浅析大体积混凝土施工的内外温差控制的策略

路来莹

山东电力建设第一工程公司 250110

摘要：近年来，大体积混凝土内外温差引起的工程质量问题得到广泛的关注。本文系统地介绍了大体混凝土的温差控制方法。重点介绍了胶凝材料的确定和温度监控测点布置，可为工程人员理解规范提供帮助。

关键词：大体积混凝土；粉煤灰；温差控制

引言

最小尺寸不小于 1m 或可能因水化热导致有害裂缝出现的混凝土结构称为大体积混凝土结构[1]。随着建筑科学技术的发展，建筑结构的形式越来越复杂，大体积混凝土在高层建筑、深基坑工程、桥墩工程中也越来越多。由于水泥的水化作用产生巨大热量且不易散发，导致早期大体积混凝土结构的内外温差大，进而引起裂缝，影响结构的使用性能，甚至安全性能。因此，为确保大体积混凝土结构的施工质量，宜将大体积混凝土内外温差控制在 25℃以内[1]，但这也是大体积混凝土施工的难点和关键之处。

1 大体积混凝土裂缝分析

1.1 大体积混凝土结构裂缝形成机理由于水泥水化过程中产生大量的水化热，大体积混凝土结构内部的温度不断升高，核心混凝土和外表面混凝土形成巨大温差，当大体积混凝土结构受到外界约束作用时，如基础或支座的约束，内外温差就导致了大体积混凝土结构形成一定的温度应力。大体体积混凝土结构在早期混凝土抗拉强度较低，如果内外温差较大，则由于温度应力引起混凝土裂缝的概率也较大；随着龄期的增长，水泥水化过程逐渐完成，大体积混凝土处于降温阶段，相比升温阶段在降温阶段大体混凝土弹模和强度的增加也会使变形约束更大，在相同的温度应力下，形成裂缝的可能性也随之增大。根据裂缝的深度，大体积混凝土结构由于温差形成的裂缝可分为：表面裂缝、贯穿性裂缝、深层裂缝。表面裂缝一般发生在大体积混凝土结构的表面，其深度一般不超过 3mm，危害性小。贯穿性裂缝穿透混凝土截面、切断了大体积混凝土结构，会影响大体积混凝土结构的整体性及稳定性，产生的危害性大。深层裂缝的深度则介于表面裂缝和贯穿裂缝两者之间，部分地切断了大体积混凝土结构的断面，也可能产生一定危害。

1.2 大体积混凝土结构温差产生的原因

（1）水泥水化热。由于大体积混凝土结构断面较厚，水泥水化所产生的大量热量不易散出，而是在结构内部聚积，大体积混凝土的截面越大，内外温差也越大。此外，水泥用量和水泥品种对水化热也有较大的影响，如硅酸盐水泥放热大，而矿渣水泥放热量相对较小；水泥掺量多，则水化过程放出的热量大。大体混凝土核心的最高温度往往会达到 70℃左右，而且一般发生在混凝土浇筑后的 3～5d。

（2）外界气温变化。在大体积混凝土的凝结硬化阶段，外界气温的变化会加剧大体积混凝土的内外温差，特别是日夜气温骤降，这对大体积混凝土结构是极为不利的。因此施工阶段，外界温度变化巨大的阶段，要加强对混凝表面的保温措施，防止降温过快。

2 大体积混凝土的温差控制措施

2.1 混凝土入模温度控制

根据 《大體积混凝土施工规范》（GB50496-2009）[1]中5.6.2 条的规定，当混凝土浇筑时，如果天气炎热，应采取措施控制混凝土的入模温度，一般将混凝土的入模温度控制在30℃以内。在施工中通常是通过降低混凝土原材料的温度来降低混凝土的入模温度，如对砂石进行遮盖、晒水等。因此，在施工过程中可采用如下措施：（1）降低骨料的温度，如骨料覆盖遮阳，堆高骨料、底层取料，对粗骨料喷水等措施。（2）避免模板与新浇混凝土受到太阳光的直射，采取喷雾或洒水等措施将模板与钢筋的温度控制在 40℃以下；合理安排工期，将大体积混凝土安排在夜间浇筑。（3）采用加冰等措施，降低混凝土的搅拌用水。（4）对泵送管进行防护，如采用麻袋遮阳、洒水等，降低泵送过程中混凝土的温度。

2.2 大体积混凝土浇筑厚度

大体积混凝土的浇筑厚度的确定必须依据振捣器作用深度以及新拌混凝土的工作性能，整体连续浇筑时浇筑厚度宜为 300～500mm[1]。采用整体分层连续或推移式连续浇筑时，应合理安排间歇时间，在下层混凝土初凝前上层混凝土应浇注完成。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，上下层交界面应按施工缝处理，可采用插短钢筋的方式来增加上下层之间的整体性。但在施工管理上，应尽量做到浇筑厚度小、间歇短、层间混凝土约束小。在混凝土浇筑过程中，混凝土应按事先确定的浇筑厚度、浇筑顺序和浇筑方向进行浇筑。

2.3 混凝土水化热引散措施

根据规范的要求，大体积混凝土浇筑后，内部核心混凝土的温度升高值宜控制在 50℃以内，大体混凝土的结构的里表温差宜控制在 25℃以内；大体积混凝土结构的降温速率宜控制 2℃/d 以内；大体积混凝结构的表面与大气温差宜控制在 20℃以内[1]。因此，在具体的施工过程中可采用如下措施：（1）采用通水冷却的方法，一般是在大体积混凝土内部预埋钢管，在混凝土水化过程通水将水化热排出。（2）控制降温阶段的降温速率，一般可在在大体积混凝土外表上覆盖麻袋等。（3）如果遇到天气变化，如大风、降温天气等，可推迟拆模时间，利用模板作为保温措施，减小降温速率。

2.4 混凝土养护措施

由于大体积混凝土的水化热大，内外温差大，为了控制其降温速率，大体积混凝土结构的养护与普通混凝土的常规养护有所区别，应采取保温保湿的养护方式。在施工过程可按下列方法进行：①应派专人进行养护保温，同时做好各时间段的测温记录；②至少保温保湿养护 14d 以上，并保证保温保湿措施的完好，如塑料薄膜、养护剂涂层等的完整性；③保温保湿覆盖层的拆除不应一次性拆除，应采取分层逐步拆除的方式，当测试得到大体积混凝土结构的表面温度与外界环境温度的温差不超过 20℃时，保温保湿覆盖层方可全部拆除。在实际工程中，大体积混凝土的保温保湿养护应根据混凝土材料组成、环境温度的不同而采取相应的措施。尤其是当大体积混凝土的水胶比低且又掺有大量矿物掺和料时，充分的保温保湿养护可以有效地降低混凝土的早期自收缩。除保温保湿养护外，还应根据不同的季节采取不同的保温保湿养护或散热措施，如暴露于空气中的新浇筑的大体积混凝土的表面应及时采取保水养护措施，如各短暂暴露的分层面可采取湿麻袋进行保湿养护，而对于永久暴露面则应采用覆盖塑料薄膜或土工布的方式进行保湿，如果采用人工直接洒水，则容易造成大体积混凝土表面的干湿循环而出现干缩裂缝。

3 结论

本文针对大体积混凝土的特点，提出相应的温差控制措施，并在海南省三亚·瑞都水郡项目的基础施工中得到了较好的运用，监测过程中大体积混凝土的最高温升、里外温差、降温速率等均符合规范的要求。

参考文献：

[1]GB50496-2009，大体积混凝土施工规范[S]. 北京：中国计划出版社，2009

[2]苏骏，田乐松. 大体积混凝土温控技术及热工计算. 安徽理工大学学报（自然科学版），2010，30（2）：5-7.

[3]梁建锋，徐生根. 某跨钱塘江特大桥索塔承台大体积混凝土施工温控技术. 交通科技，2011（10）：83-86.

[4]江昔平，王社良，段述信，等. 大体积混凝土优化时应注意的一些关键问题. 混凝土，2009（1）：103-107.