浅谈大体积混凝土施工过程中的温度控制

浅谈大体积混凝土施工过程中的温度控制

摘要：近年，房屋建筑工程中大体积混凝土施工愈来愈广泛，混凝土水化热引起的高温差，越来越难控制，温度裂缝也就随之产生。为控制混凝土裂缝的产生，我司在东莞某超高层地下室底板大体积混凝土施工中从混凝土原材料选择、配比、运输、施工、养护等环节采取了有效的措施。

关键词：温差裂缝；配合比；施工过程；控制措施 前言

近年来，房屋建筑工程中大体积混凝土施工愈来愈广泛，混凝土中大量水化热引起的高温差，越来越难控制，温度裂缝也就随之产生。为控制此裂缝的产生，我司在东莞某超高层地下室底板大体积混凝土施工过程中从混凝土原材料选择、配比、运输、施工、养护等有关环节采取了有效的控制措施。

本单位工程位于珠三角地区，秋季施工，日平均温度27˚C。主楼基础长42.5m，宽41.35m，厚度为1.8m，混凝土方量为3600m3，标号：C30，抗渗等级为P8，属大体积混凝土。

1.原材料选择

1.1水泥

混凝土内部高温的产生绝大部分来自水泥的水化热，因此，水泥选择至关重要。综合分析六种通用水泥的性质：普通硅酸盐水泥早期水化热一般、抗碳化性能好、抗渗性好等优点，选用42.5R级的普通硅酸盐水泥。

工程中采用惠州市光大水泥42.5R普通硅酸盐的性能指标：

检验项目 混合材掺合量

（%） 烧失量

（%） 氧化铁

（%） 三氧化硫

（%） 氯离子

（%） 比表面积

（m2/Kg） 凝结时间（min）

初凝 终凝

国标要求 6-20 ≤5 ≤5 ≤3.5 ≤0.06 ≥300 ≥45 ≤600

光大42.5P.O实测 9.0 3.58 1.69 2.87 0.007 358 101 156

1.2粗骨料

本工程采用级配花岗岩混合碎石，粒径2.36～26.5mm，含泥量0.6%。级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，根据基础结构配筋情况，尽可能选用粒径较大的石子，利于提高混凝土抗压强度，减少水及水泥用量，从而减少水化热，降低混凝土温升。在搅拌前两天将石子进行覆盖遮阳处理，降低初始温度。

1.3细骨料

本工程采用中砂，颗粒级配良好，含泥量0.9%。考虑到材料的综合利用，基础底板混凝土选用东江中粗河砂，级配优良，保证混凝土有较好的流动性和保水性，减少混凝土收缩，防止混凝土表面裂缝的产生。在搅拌前两天将砂子用油毡布覆盖遮阳处理，降低初始温度。

1.4粉煤灰

为降低配合比中水泥用量及改善混凝土和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按规范，本工程采用普通硅酸盐水泥，掺10%以内的粉煤灰对降低水化热、改善混凝土和易性有利，本工程采用沙角电厂生产的沙电牌II级优质粉煤灰，每方混凝土用灰量不超过70kg。

1.5外加剂

混凝土泵送剂的选用经过水泥适应性试验，泵送剂的减水率符合混凝土配比设计和现场施工对凝结时间的要求。泵送剂选用LM-W2型缓凝高效减水剂（液体）。

1.6混凝土用水

混凝土拌合用水采用自来水，水温为常温。

2.配合比

2.1混凝土配比设计中除应满足混凝土强度、抗渗要求外，还应考虑混凝土的和易性、施工现场对混凝土凝结时间及早期水化热温升控制。

2.2本工程底板混凝土总方量约3600m3 ，一次性连续浇捣，整个混凝土底板在地下7m的基坑中，散热效果差。配比设计中应充分考虑早期水化热对混凝

土产生的温升效果，根据设计图纸要求，混凝土设计强度采用28天强度进行评定，同时采用采取“双掺法”进行配合比设计，达到减少水泥用量、降低早期水化热和混凝土内部温升的目的。

2.3混凝土内部温度的估算和预测：

混凝土C30、P8每方混凝土水泥用量：水泥mc＝370kg；粉煤灰总用量为F=kg；

考虑早期（2～5天）水化热的影响，筏板厚为1.8m，混凝土的最大绝热升温如下：

Th=（mc+K·F）Q/(C·ρ) =(370kg +kg×0.3)×314（Kj/Kg）/(0.97×2360Kg/m3)=53.38℃

混凝土入模施工环境温度为27℃，混凝土中心计算温度：

T1(t)= Tj+ Th ·ξ(t)=27+ 53.38×0.53=55.29℃

在不采取任何措施的温度情况下，梯度温差高于12.5℃、最大温差超过25℃，为31.29℃，必须采取保温降温措施。

3.混凝土运输控制措施

3.1本工程混凝土为商品混凝土，运输距离9.5km，采用混凝土搅拌运输车运输，天泵浇筑，保证卸料及输送通畅。

3.2混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间不大于下表规定。

气温 延续时间（min）

≤C30 ＞C30

≤25℃ 120 90

＞25℃ 90 60

3.3混凝土运至浇筑地点时，温度最高不宜超过35℃，最低不宜低于5℃。当运输过程中温度超过35℃，宜采用淋水对运输车拌筒进行降温处理。

4.施工过程的温控措施

4.1埋设冷却管。

1）降温管制作

本工程降温管采用镀锌钢管，Ф48mm，采用套筒连接，保证通水降温过程中流水的气密性。降温管固定在中间温度筋面层，保证在浇筑过程中最小程度的受振动泵的影响。

2）降温管网布置

底板混凝土中水平布置一层降温水管，竖向距基础底面约0.9m，水平间距4m。沿长度方向（东西方向）设置进出水管10根，每两根管为一组，共五组水管组成基坑降温水管网系统。

3）降温系统组成

由进水总管、降温管网和出水总管组成。

4）供水、出水设备及冷却水源

供水采用Ф100市政供水管，冷却水采用自来水。出水收集于基坑的集水井中，用于施工场地清洁等。

5）降温系统工作时间

依据混凝土内部测温的监测数据，决定降温系统的工作时间，不能早于混凝土的终凝时间，以免对混凝土结构产生扰动破坏。

4.2浇筑施工方案

1）合理安排混凝土施工采用分段分层浇筑，避免混凝土堆积过高，产生过高的水化热。

2）混凝土浇筑中，下料时不得直接冲击测温预埋设备；振捣时，振动泵不得触及测温预埋设备。

3）在浇筑中温度监测员对混凝土的入模温度进行测量记录，及时反馈给施工负责人及搅拌站负责人。

4.3温度监测

1）专职温测员测温，从混凝土浇筑前24小时开始，到梯度温差及最大温差稳定在要求的范围内结束。温度数据采集，设置12.5℃/m的临界温差报警值。

2）测温期间，专职温测员24小时值班，随时掌握温度及变化情况。对产生的数据及时反馈给施工负责人及监理人员。

3)专职测温员在换班期间，要做好技术交底工作。

4.4循环水降温系统

1)当测温超出预警值时，开始启动降温系统。

2)对降温系统流速进行，当系统反映出某个单元部位的温差或降温速率过大时，利用阀门调节降温系统的水流速度。

3)专职测温员要对降温系统中的进水温度、出水温度、水流量进行测量并做好记录（每1小时一次）。

4)当混凝土的内部温度与表面温度最大温差小于20℃时，可停止通水。

5.混凝土养护

5.1混凝土浇筑完毕后，在12小时以内加以覆盖，并浇水养护。先覆塑料薄膜，后浇水。

5.2由于混凝土温差有害裂缝，出现在混凝土内部降温阶段（约混凝土开始浇筑后45～48h），此时处于养护阶段，根据测温系统数值，时刻关注此时的温差情况，按照温差提示，适时改变冷却水的流速，增减表面的覆盖材料。

5.3养护时间不少于7天，待混凝土温差及温升情况稳定后，方可撤除表面覆盖。

6.结论

1）大体积混凝土内部温升控制先应从混凝土的原材料、配合比着手，通过选择合适的水泥品种、外加剂及“双掺”法来控制混凝土早期的水化热。

2）采取必要的措施，控制原材料的入机温度；搅拌车的罐体温度；泵管的摩擦温升等，以降低混凝土的入模温度。

3）采取适当的计算方法，对混凝土内部温升情况进行估算，以确定所采取的降温或保温措施。

4）选择合适的混凝土浇捣时间，避免在高温、大风时段施工，配备合理的泵送设备、选择合适的浇捣顺序、控制浇捣速度，夏季利用夜间、阴天气施工。

5）制定合适的降温方案，采用分层布管、循环降温的方法，合理控制混凝土内部的温度梯度及最大温差，必要时降低循环水源的温度，避免直接用循环冰水降温。

6）加强混凝土的养护，特别是早期对混凝土表面的保温措施，避免混凝土表面内外温差过大，保证后期混凝土温度的平衡下降。

参考文献：

[1]《混凝土外加剂》GB8076-2008中国国家标准化管理委员会2008年12月31日

[2]《混凝土膨胀剂》GB23439-2009中国国家标准化管理委员会 2009年03月28日

[3]《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005 中国国家标准化管理委员会 2005年01月19日

[4]《混凝土结构耐久性设计规程》GB/T50476-2008 中华人民共和国住房和城乡建设部2008年11月12日