大體積混凝土溫控措施優化設計研究

【摘要】對于建筑工程項目來說，混凝土是重要的施工材料，混凝土的質量和施工效果對于建筑工程項目的整體情況具有重要影響。然而混凝土具有易裂的問題，且受外部溫度、濕度等條件的變化影響較大，一旦出現問題，會對整個施工進度和施工質量產生重要影響，嚴重時甚至會造成施工單位的經濟損失。為了避免大體積混凝土出現問題，本文重點討論針對其溫控的措施優化，目的是通過溫控措施優化設計從而保證混凝土施工質量。

【關鍵詞】 大體積混凝土；溫控措施；優化設計

引言

混凝土是目前我國建筑主要使用的原材料，因此混凝土的施工質量直接影響建筑整體的質量。大體積混凝土在施工過程中極易出現溫度變化所造成的開裂等問題，從而直接影響施工質量，嚴重時還會拖延施工進度、造成施工成本浪費等，給施工團隊帶來巨大的經濟損失。本文重點探討大體積混凝土的溫控措施優化設計，目的是通過運用溫控措施，減少混凝土施工過程中出現的開裂等問題。

1、大體積混凝土存在的主要質量問題及原因

開裂是大體積混凝土存在的主要質量問題，而開裂的主要形式有兩種，一種是由于混凝土在水泥化的初期階段由于散熱過程的不均勻所造成的內部、外部溫度不統一，內部、外部的混凝土受力不均，從而在表面和內部形成不同的拉應力和壓應力。當內、外部的溫差達到一定程度時就會造成大體積混凝土表面的拉應力超過了其可以承受的抗拉強度，從而在混凝土表面造成了開裂。第二種開裂主要產生在混凝土水泥化過程的后期，當其熱量基本散發完畢時，混凝土本身出現劇烈的收縮現象，混凝土受到較大的外力脅迫，從而產生貫穿型的裂縫。貫穿型裂縫所造成的破壞要大于第一種開裂，貫穿型裂縫一般具有較為集中和嚴重的表面裂痕，其深度和寬度都較大。

由上述分析可知，造成大體積混凝土出現開裂等問題的主要原因是溫度的變化，因此要重視大體積混凝土溫控措施的優化和設計，通過降低混凝土水化的熱程度，保障混凝土自身質量，從而解決混凝土開裂的問題。

2、大體積混凝土溫控措施簡述

在混凝土中添加冰塊

直接在混凝土中添加冰塊，是目前最簡單、使用范圍最廣的大體積混凝土溫控措施。由上文分析可知，溫差是目前造成混凝土開裂問題的主要原因，及混凝土內部溫度和外部溫度之間存在較大差異。由于熱脹冷縮、壓應力和拉應力差等因素導致混凝土開裂。

多年工程實踐說明，我國的建筑工程項目施工中普遍通過降低混凝土的澆注溫度來減少混凝土的溫差變化，而直接在混凝土中添加冰塊的方式經實踐檢驗是非常有效的。相關研究表明，在大體積混凝土施工過程中，直接在混凝土中添加冰塊比率達到水的總體重量的50%時，可以降低約5°的澆筑溫度，進而可以降低0.3至0.45MPa的溫度應力。然而，添加冰塊的溫度控制效果是有限的，加冰量達到一定程度時，混凝土的溫度將不會再降低，這種方法就會失效。

（2）在大體積混凝土中加入冷水管

在大體積混凝土中加入冷水管也是常用的溫控方法。早期的冷水管一般使用的是外徑為25mm的鋼管，管壁的厚度一般為1.5到1.8mm。近年來，隨著新材料的研制及施工技術的不斷發展，逐步開始應用外徑32mm的高強聚乙烯管，管壁的厚度約為2mm。冷水管的排布方式也會影響其溫控效果。一般冷水管都排布成梅花形，水平方向和垂直方向的間距控制在1.5到3m之間。但是加入冷水管的方式存在費用高、造價高的問題，且在實際應用的過程中由于管道線路長度太長，還需額外配備加壓泵等裝置才能保證溫控效果。最后，冷水管加入的方式比較復雜，施工的人工費用較高，會大大提高整體工程的造價。

（4）溫控方法的費用估算

在工程實踐中，影響溫控方法選擇不只是溫控效果，還要重視對費用的估算，一般應用的是模糊數學的基本原理。具體來說，在相同的施工條件下，研究和比對已經建成的項目與待建項目的情況進行對比，從而用已有項目的施工費用對待建項目費用進行溫控費用的估算。具體估算過程中可以重點分析主要的建造要素、建造條件等。可以在眾多的已建成項目中找到與待建項目的主要建造要素最為相似的項目進行溫控措施費用估算。

當待建項目找不到類似的項目可做溫控費用估算參考時，可以直接參照相關的國家標準、技術規范等進行預測，例如水利部的《水利建筑工程預算定額》等。得到溫控措施的估算費用后就可以計算出項目的整體溫控成本。

更復雜的情況下，可以針對大體積混凝土的相關要素直接進行建模，建立溫控措施費用和溫控質量之間的非線性控制模型。前期研究表明，溫控措施成本和質量一般呈反比關系，及溫控的質量越高，所需要花費的費用成本也就越高。常用的反應溫控質量的指標也很多，在工程實踐中要結合具體項目的特點選擇適宜的指標，從而更好地選擇溫控的措施。常用的指標有內外溫差、混凝土能夠達到的最高溫度、基礎溫度等。

總結

由上文分析可知，大體積混凝土溫控措施對于提高建筑工程項目施工水平、確保施工進度、避免施工資金浪費等都具有重要意義。本文探討了直接加入冰塊、接入冷水管以及建模等方式在溫控中的應用。其中加入冰塊是最簡便、最經濟的方式，而冷水管的方式更適用于較大型的建筑，溫控的效果更好。具體應用要結合工程實踐的條件、經費情況和施工特點等進行選擇。

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