大體積混凝土溫度監(jiān)測與控制技術(shù)

符飛 全鵬

【摘要】2#主樓筏板基礎(chǔ)厚度1650mm，為大體積混凝土。通過對混凝土內(nèi)部溫度實時監(jiān)控，直接觀測到了大體積混凝土內(nèi)部的溫度變化過程，反映出控制措施的實際效果，大體積混凝土的溫差裂縫得到有效控制。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；筏板基礎(chǔ)；溫度監(jiān)測及控制

近幾年來，由于高層、超高層建筑的興起與發(fā)展，其基礎(chǔ)多采用了箱基、筏基、樁筏基礎(chǔ)等大體積混凝土。大體積混凝土基礎(chǔ)的特點是混凝土用量龐大、厚度大，工程條件復(fù)雜，常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，溫差和收縮變化復(fù)雜，約束作用較大，容易引起開裂。水泥水化熱溫升較高，降溫散熱較快，因此收縮與降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要因素。當混凝土內(nèi)部溫度與外界環(huán)境溫度相差很大時，就會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫而影響結(jié)構(gòu)的正常使用。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫與骨料品種、配合比、外加劑和摻合料、澆筑溫度、澆筑順序、外界氣溫、保溫措施、養(yǎng)護條件等因素直接有關(guān)。施工過程中存在很多不確定性，理論計算難以完全模擬實際情況。因此，需對混凝土溫度進行實時監(jiān)控，及時了解混凝土溫度場變化情況，采取合理的溫度控制措施，避免產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫。

筆者結(jié)合福建馬尾安置房項目2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土施工的澆筑前、澆筑過程中及澆筑后的溫度監(jiān)測與控制的現(xiàn)場實際效果，就大體積混凝土溫度監(jiān)測與控制有一些體會，先就這一問題談一些淺薄的認識。

1、工程概況

2#樓主樓地下1層，地上30層，剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓筏板基礎(chǔ)厚度1650mm，混凝土強度等級為C30P6，電梯井部位混凝土厚度達到3750mm，基礎(chǔ)底板混凝土工程量約1900m?，屬于典型的大體積混凝土。

2、材料選用

2.1水泥： P·042.5普通硅酸鹽水泥，水泥含堿量控制在0.06%以下。

2.2粗骨料：采用碎石，粒徑5-25mm，含泥量為0.2%，連續(xù)級配，累計篩余量在1%以下，等級為一級。

2.3細骨料：選用混合中砂，細度模數(shù)為2.4。砂的含泥量為0.5%，等級為一級。

2.4摻合料：采用天泵澆筑混凝土，為了改善混凝土的和易性便于泵送，摻加適量的II級粉煤灰和S95級粒化高爐礦渣粉，代替部分水泥用量，推遲水泥水化熱峰值的出現(xiàn)，改善混凝土工作性能和可靠性，粉煤灰和礦粉的實際摻量均為水泥用量的32%，符合規(guī)范要求。

2.5外加劑：使用FBR-B1緩凝高效減水劑和SY-K復(fù)合型纖維抗裂防水劑，減少用水量，降低水泥的水化熱，使混凝土產(chǎn)生適度膨脹，能有效抑制混凝土裂縫出現(xiàn)，減少混凝土溫差冷縮裂縫。

2.6塌落度： 140mm±30mm。

3、混凝土澆筑施工控制

3.1澆筑前控制

降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑時間盡量避開當天氣溫最高時間。2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土約1900m?，采用兩臺天泵澆筑，根據(jù)以往實際工程經(jīng)驗，每小時平均澆筑混凝土總量約為70m?，2#樓基礎(chǔ)底板大體積混凝土計劃澆筑時間27小時。根據(jù)預(yù)澆筑當天的天氣預(yù)報，自澆筑當天起未來5天為晴天，中午最高氣溫達到38℃，晚上的最低氣溫為22℃。經(jīng)討論后決定在晚上6點準時澆筑2#樓基礎(chǔ)底板混凝土，以避開基礎(chǔ)底板的中底部混凝土澆筑時間在澆筑后第二天的中午最高氣溫時間。

3.2澆筑中控制

采用“整體分層、連續(xù)澆筑”的方法，每層約為550mm。分層澆筑可使混凝土水化熱盡快散失，增加混凝土的密實度，提高混凝土的抗裂能力。混凝土的澆搗時正確控制振搗器的插入深度及振搗時間，在振搗過程中，應(yīng)將振動棒插入下層混凝土5cm左右，以消除兩層之間的接縫，上一層混凝土必須在下一層混凝土初凝前澆筑，且層間間隔時間應(yīng)盡量縮短，連續(xù)澆筑間隙時間不準超過1.5h，避免出現(xiàn)冷縫。混凝土澆筑采用二次振搗工藝，澆筑面及時進行二次抹壓處理。

底板混凝土表面經(jīng)過振搗水泥漿較厚，如不進行處理會造成表面裂縫，因此，在澆搗完畢后，要對混凝土表面及時處理，使混凝土表面平整一致，整個混凝土施工完畢，達到一定強度后，用保溫薄膜、麻袋覆蓋養(yǎng)護。

3.3溫度控制

為控制混凝土入模溫度、最大溫升值及里表溫差，施工中主要采取如下技術(shù)措施：

3.3.1盡量降低混凝土原材料入模溫度，對粗骨料、細骨料進行澆水降溫。

3.3.2盡量避開高溫天氣澆筑混凝土，以減少混凝土內(nèi)外溫差。

3.3.3在天泵和混凝土罐車上灑水進行降溫處理，盡量降低混凝土的入模溫度。

3.3.4 全面分層進行連續(xù)澆筑，分層連續(xù)澆筑一方面便于振搗，另一方面可利用混凝土層面散熱。

3.3.5采取“保溫保濕養(yǎng)護為主體、抗放兼施為主導(dǎo)”的溫控措施。混凝土養(yǎng)護方式采用覆蓋保溫和蓄水養(yǎng)護；砼澆筑后終凝時，覆蓋塑料薄膜一層，麻袋兩層，上下層錯縫，覆蓋嚴密；將周邊磚胎模砌高100mm蓄水坎，內(nèi)側(cè)1：2.5水泥砂漿20厚抹面；在砼澆筑之后，內(nèi)部散熱循環(huán)水直接注入，蓄水逐步至5cm高，連續(xù)養(yǎng)護14d以上。遇雨天必須在麻袋上再加一層塑料布防雨，并落實排水措施。

3.3.6在基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置循環(huán)水管進行散熱降溫，散熱管線布置在基礎(chǔ)中部，管線水平間距控制在1.25m以內(nèi)，呈“S”型布置，管線距基礎(chǔ)邊不大于950mm，一端經(jīng)自來水加壓后注入，另一端放入筏板頂面做蓄水養(yǎng)護，如達到蓄水養(yǎng)護面標高，可放置潛水泵抽出場外（詳參附圖），布置完畢后，整體進行通水試驗，若存在滲漏和不通水的情況，應(yīng)及時進行處理。散熱管布置詳圖1。

圖1 散熱管布置圖

4、大體積混凝土溫度監(jiān)測

4.1 溫控指標

在混凝土澆筑前、澆筑中及澆筑后養(yǎng)護過程中的測溫數(shù)據(jù)應(yīng)符合以下指標要求，若超過指標上限，應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)措施控制溫度變化。

4.1.1 入模溫度不宜大于30℃，混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃。

4.1.2 在養(yǎng)護階段，混凝土澆筑體表以內(nèi)40～100mm位置處的溫度與澆筑體表面溫度差值不應(yīng)大于25℃；結(jié)束覆蓋保護或拆模后，混凝土澆筑體表以內(nèi)40～100mm位置處的溫度與環(huán)境溫度差值不應(yīng)大于25℃。

4.1.3 混凝土澆筑體內(nèi)部相鄰兩測溫點的溫度差值不應(yīng)大于25℃。

4.1.4 混凝土的降溫數(shù)率不宜大于2.0℃/d。

4.2測溫點布置

沿基礎(chǔ)方向每間隔約9m～10m布置一個測溫點，在電梯基坑位置單獨布置一個測溫點，每個測溫點均布置上中下共計3各測溫管，上下測溫管分別在距上下表5cm處，測溫管布置詳圖2。

4.3測溫方式及要求

測溫器具：溫度計；直徑20㎜、厚度2㎜的鍍鋅空心鋼管，管底用邊長30㎜、厚度2㎜的方鐵板封口；柴油、棉紗。

圖2 測溫管布置圖

專人負責(zé)測溫，混凝土澆注體表面以內(nèi)40mm～100mm位置的溫度與環(huán)境溫度的差值小于20℃時，可停止測溫。

測溫的時間間隔為：第1d～4d每4h測溫一次；第5d～7d每8h測溫一次；第7～測溫結(jié)束每12h測溫一次。測溫點在現(xiàn)場要統(tǒng)一按照設(shè)置掛編號標志，測溫作詳細記錄，溫度變化情況及時反應(yīng)，以混凝土中心與表面溫差達到23℃時作為預(yù)警溫度，及時調(diào)整養(yǎng)護措施。

根據(jù)大體積混凝土情況，按照混凝土每天降溫速度控制在2℃左右計算，整個測溫時間大約為14d。

5、測溫結(jié)果及分析

5.1測溫效果

從監(jiān)測的數(shù)據(jù)可知，底板混凝土溫度在達到最大值后緩慢下降，未出現(xiàn)有回升現(xiàn)象。混凝土底部與中部溫差、混凝土中部與表面溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差均小于25℃，溫控防裂工作取得了成功。

5.2溫度和溫差變化規(guī)律分析

為研究底板大體積混凝土沿厚度方向不同部位溫度和各部位之間溫差的變化規(guī)律，本文選擇了電梯井測溫點的測溫數(shù)據(jù)進行分析。

圖3 溫度隨時間變化曲線

圖4 溫差隨時間變化曲線

由圖3可知，混凝土內(nèi)部溫度在澆筑后前3天升溫最快，3天后達到峰值，混凝土內(nèi)部溫度高達68℃，后隨齡期緩慢下降。由圖4可知大體積混凝土溫差（混凝土中間部位和底面、頂面間溫差）有2個峰值，一是混凝土澆筑后升溫時，出現(xiàn)在澆筑后第1天，一般不會形成溫差裂縫；二是混凝土降溫過程時，此時溫差拉應(yīng)力和收縮拉應(yīng)力一起作用，若超過了混凝土當時的抗拉極限時會產(chǎn)生裂縫，本工程通過一系列的保溫措施，推遲了溫差峰值的出現(xiàn)時間，保證了大體積混凝土未產(chǎn)生溫度裂縫。

參考文獻：

[1]《建筑施工手冊》第五版.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》（GB50666-2011）.

作者簡介：

符飛，男，工程師，中建二局第二建筑工程有限公司，職務(wù)：項目經(jīng)理。