浅议设备基础类大体积混凝土施工温度控制措施

张学本

摘要：随着我国建筑业的发展，大体积混凝土的应用越来越多，尤为是在水利大坝、大型设备基础的建设中，大体积混凝土由于固化过程中产生的水化热大，而混凝土材料散热难，导致内外温差不均，易造成胀裂，从而影响结构的整体性、安全性、防水性。本文试从原材料、温度控制措施等方面，讨论设备基础类大体积混凝土的温度控制方案。

关键词：大体积混凝土、温度控制、设备基础

1、概述

根据我国《大体积混凝土施工规范》规定，大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩而导致的有害裂缝产生的混凝土。

大型设备基础一般位于地坑中，几何尺寸偏大，混凝土用量多，散热表面系数小。浇筑成型后，水泥等胶凝材料的水化热容易导致混凝土温度升高，同时由于混凝土导热性能差，内部水化热很难散出，而混凝土外部与外界接触，散热快，导致混凝土基础内外由热胀冷缩引起的变形不一致。若温度控制不利，就会产生影响结构整体性、安全性、防水性等性能的变形、裂缝，影响设备的安装、使用。

2、热量及温差的产生

（1）水泥等胶凝材料在水化过程中产生的水化热是混凝土热量、温差产生的主要原因。

由于大体积混凝土截面尺寸较大，混凝土构件表面系数相对较小，混凝土各材料散热性能较差，导致大体积混凝土中水化热聚集在内部不易散发出去，以至于混凝土内部温度越来越高，而混凝土外部直接与环境接触，温度散发相对较快，从而使构件内外部温差增大。影响水化热产生的主要因素是水泥品种、配合比中水泥用量、混凝土期龄等。

（2）混凝土的施工环境温度也是产生温差的重要原因。

大体积混凝土浇筑施工外界温度降低时，会增加混凝土内外温差，同时大体积混凝土养护期间的外界温度变化也会严重影响混凝土外部温度，从而增加混凝土内外温差，影响内外温度控制。

3、温度控制措施

3.1配合比设计

大体积混凝土的配合比设计除了要满足工程设计所需要的强度、抗渗性、安全性、耐久性、体积稳定性外，还应满足施工工艺要求，如泵送混凝土的塌落度除满足泵送要求外，还应根据温度控制要求合理使用各种原材料、减少水泥用量以降低绝热温升，一般情况下，水胶比不宜大于0.55。在混凝土配合比设计完成后的批量生产前，还应进行配合比试验，对混凝土的泌水率、水化热、可泵性等影响混凝土浇筑及温度控制的指标进行验证。

3.2原材料选择

大体积混凝土中应优先选用中、低水化热的水泥，要求水泥3d的水化热不宜大于240kJ/kg，7d天的水化热不宜大于270kJ/kg。选择水泥时还应严格控制其中铝酸三钙（C3A）等增加水化热的物质含量，降低水化热产生，由于设备基础混凝土多为抗渗混凝土，因此水泥中铝酸三钙的含量不宜大于8%。同时，在水泥使用前要按国家规定对水泥的强度、安定性、凝结时间、水化热等性能指标及其他必要的性能指标进行复检，合格后方可用于混凝土的生产。大体积混凝土中颗粒骨料应级配良好。粗骨料宜选用粒径为5～31.5mm的材料，并连续级配，含泥量不大于1%；细骨料宜采用中砂，其细度模数宜大于2.3，含泥量不大于3%；应选用非碱性的粗骨料。

3.3掺和料选择

在大体积混凝土中加入适当的掺和料可以节约水泥，降低水化热的产生。优质的掺和料可以降低单位混凝土的用水量，从而减少水泥的使用量，减少水化热的产生，一般选用矿渣微粉与Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%，矿渣粉掺量不宜超过胶凝材料用量的50%，粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。

3.4外加剂的选择

为降低水泥水化热的产生，应在混凝土拌合时，适当添加减水剂及缓凝剂。减水剂可以减少单位体积混凝土的用水量，减少水泥用量，从而降低水化热的产生；在混凝土拌合物中掺加缓凝剂，可以延长混凝土水化时间和集中放热峰值时间，降低混凝土水化热最高温度。

3.5入模温度控制

入模温度直接对混凝土的外部温度产生影响，因此入模温度的控制对大体积混凝土温度控制非常重要，在施工过程中应根据气温调节混凝土的入模温度。夏季混凝土的入模温度不应超过20℃，冬季不应低于5℃。夏季浇筑大体积混凝土时应避开中午高温，同时可以通过搭设砂及石子遮阳棚、采用低温拌合水、向运输车罐体散水等方式降低混凝土入模温度；冬季的大体积混凝土施工可以采取拌合水加热、运输保温等措施确保入模温度。

3.6外部温度控制

由于混凝土表层直接与外部接触，散热较快，易导致混凝土内外温差较大，因此应采用封闭保温的形式对混凝土进行保温养护，养护方式如下：在大体积混凝土最后一次压光抹面后进行洒水养护；之后覆盖保湿薄膜，防止混凝土表面水蒸发，薄膜覆盖过程中检查混凝土表面是否有微裂缝，若发现有裂缝应立即进行二次抹面，封闭裂缝；在薄膜外侧覆盖保温板，防止混凝土外部温度受外界气温影响；再次覆盖防雨薄膜并以木条或钢筋压住。

3.7内部温度控制

在大体积混凝土浇筑前，应对大体积混凝土构件的温度、应力等进行计算，并确定混凝土的绝热温度、内外温度差等控制指标。如果混凝土构件的内外温度差大于25℃，则应考虑预埋钢管，用水冷却。预埋钢管宜在钢筋绑扎时布设在设备基础内。在砼浇筑前，检查水源和排水点，并做水压和通水试验。

在实际操作过程中，应严格控制冷却水的温度，与混凝土的温度差不应大于25℃，并保证混凝土降温速率不大于2℃/d。

3.8温差监测

在大体积混凝土浇筑前应预埋温度传感器并完成其封装、测试、最后标定及定位。温度传感器应按上、中、下三层布置，每层应在边缘、几何中间布设，每层不易少于9个，共计27个。

测温频率应根据实际情况确定，混凝土浇筑完1～2天宜按每小时进行一次测温，3～4天宜按每2小时进行一次测温，5～15天宜按每6小时进行一次测温。如果混凝土上表面与中心温差接近25℃，应采取必要的保温、降温等应急技术措施，必要时可以增加电热毯、降低冷凝水温度等措施确保内外温差小于25℃。

4、结论

对于大体积设备基础类混凝土而言，温度管控方案直接影响着基础的施工质量、使用效果和设备安装精度，且一旦发生施工质量事故、缺陷將很难修复并带来很大的经济损失。所以，针对性的采取可靠温差解决方案，保证混凝土的施工质量显得尤为重要。

参考文献：

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