大体积混凝土温度监测与控制技术

符飞 全鹏

【摘要】2#主楼筏板基础厚度1650mm，为大体积混凝土。通过对混凝土内部温度实时监控，直接观测到了大体积混凝土内部的温度变化过程，反映出控制措施的实际效果，大体积混凝土的温差裂缝得到有效控制。

【关键词】大体积混凝土；筏板基础；温度监测及控制

近几年来，由于高层、超高层建筑的兴起与发展，其基础多采用了箱基、筏基、桩筏基础等大体积混凝土。大体积混凝土基础的特点是混凝土用量庞大、厚度大，工程条件复杂，常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂，约束作用较大，容易引起开裂。水泥水化热温升较高，降温散热较快，因此收缩与降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要因素。当混凝土内部温度与外界环境温度相差很大时，就会导致混凝土产生裂缝而影响结构的正常使用。

大体积混凝土结构温度裂缝与骨料品种、配合比、外加剂和掺合料、浇筑温度、浇筑顺序、外界气温、保温措施、养护条件等因素直接有关。施工过程中存在很多不确定性，理论计算难以完全模拟实际情况。因此，需对混凝土温度进行实时监控，及时了解混凝土温度场变化情况，采取合理的温度控制措施，避免产生混凝土结构温度裂缝。

笔者结合福建马尾安置房项目2#楼基础底板大体积混凝土施工的浇筑前、浇筑过程中及浇筑后的温度监测与控制的现场实际效果，就大体积混凝土温度监测与控制有一些体会，先就这一问题谈一些浅薄的认识。

1、工程概况

2#楼主楼地下1层，地上30层，剪力墙结构。主楼筏板基础厚度1650mm，混凝土强度等级为C30P6，电梯井部位混凝土厚度达到3750mm，基础底板混凝土工程量约1900m?，属于典型的大体积混凝土。

2、材料选用

2.1水泥： P·042.5普通硅酸盐水泥，水泥含碱量控制在0.06%以下。

2.2粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，含泥量为0.2%，连续级配，累计筛余量在1%以下，等级为一级。

2.3细骨料：选用混合中砂，细度模数为2.4。砂的含泥量为0.5%，等级为一级。

2.4掺合料：采用天泵浇筑混凝土，为了改善混凝土的和易性便于泵送，掺加适量的II级粉煤灰和S95级粒化高炉矿渣粉，代替部分水泥用量，推迟水泥水化热峰值的出现，改善混凝土工作性能和可靠性，粉煤灰和矿粉的实际掺量均为水泥用量的32%，符合规范要求。

2.5外加剂：使用FBR-B1缓凝高效减水剂和SY-K复合型纤维抗裂防水剂，减少用水量，降低水泥的水化热，使混凝土产生适度膨胀，能有效抑制混凝土裂缝出现，减少混凝土温差冷缩裂缝。

2.6塌落度： 140mm±30mm。

3、混凝土澆筑施工控制

3.1浇筑前控制

降低混凝土入模温度，混凝土浇筑时间尽量避开当天气温最高时间。2#楼基础底板大体积混凝土约1900m?，采用两台天泵浇筑，根据以往实际工程经验，每小时平均浇筑混凝土总量约为70m?，2#楼基础底板大体积混凝土计划浇筑时间27小时。根据预浇筑当天的天气预报，自浇筑当天起未来5天为晴天，中午最高气温达到38℃，晚上的最低气温为22℃。经讨论后决定在晚上6点准时浇筑2#楼基础底板混凝土，以避开基础底板的中底部混凝土浇筑时间在浇筑后第二天的中午最高气温时间。

3.2浇筑中控制

采用“整体分层、连续浇筑”的方法，每层约为550mm。分层浇筑可使混凝土水化热尽快散失，增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗裂能力。混凝土的浇捣时正确控制振捣器的插入深度及振搗时间，在振捣过程中，应将振动棒插入下层混凝土5cm左右，以消除两层之间的接缝，上一层混凝土必须在下一层混凝土初凝前浇筑，且层间间隔时间应尽量缩短，连续浇筑间隙时间不准超过1.5h，避免出现冷缝。混凝土浇筑采用二次振捣工艺，浇筑面及时进行二次抹压处理。

底板混凝土表面经过振捣水泥浆较厚，如不进行处理会造成表面裂缝，因此，在浇捣完毕后，要对混凝土表面及时处理，使混凝土表面平整一致，整个混凝土施工完毕，达到一定强度后，用保温薄膜、麻袋覆盖养护。

3.3温度控制

为控制混凝土入模温度、最大温升值及里表温差，施工中主要采取如下技术措施：

3.3.1尽量降低混凝土原材料入模温度，对粗骨料、细骨料进行浇水降温。

3.3.2尽量避开高温天气浇筑混凝土，以减少混凝土内外温差。

3.3.3在天泵和混凝土罐车上洒水进行降温处理，尽量降低混凝土的入模温度。

3.3.4 全面分层进行连续浇筑，分层连续浇筑一方面便于振捣，另一方面可利用混凝土层面散热。

3.3.5采取“保温保湿养护为主体、抗放兼施为主导”的温控措施。混凝土养护方式采用覆盖保温和蓄水养护；砼浇筑后终凝时，覆盖塑料薄膜一层，麻袋两层，上下层错缝，覆盖严密；将周边砖胎模砌高100mm蓄水坎，内侧1：2.5水泥砂浆20厚抹面；在砼浇筑之后，内部散热循环水直接注入，蓄水逐步至5cm高，连续养护14d以上。遇雨天必须在麻袋上再加一层塑料布防雨，并落实排水措施。

3.3.6在基础内部设置循环水管进行散热降温，散热管线布置在基础中部，管线水平间距控制在1.25m以内，呈“S”型布置，管线距基础边不大于950mm，一端经自来水加压后注入，另一端放入筏板顶面做蓄水养护，如达到蓄水养护面标高，可放置潜水泵抽出场外（详参附图），布置完毕后，整体进行通水试验，若存在渗漏和不通水的情况，应及时进行处理。散热管布置详图1。

图1 散热管布置图

4、大体积混凝土温度监测

4.1 温控指标

在混凝土浇筑前、浇筑中及浇筑后养护过程中的测温数据应符合以下指标要求，若超过指标上限，应采取相应技术措施控制温度变化。

4.1.1 入模温度不宜大于30℃，混凝土浇筑体最大温升值不宜大于50℃。

4.1.2 在养护阶段，混凝土浇筑体表以内40～100mm位置处的温度与浇筑体表面温度差值不应大于25℃；结束覆盖保护或拆模后，混凝土浇筑体表以内40～100mm位置处的温度与环境温度差值不应大于25℃。

4.1.3 混凝土浇筑体内部相邻两测温点的温度差值不应大于25℃。

4.1.4 混凝土的降温数率不宜大于2.0℃/d。

4.2测温点布置

沿基础方向每间隔约9m～10m布置一个测温点，在电梯基坑位置单独布置一个测温点，每个测温点均布置上中下共计3各测温管，上下测温管分别在距上下表5cm处，测温管布置詳图2。

4.3测温方式及要求

测温器具：温度计；直径20㎜、厚度2㎜的镀锌空心钢管，管底用边长30㎜、厚度2㎜的方铁板封口；柴油、棉纱。

图2 测温管布置图

专人负责测温，混凝土浇注体表面以内40mm～100mm位置的温度与环境温度的差值小于20℃时，可停止测温。

测温的时间间隔为：第1d～4d每4h测温一次；第5d～7d每8h测温一次；第7～测温结束每12h测温一次。测温点在现场要统一按照设置挂编号标志，测温作详细记录，温度变化情況及时反应，以混凝土中心与表面温差达到23℃时作为预警温度，及时调整养护措施。

根据大体积混凝土情况，按照混凝土每天降温速度控制在2℃左右计算，整个测温时间大约为14d。

5、测温结果及分析

5.1测温效果

从监测的数据可知，底板混凝土温度在达到最大值后缓慢下降，未出现有回升现象。混凝土底部与中部温差、混凝土中部与表面温差及混凝土表面与大气环境温差均小于25℃，温控防裂工作取得了成功。

5.2温度和温差变化规律分析

为研究底板大体积混凝土沿厚度方向不同部位温度和各部位之间温差的变化规律，本文选择了电梯井测温点的测温数据进行分析。

图3 温度随时间变化曲线

图4 温差随时间变化曲线

由图3可知，混凝土内部温度在浇筑后前3天升温最快，3天后达到峰值，混凝土内部温度高达68℃，后随龄期缓慢下降。由图4可知大体积混凝土温差（混凝土中间部位和底面、顶面间温差）有2个峰值，一是混凝土浇筑后升温时，出现在浇筑后第1天，一般不会形成温差裂缝；二是混凝土降温过程时，此时温差拉应力和收缩拉应力一起作用，若超过了混凝土当时的抗拉极限时会产生裂缝，本工程通过一系列的保温措施，推迟了温差峰值的出现时间，保证了大体积混凝土未产生温度裂缝。

参考文献：

[1]《建筑施工手册》第五版.

[2]《混凝土结构施工规范》（GB50666-2011）.

作者简介：

符飞，男，工程师，中建二局第二建筑工程有限公司，职务：项目经理。