一种大体积混凝土的降温措施

刘建国

摘要：本文主要以某工程重力式抗推基础为例，分析研究了大体积混凝土浇筑体的降温措施。并针对大体积混凝土浇筑体建立了降温散热体系。为类似建筑工程积累了相关经验。

Abstract： In this paper， the cooling measures of mass concrete pouring body are analyzed and studied， taking the gravity anti-pushing foundation of a project as an example. A cooling and cooling system is established for mass concrete pouring. I have accumulated relevant experience for similar construction projects.

关键词：大体积混凝土；降温散热体系；温升值；有害裂缝

Key words： mass concrete；cooling system；rising temperature；harmful cracks

中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0202-04

1 工程概况

工程位于我国西南地区，主体结构为双斜拱承双曲抛物面索网结构，外挂铝板幕墙，拱跨度180m，拱高44.5m；两个斜拱拱顶间距90m，本工程钢结构总重约4000t；重力式抗推基础施平面尺寸为18m×14m，基础最大厚度约26.2m，-4.5m以上出原地面部分支模浇筑，地下部分为原槽浇筑。本文主要针对该重力式抗推基础的大体积混凝土而言。示意图如图1。

2 重力式抗推基础的特点相关分析

2.1 重力式抗推基础特点

2.1.1 体积大

抗推基礎施平面尺寸为18m×14m，基础理论最大厚度约为26.2m，具体情况详图2。

2.1.2 分三次浇筑，单次浇筑量大

如图3所示施工缝为2处，-4.5m一处，-8.000m一处。第一次浇筑-8.0m处施工缝以下为C25混凝土约4000m3；第二次浇筑-8.0m处施工缝以上，-4.500m处施工缝以下C35混凝土约900m3；第三次浇筑-4.5m处施工缝以上C35混凝土约1100m3。

2.2 基础配筋及预埋钢拱脚

2.2.1 抗推基础配筋分析

沿抗推基础外围设置双层双向三级Ф25@200热轧钢筋，钢筋保护层厚度为50mm。沿混凝土施工缝全截面双向布置长2m的三级Ф25@400mm×400mm热轧钢筋插筋。具体详图2。

钢筋配筋相对较少，第一次浇筑混凝土后，外漏钢筋为抗推基础四周双层双向三级Ф25@200热轧钢筋和沿混凝土施工缝全截面布置的插筋。

2.2.2 预埋钢拱脚

钢拱脚预埋件在第一次浇筑的施工缝处（-8.0m），钢拱脚为空腹型钢结构，从第一次浇筑混凝土的表面

（-8.0m）开始，穿过第二次、第三次浇筑的混凝土，然后伸出混凝土浇筑体外。详见图2、图3、图4。

2.3 施工的重难点分析

该重力式抗推基础计划在2018年8月份施工，此时间段西南地区温度相对较高，日均温度为25°C以上。单个基础分三次浇筑，第一次浇筑厚度约为16.5m，第二次浇筑厚度约为3.5m，第三次浇筑厚度约6.2m。根据重力式抗推基础设计文件及现场情况分析，降温措施是整个基础工程施工的重难点。经验算须采取有效的降温措施，大家较认可的是冷却水管降温法。

2.3.1 外部条件分析

若用冷却水管，现场无有效水源，现场自来水接通距离远费用高，且建水池影响场地和工期。

2.3.2 工艺分析

影响因数多，水、电、机械等都会影响降温效果。另外，冷却水管安装和混凝土浇筑过程中稍有不当，冷却水管接头容易出现漏、堵现象。

2.3.3 效果分析

在保证以上所有条件可控的情况下，可以达到降温效果，但冷却水管周围有裂缝。

本工程为市重点工程，工期较紧，任务重，创奖目标要求也较高。故应将工期和质量风险降至最低，建议寻求冷却水管降温以外的措施。

3 降温措施分析

3.1 现行施工规范相关规定

按现行《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009的相关规定：

①混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50°C；

②混凝土浇筑体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于25°C；

③混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0°C/d；

④混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20°C。

以上是保证混凝土浇筑体减少有害裂缝产生的重要温度指标。

3.2 经验总结与分析

3.2.1 相关经验

总结了筏板浇筑厚度从1.5m～4.5m的相关温控经验。相同条件下，若不采取降温措施，有墙柱插筋的部位，几乎未出现裂缝。但无插筋或离插筋较远的部位有不同程度的裂缝出现。

3.2.2 原理分析

混凝土浇筑体中的结构钢筋、措施钢筋与外部外漏钢筋形成降温散热体系，混凝土浇筑体内部温度经结构钢筋、措施钢筋等传向外部外漏钢筋的底端，由插筋将混凝土浇筑体内部温度扩散至混凝土浇筑体外，进而达到混凝土浇筑体内部降温的效果。

4 降温散热体系

4.1 第一次浇筑混凝土时建立的降温散热体系

第一次浇筑-8.000m处施工缝以下为C25混凝土约4000m3。底部和四周为原槽保温，第一次浇筑完毕后，施工缝处采取相应保温措施。

4.1.1 施工缝竖向钢筋

沿混凝土施工缝全截面双向布置三级Ф25@400mm×400mm热轧钢筋插筋，长度为2m和一通到底钢筋（加长筋）间隔布置，平面设置钢筋连接，施工缝位置钢筋均伸出混凝土表面1m。示意图如图6、图7所示。

4.1.2 钢拱脚预埋件及其支撑体系

钢拱脚预埋件支撑架采用钢柱作为主体，横纵向之间设置钢梁连接与预埋件一起作为散热体系的一部分。详见图7示意图。

4.1.3 原结构配筋

沿抗推基础外围设置双层双向三级Ф25@200热轧钢筋，作为散热体系的重要组成部分之一，起着不可或缺的作用。

4.1.4 降温散热体系建立

水平方向用三级Ф20@400双向钢筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一层，另设剪刀加强筋同水平加强筋，将施工缝处竖向筋、钢拱脚预埋件支撑体系、原结构配筋、和其他可以连接的钢筋焊接成散热体系。

整个散热体系，经混凝土内部原结构钢筋外露部分、钢拱脚预埋件支撑体系、加长竖向筋等由钢拱脚预埋板和插筋扩散至混凝土外部，从而达到降温效果。

4.2 第二次浇筑混凝土时建立的降温散热体系

第二次浇筑-8.000m处施工缝以上，-4.500m施工缝以下C35混凝土约1100m3四周为原槽保温，第二次浇筑完毕后，施工缝处采取相应保温措施。

4.2.1 施工缝竖向钢筋

沿混凝土施工缝全截面双向布置三级Ф25@400mm×400mm热轧钢筋插筋，长度为2m和一通到底钢筋（加长筋）间隔布置，平面设置钢筋连接，施工缝位置钢筋均伸出混凝土表面1m。示意图如图8、图9所示。

4.2.2 钢拱脚及其支撑体系

钢拱脚支撑架采用钢柱作为主体，横纵向之间设置钢梁连接与预埋件一起作为散热体系的一部分。详图3、图4示意图。

4.2.3 原结构配筋

沿抗推基础外围设置双层双向三级Ф25@200热轧钢筋，作为散热体系的重要组成部分之一，起着不可或缺的作用。

4.2.4 降温散热体系建立

水平方向用三级Ф20@400双向钢筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一层，另设剪刀加强筋同水平加强筋，将原结构配筋、钢拱脚支撑体系、预埋钢拱脚、加长竖向筋和其他可以连接的钢筋焊接成散热体系。

整个降温散热体系，经混凝土内部原结构配筋、钢拱脚支撑体系、预埋钢拱脚、加长竖向筋等由原结构配筋、钢拱脚支撑体系、预埋钢拱脚及拱脚腹腔、加长竖向筋扩散至混凝土外部，从而达到降温效果。

4.3 第三次浇筑混凝土时建立的降温散热体系

第三次浇筑-4.500m施工缝以上C35混凝土约1100m3。第三次浇筑基本为出地面混凝土浇筑体，木模板兼做保温层，另增加相应保温措施。

4.3.1 施工缝竖向加长钢筋

沿混凝土施工缝全截面双向布置三级Ф25@400mm×400mm热轧钢筋插筋，长度为2m和一通到顶钢筋（加长筋）间隔布置。示意图如图10所示。

4.3.2 钢拱脚及其支撑体系

钢拱脚支撑架采用钢柱作为主体，横纵向之间设置钢梁连接与预埋件一起作为散热体系的一部分，见图7示意图。

4.3.3 原结构配筋

沿抗推基础外围设置双层双向三级Ф25@200热轧钢筋，作为散热体系的重要组成部分之一，起着不可或缺的作用。

4.3.4 抗裂构造钢筋

根据计算，温度及收缩应力比较大，经设计和相关方同意，在混凝土外露面均需设置抗裂钢筋。在距混凝土表面35cm、75cm位置，分别布置单层双向三级Ф25@150。

4.3.5 降温散热体系建立

水平方向用三级Ф20@400双向钢筋，沿高度方向布置，每隔一米布置一层，另设剪刀加强筋同水平加强筋，将竖向钢筋、原结构配筋、钢拱脚支撑体系、钢拱脚、加长竖向筋和其他可以连接的钢筋焊接成散熱体系。

整个降温散热体系，经混凝土内部原结构配筋、钢拱脚支撑体系、钢拱脚、加长竖向筋等由钢拱脚外露部分及拱脚腹腔扩散至混凝土外部，从而达到降温效果。需要特别说明的是，钢拱脚腹壁内混凝土待散热基本完成后，再进行浇筑。

4.4 实施效果

4.4.1 测温记录情况

三次浇筑后的测温结果显示，温度最高为第一次浇筑后第三天的温度，主要表现为：平均中间温度为60.2°C，中间最高温度为60.8°C；下表面温度平均值为42.1°C，下表面最高温度为42.8°C；上表面温度平均值为46.1°C，上表面最高温度为46.8°C，上表面（外表面）浇筑后采取了相应的保温措施。

4.4.2 效果

实践证明，该降温散热体系可以达到预期目的，重力式抗推基础三次浇筑完成后均未发现有害裂缝，取得了较好效果。

5 结束语

降温散热体系，作为大体积混凝土浇筑体的一种降温措施，切实可行。在条件允许的情况下，可利用大体积混凝土浇筑体中的结构筋、构造筋、措施筋等形成有效的降温散热体系。该降温散热体系操作性更强，更可靠，更经济，效果更好。

参考文献：

[1]叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50496-2009，大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]过镇海，时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算[M].北京：清华大学出版社，2003.

[4] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].五版.北京：中国建筑工业出版社，2013.