑应该在外景温度较低的情况下进行，而且应将混凝土的浇筑温度控制在28℃以内。另外，恶劣的天气条件也会使混凝土表面的温度迅速降低，例如暴风雨或者是强冷空气，这种情况也会造成混凝土结构开裂。

（二）内部温差的影响

在混凝土内部相同一点的不同时间的温度差值就是内部温差。如果大体积砼的施工是以较软的结构作为基础的，因为外界对混凝土造成的约束力并不是很大，所以这时的内部温差变化程度并不会使混凝土结构发生开裂。但是如果大体积砼的施工是以坚硬的岩石作为基础的，由于混凝土的施工规模较大，其内部温差的变化，极易造成开裂现象。

二、相关计算

（一）混凝土温度应力计算

根据规范的要求，在对混凝土进行应力计算时，首先需要对技术指标进行严格的控制和确认，通过推导得知大体积砼内部中心结构的最高温度计算公式可以表达为：

在公式中，Tmax表示混凝土内部中心结构的最高温度；T0表示混凝土浇筑过程中的温度；W表示每立方米混凝土中硅酸盐水泥的具体用量；Q表示每千克硅酸盐水泥在水化时产生的热量；C表示混凝土的密度，由于混凝土配比的不确定性，一般情况下均计作2400kg/m3；F表示美立方米混凝土中粉煤灰的具体用量；δ表示不同厚度大体积混凝土的散热系数，如表2-1所示。

表2-1 不同厚度大体积混凝土的散热系数

通过对图2-2混凝土应力及强度与开裂时间的特性方程的分析可得混凝土应力计算在理论上的公式。

图2-2 混凝土应力及强度与开裂时间的特性方程

（二）混凝土的抗裂计算

在大体积砼的施工建设以前，结合试验的结果，算出混凝土在降温的过程中产生的总作用力和安全系数，由于最大作用力会受到混凝土松弛以及弹性不强等因素的影响，结合施工中的实际情况，总结出混凝土的抗裂计算公式：

（公式中的K表示安全系数）

三、在大体积砼施工的温度控制方法

（一）混凝土的内外温度观测贯穿于施工的整体过程，是对混凝土进行温度控制的重要依据。在对大体积混凝土进行内外温度测量时，通常选用常规的测温传感装置，该装置的主要成分为热敏电阻，在传感装置使用之前，需要将其装入具有一定导热性能的金属管内，使用环氧树脂进行全面密封。通常选用智能巡测温度仪作为主要的测温的设备，为保证测量温度的实时性，需将巡测的速率控制在1点/秒左右。测温点的布置需要结合具体的浇筑方向和结构特征，通常在电梯井的底板位置确定两个具有一定代表性的温度测试点，在混凝土的基底板上确定10个具有一定代表性的温度测试点。根据实际的深度，在温度的测试点上均匀的布置传感器，最上方传感器应该与混凝土表面保持不小于10cm的间距。另外，还需要在混凝土的表面布置温度传感器，具体位置为养护层下方。

（二）从大体积混凝土的结构角度而言，通常条件下并不会过快的增加混凝土结构的负载。因此，全面运用混凝土中后期较高的强度，选择恰当的中低热型水泥，通过降低水泥水化热的方法完成混凝土开裂的防治。目前，常见的方法是向混凝土中掺加优质的骨料，结合施工的实际情况，选择合适的级配，以此增加混凝土的和易性，从而大幅提高混凝土的密实程度，避免开裂现象的发生。

（三）使用对应的砼外加剂是常见的温度控制方法。砼外加剂的种类和功能十分丰富，在施工过程中需要结合实际需要，通常情况下外加剂的作用要求主要为两个方面，第一是具有一定防冻效果；第二是具有高效的减水效果，如果用水量得到了有效的控制，会减少混凝土内的孔隙率，从而提高大体积混凝土的密实程度，增加抗裂性能。另外，使用砼外加剂具有降低水泥水化热放热速度的作用，从而促进混凝土内部热量的消散。

（四）在大体积混凝土施工中，可应用冷却水管技术降低混凝土内部的最高温度，以此减小混凝土的内外温差。该技术的操作过程为，首先在混凝土的内部埋设特制的水管，水管的形状必须为蛇形，以此增加与混凝土的接触面积，然后在管内通入冷水，并定时的进行循环，达到冷却的目的。通过试验得知，运用该方法可使混凝土内部的最高温度降低5℃左右。

（五）在大体积砼施工过程中，混凝土表面由于直接受到外景的影响，因此极易出现开裂的现象，为了避免这种情况的发生，可以适度的提高混凝土表面的温度。通过多次试验得知，运用铺设草垫和塑料薄膜的方法可使混凝土表面的温度与外界保持11℃左右的温差。但在此过程中，还要密切注意混凝土内部温度升高的速率。在升温的过程中，如果将混凝土表面和内部的升温速度保持在同一水平，混凝土并不会因此而开裂。

（六）在大体积混凝土施工作业实施期间，可以采取分层、分块浇筑的施工方法，以达到对温度进行合理控制的目的。首先，从分层浇筑的角度上来说，需要包括的施工要点有以下几个方面：控制母层的相应厚度于 lm-1.5m间，具体指标根据混凝土浇筑能力极其降温措施来确定；②浇筑捣实下层混凝土的}-作的完成必须在前层混凝土初凝或丧失重塑性前进行；其次，从分块浇筑的角度上来说，结合已有的实践工作经验来看，认为当截面面积超过100m²时，在前层混凝土开始初凝或失去重塑性能前无法完成浇筑振捣下层混凝土时，如采用分层浇筑，因间隔时间长会导致工期的延误为加快进度并保障证施工质量，应采取分块浇筑的操作方案，期间应当关注的施工要点有以下几个方面：①对分块区域进行合理布置，每块平均面积应不小于50m²，高度应小于1.5m；②错开布置上下邻层混凝土间的竖向接缝，将其做成企口，并按施工缝进行处理。