论预埋冷却管措施在大体积混凝土房屋建筑工程中的应用

郑展

（身份证号码：3501021986****2815）

现今，全国建筑行业整体发展速度飞快，建筑形式在不断发展变化，工程规模也向着高、大、深发展，特别是在地下水区域、含有地下室、高层的民用与工业建筑工程中采用大体积混凝土施工已愈发普遍。

1 大体积混凝土结构的特点

大体积混凝土结构因体积大、自重大、结构厚实，多被作为房屋建筑工程的结构基础。在结构施工时，要面对较多复杂环境要素、较大的施工作业面、较长的施工作业时间，对施工部署及技术要求高。当大量混凝土中的凝胶材料的水化热作用所产生的温度应力超过混凝土相应龄期的拉应力时,易使结构出现有害裂缝。

2 大体积混凝土温度控制措施的重要性

大体积混凝土结构中的水泥及其他胶凝材料在水化固结过程中会释放大量的水化热，而混凝土不是良好的导热、散热材料。对于体积大、相对表面小的大体积混凝土而言，水泥水化热释放比较集中，内部热量不易散发，会形成较高的水化热温升。在整个混凝土硬化的升温和降温过程中，由于非均匀的温度变化而受到自身约束和外部约束。大体积混凝土的温度应力往往会超过混凝土相应龄期的抗拉强度而导致结构产生温度裂缝。温度裂缝影响到结构的承载力的同时也严重影响主体结构的安全性和耐久性。因此对于大体积混凝土采取温度控制措施是建设单位、监理单位、施工单位必须控制的重点。

3 大体积混凝土温度控制的措施

3.1 优化配合比设计

大体积混凝土结构采用混凝土60d 或90d 的强度作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收的依据。配合比的设计除应符合工程设计所规定的强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求。应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土施工所用水泥其3d 的水化热不宜大于250kJ/kg，7d 的水化热不宜大于280kJ/kg[1]。为了保证混凝土强度符合设计要求的准则，以尽量减少水泥用量和延长混凝土凝结时间的目标，根据水泥、粗细集料、外加剂（缓凝剂、减水剂）、掺合料等混凝土组成材料的实际特性设计出最优配合比，以达到避免大体积混凝土结构因大温差而产生有害裂缝的目的。

3.2 施工过程温控措施

大体积混凝土结构的温度受气候温度、环境温度、拌合原材料温度、拌合机具温度、混凝土中水泥及其他胶结料水化固结放热等影响，施工时将粗细集料、水及拌合机具进行降温处理；预埋冷却水管并配套预埋温监测设施，利用冷却管良好的导热性将混凝土中的水化热传递到冷却管的水流中，利用水良好的流动性将热量带出大体积混凝土结构外；夏季进行大体积混凝土的施工时，应尽量选择在一天中的早晚时段以及夜间来进行浇筑作业，并根据温度的实际变化采取掺加冷水等方式来降低温度，而如果是在冬季进行大体积混凝土的浇筑作业时，则应采取相应的保湿保温措施，可以通过覆盖方式来控制温差幅度[2]。

3.3 养护期的温控措施

混凝土浇筑完成后，结合天气情况以及温度变化情况选取相应的混凝土表面覆盖物，定期开展常规养护措施，保证养护期限。从浇筑完成至混凝土达到龄期期间，根据预埋的测温设备收集的混凝土温度监测数据，调整预埋冷却管中的水流量，将大体积混凝土结构温度控制在规定指标内。

4 预埋冷却水管降温措施的应用

4.1 事前安排

大体积混凝土的施工温度控制是一个动态的目标控制。在施工前必须充分掌握项目的实际情况（设计内容、水文地址条件），对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施，采用外接水注入预埋冷却水管的方式来协助降低混凝土内部温度，并设计相配套的温度监测方案。

依据大体积混凝土中的水泥用量、粉煤灰用量、膨胀剂用量、活性掺合料用量、所使用水泥标号的水化热数值、施工期大气平均气温、混凝土厚度等数据，计算出混凝土最大绝热温升值、中心计算温度、表层温度、内部平均温度。结合本项目有2m 厚和2.4m 厚两种规格的大体积混凝土筏板基础、基础埋深大（最低处底标高为-10m）、计划施工时间为夏季高温期间等情况，设计在基础1/2 厚度处沿建筑物长轴方向设置一层水平冷却水管，冷却水管水平间距为1000mm，距结构边缘500mm，进水口和出水口露出浇捣完成面300 mm高，出水口连接至现场散热池，进水口处设置增压泵，根据温度监控数据调整冷却水量以达到对大体积混凝土温度控制的效果。

冷却管的规格型号应根据混凝土最大绝热温升值、中心计算温度、表层温度、环境温度、水的导热系数等参数计算出最小管径。还应考虑冷却管的壁厚够承受混凝土浇筑冲击力、埋置混凝土深度产生的压力、冷却管内可能出现的最大水压力。为了缩短施工工期及保证施工质量，考虑到丝扣接头连接施工工艺耗时短，有利于优化施工进度，同时丝扣连接可以有效的防止浇筑砼对接头的破坏，避免冷却水管堵塞，确认冷却水管采用DN32 的焊接钢管，壁厚为2.0mm，配合相适应的丝扣接头。

《大体积混凝土专项施工方案》中也包含了温度监测点的布置情况：测点的间距、测点在混凝土中的位置、监测频率、温度指标等。根据项目建设平面形状分布情况进行分析，合理设定不同的温度监测点，依照板厚设定不同点位，再对测温点深度值进行控制，以测量砼芯部及表面的温度变化，将获取温度监测数据作为预埋冷却水管降温措施的调控依据。

4.2 过程控制

施工时，应严格按照《大体积混凝土专项施工方案》的要求制作散热池、冷却水泵送加压系统以及对冷却水管下料、加工。冷却水管的安装高度应精准的设置在筏板结构厚度1/2 处，保证温控效果。因混凝土浇筑时的冲击力和浇筑振捣作业对冷却水管的振动力较大，必须采用将冷却水管与筏板结构中间层钢筋及马凳钢筋焊接牢固，以确保管身、接头位置不发生偏位和破坏。冷却管安装完毕并固定牢靠后，应对管网进行通水试验，确保冷却管网系统能够正常运行且管网承受足够的水压力以及接口处无漏水。为保证能准确收集到混凝土温度变化的数据，还应确保温度监测设施的安装质量不受混凝土施工影响：每个测温位置均有上中下测温导线，测温导线应可靠的固定在指定的位置，测温元件端头用胶带绑扎，防止在砼浇筑过程中污染测温元件端头。

开始浇筑筏板结构混凝土的同时开启温度监测系统和冷却水管降温系统，根据收集的混凝土浇筑体温测值、出水口水温、散热池水温、大气温度、入水口水温等数据实时调整冷却水进水口处的增压泵，利用增减流水量来协助调整大体积混凝土的温度，以符合相关规定及方案的要求。

本工程砼采用全面、分层连续浇筑的方式。分三层进行，每层浇筑厚度为筏板厚度的1/3。既减少冷却管在混凝土浇筑时受到的施工冲击力，也可以加快同热量的散发并使砼温度分布较均匀。上一层的砼应在下层砼初凝前进行浇筑，并对每层的砼采用二次振捣法进行二次振捣，以排除砼的水分，减少孔隙，提高砼与钢筋的握裹力，防止砼因沉落而出现裂缝[3]。

4.3 事后工作

大体积混凝土浇筑完成后，随着龄期的增加，结构混凝土抵抗温度应力的能力也随之提升。大体积混凝土的养护期不小于14天，冷却水管协助控温的期限参照养护时间。待混凝土强度达到设计要求后，切除外露的水管，用比原结构等级高一级的水泥砂浆（掺微膨胀剂）注入冷却水管网内，并将水管和混凝土截面处做密封处理，防止水管生锈影响混凝土结构质量。

5 结语

常规的混凝土降温、保温、养护措施是不可缺少的，但却无法完全适合大体积混凝土结构。本文以“福州启迪科技城”项目为例，在大体积混凝土施工中，即采用了常规混凝土的降温、保温、养护措施，还采用预埋冷却管措施协助解决大体积混凝土结构施工中存在的质量隐患，为大体积混凝土结构施工提供了更加良好的质量保障，保证工程质量。