淺談大體積砼溫度控制方法

劉儒炯

（泉州臺商投資區(qū)城市建設(shè)發(fā)展有限公司， 福建 泉州 36212）

1 工程概況

泉州臺商投資區(qū)玉坂安置小區(qū)工程位于泉州臺商投資區(qū)東園鎮(zhèn)玉坂村。本工程總建筑面積約30 萬㎡平方米。設(shè)1 層地下室，基礎(chǔ)的型式筏板基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)等。其中3#樓、4#樓、9#樓筏板厚度為2.2m，5#樓、6#樓、7#樓、8#樓、公寓1#、2#樓筏板厚度為2.0m，10#樓、11#樓樁筏基礎(chǔ)厚度為2.5m，其余主樓地下室底板厚度均為0.3m；砼強度等級為C35。

2 大體積砼溫度控制措施

根據(jù)現(xiàn)場施工的實際進度，本工程主樓基礎(chǔ)底板砼澆筑的時間在12月，當(dāng)?shù)赝赀@段時間的平均氣溫為16℃。考慮到本工程主樓基礎(chǔ)砼一次澆筑厚度達(dá)2.5m，砼內(nèi)部水化熱不容易散發(fā)出來，底板砼內(nèi)部最高溫度可達(dá)50℃，且如果僅采取外部保溫措施來控制砼內(nèi)表溫差，則控制效果相對較差，同時將導(dǎo)致保溫養(yǎng)護時間過長從而影響工期。由于工期緊，為縮短溫控時間，決定采用內(nèi)降外保措施，采取在此處主樓基礎(chǔ)底板內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管通循環(huán)水進行降溫為例子，即在采取砼外表面保溫的同時，進行內(nèi)部降溫，以縮短保溫養(yǎng)護時間，確保大體積砼質(zhì)量。

掌控砼內(nèi)部溫度實際的變化情況以及保溫養(yǎng)護的實際效果如何等情況，需進行現(xiàn)場測溫。通過現(xiàn)場實測，將砼內(nèi)部溫度變化梯度較好的控制在規(guī)范允許變化的范圍內(nèi)，同時通過現(xiàn)場測溫，可以對砼內(nèi)部溫度和各關(guān)鍵節(jié)點部位砼溫差變化等進行準(zhǔn)確掌控，還可以根據(jù)施工現(xiàn)場實際施工情況，盡可能縮短減少砼養(yǎng)護的周期，加快施工進度，從而節(jié)約施工成本。

2.1 降溫水管工作原理

為控制砼內(nèi)部水化熱釋放所引起的絕熱溫升，施工中在基礎(chǔ)筏板內(nèi)部預(yù)埋兩層冷卻水管。在砼養(yǎng)護階段，當(dāng)砼內(nèi)部中心溫度超過要求或由于砼保溫措施不恰當(dāng)造成砼內(nèi)外溫差超過25℃時，應(yīng)立即啟動預(yù)埋在砼內(nèi)部降溫管的水循環(huán)系統(tǒng)，將砼內(nèi)部熱量循環(huán)帶出并釋放到空氣中，從而達(dá)到降低砼內(nèi)水化熱溫度的目的。

2.2 冷卻水管的布置

本工程采取在底板的厚度中心平面布置兩層冷卻水循環(huán)管網(wǎng)（分布在原設(shè)計底板的溫度抗裂鋼筋網(wǎng)片附近）。冷卻循環(huán)水管采用DN40 鍍鋅鋼管，采用絲扣連接，水管水平間距為1.5m（順著底板鋼筋支撐架走，與鋼筋支架立柱固定）。每路冷卻水管的總長度宜控制在200～300 米。每路水管應(yīng)配一臺電動多級離心清水泵，直徑φ100mm 揚程120m 以上。要求水流動方向可以互相轉(zhuǎn)換，水流方向切換原理圖見下頁所示。

冷卻水管水流方向切換工作原理圖

（1）冷卻水管安裝注意事項：

①在埋設(shè)筏板基礎(chǔ)冷卻水管時，接口處必須密封，防止管路接口處漏水或者水泥漿滲入管內(nèi)導(dǎo)致管道堵塞。

②冷卻水管在埋設(shè)時應(yīng)固定牢固，防止在澆筑筏板砼時位移損壞。

③冷卻水管安裝完成后應(yīng)由專人進行管道試壓，以確定水管的安裝接頭是否密封。

（2）循環(huán)水池

公寓1#、2#東側(cè)分別設(shè)二個冷卻水池，凈空尺寸均為3000×4000×1000mm。

（3）冷卻水管的使用

①因基礎(chǔ)底板砼澆筑過程中冷卻水管網(wǎng)有可能局部受損，要求砼終凝前應(yīng)多次開啟水泵短暫工作，將管道內(nèi)的水泥漿等雜物沖洗出，確保管網(wǎng)暢通。

②在砼終凝36h 之后，即可根據(jù)測溫結(jié)果確定是否進行通水降溫，開啟循環(huán)后回流的熱水直接排到水池內(nèi)，以調(diào)節(jié)水池內(nèi)水溫。當(dāng)砼內(nèi)部溫度與內(nèi)外溫差變化在規(guī)范規(guī)定的控制值范圍內(nèi)時，降溫水管內(nèi)循環(huán)水不必啟動。

③根據(jù)對砼溫度的實際監(jiān)測，采取每路降溫管網(wǎng)間隔一段時間后切換循環(huán)水流的方向的方法，使砼內(nèi)的溫度盡可能達(dá)到均勻。

3 大體積砼的溫度監(jiān)測

3.1 大體積砼溫度監(jiān)測的特點

本工程大體積砼的測溫工作監(jiān)測方法如下：

如上所示溫度監(jiān)測方法具有以下幾種特點：

①監(jiān)測數(shù)據(jù)由電腦自動采集、自動打印數(shù)據(jù)報表

②數(shù)據(jù)采集的速度較快，掃描一次所有的測點的時間約為一分鐘

③采用24 小時全天侯數(shù)據(jù)監(jiān)測，時間均不間斷

④監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度較高

3.2 溫度監(jiān)測前期準(zhǔn)備工作

①監(jiān)測主要儀器、儀表設(shè)備

A.全自動微機溫度數(shù)據(jù)采集器

B.銅-康銅熱電偶

C.打印設(shè)備

D.標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(0.1℃分度)

為保證溫度監(jiān)測的有效性和可靠性，測溫儀表需經(jīng)過相關(guān)計量部門校驗合格，并在有效期內(nèi)使用；熱電偶需檢測防水絕緣和老化試驗，熱電偶經(jīng)校驗后經(jīng)過計算機進行數(shù)據(jù)處理，修正相關(guān)公式后輸入微機數(shù)據(jù)采集器。布置的溫度測點在施工過程中可能被破壞，因此采用雙測點布置形式，即一點工作另一點備用。

②監(jiān)測主要參數(shù)的確定

A.砼內(nèi)部溫度；

B.保溫層溫度；

C.環(huán)境溫度。

③測溫桿的制作

埋入筏板基礎(chǔ)砼內(nèi)部的熱電偶加鋼套管形成測溫桿，將測溫桿固定在基礎(chǔ)鋼筋上，澆搗砼時應(yīng)注意測溫桿位置，防止破壞。測溫桿制作時為防止地下水滲透，采取以下措施：

A.在測溫點鋼套管壁的引出孔上方焊上止水環(huán)

B.將熱電偶從鋼套管引出，引出孔應(yīng)用防水膠進行密封

C.為 防止地下水從鋼套管的底部滲入，底部應(yīng)封死

④測溫桿的固定與預(yù)埋

筏板基礎(chǔ)砼澆筑前測溫管應(yīng)安排專人進行配合安裝預(yù)埋。測溫線應(yīng)按測溫平面布置圖進行預(yù)埋，預(yù)埋時應(yīng)把測溫管固定在基礎(chǔ)鋼筋上，避免在澆筑砼時破壞或者移動。測溫線每組應(yīng)設(shè)置長度不同的2 根測溫線，為區(qū)分深度，用膠帶在線的上端做上記號。用塑料帶將測溫線包住并綁扎好，測溫線端頭不得受潮影響測溫。

3.3 控制的目標(biāo)和溫度監(jiān)測的步驟

A.應(yīng)配備專職測溫人員，測溫人員上崗前應(yīng)進行技術(shù)交底和操作培訓(xùn)。測溫人員要求認(rèn)真負(fù)責(zé)任。在填寫測溫記錄時不得隨意涂改，要整潔清楚，測溫人員在換班時應(yīng)辦理交接手續(xù)。

B.從砼開始澆筑時起，應(yīng)同步24 小時不間斷進行砼溫度監(jiān)測，并要求每2 小時打印一份溫度監(jiān)測報告表，作為對基礎(chǔ)砼實施溫度控制的措施依據(jù)。

C.控制砼水化放熱過程中里表溫差不大于25℃。當(dāng)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示砼里表溫差接近25℃并有繼續(xù)上升趨勢時，應(yīng)及時提出警報，并提出適當(dāng)?shù)臏乜亟ㄗh。

D.當(dāng)砼在自然狀態(tài)下里表溫差不大于25℃，且砼內(nèi)部溫度趨于穩(wěn)定緩慢降溫，經(jīng)項目技術(shù)負(fù)責(zé)人和相關(guān)技術(shù)部門批準(zhǔn)同意后方可停止砼測溫。

E.筏板基礎(chǔ)砼停止測溫，經(jīng)項目技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)技術(shù)部門批準(zhǔn)同意后，可將覆蓋的塑料薄膜及保溫層掀掉，使砼充分散熱。

3.4 檢測布點

測溫點的布置，測溫點離基礎(chǔ)邊緣不應(yīng)太近，導(dǎo)致測溫不準(zhǔn)確；每組測溫點分為上、中、下三個測溫段，分別深入承臺表面以下100mm 處、承臺中部、承臺底以上200mm 處。測溫管是采用φ40 鍍鋅鋼管焊接管間距為1000㎜，將鋼管一端頭用扁鐵焊接封堵密實防止?jié)仓呕虻叵率覞B入，安裝固定鋼管時應(yīng)高出筏板基礎(chǔ)砼上表面200mm，鋼管上口采用軟木封堵嚴(yán)實，在軟木上留一小孔，放入溫度計。每個基礎(chǔ)筏板布置溫度測點共8 點，相互間距約4～6m，另外測薄膜下溫度及大氣溫度。在測溫點鋼管內(nèi)裝滿變壓器油，將溫度計侵入變壓器油中。

3.5 監(jiān)測頻次：

筏板基礎(chǔ)砼澆筑完成后10 小時開始進行測溫工作，時間為14d。

第l～7d：每2 小時一次；

第7～9d：每 4 小時一次；

第10～14d：每12 小時一次；

4 大體積砼注意事項

4.1 合理選擇原材料

根據(jù)本工程特點選用優(yōu)質(zhì)的砼原材料，砼配合比設(shè)計應(yīng)進行優(yōu)化，宜增大砼骨料用量，適當(dāng)加入減水劑等外加劑，以減小水泥和水用量，以降低砼水化熱。

4.2 降低砼的入倉溫度

澆注砼時，采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档晚湃肽囟龋丝刂圃?0℃以內(nèi)；應(yīng)盡量避免砼在高溫的天氣澆注砼。

4.3 砼的澆筑方案早期溫升采取散熱措施

筏板基礎(chǔ)砼澆筑采用泵送工藝，選擇整體分層連續(xù)澆筑施工，上下層砼分層澆筑的覆蓋時間應(yīng)適當(dāng)延長，但最長時間不得超過砼的初凝時間，采用此澆筑方案以增加砼的散熱面積，加快砼的熱量釋放。砼分層澆注的厚度應(yīng)控制在30～50cm。

4.4 加強養(yǎng)護和測溫措施

①對砼內(nèi)部最高溫度計算

Tmax=（mc+K×F）Q/（c×ρ）

式中Tmax——砼內(nèi)部最高溫升值℃；

mc——C35、P6 砼中水泥（包括膨脹劑）用量，取333kg；

F——砼活性摻和料用量，取174kg（按40%摻量）；

K——摻和料折減系數(shù)，本工程采用粉煤灰+礦粉，取0.3；

Q——水泥28d 水化熱，取375KJ/Kg；

C——砼比熱，取0.97[kJ/（kg·K）]；

ρ——砼密度，取2400kg/m3；

Tmax=（333+0.4×174）×375/（0.97×2400）=64.85℃，取65℃。

②砼表面保溫、保濕材料的厚度計算

δ=0.5Hλ(T2-Tg)K/[λc(Tmax-T2)]

式中 δ——保溫材料的厚度（m）；

H——砼實際厚度（m），取2.5m；

λ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)[0.14W/（m.K）]，

這里暫按棉氈考慮，其導(dǎo)熱系數(shù)取0.060；

T2——砼表面溫度，取65-25＝40℃；

Tg——施工期間大氣平均溫度，

根據(jù)泉州地區(qū)12月的氣候，取16℃；

λc——砼導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W/（m·K）；

Tmax——砼中心最高溫度（℃）；

Kb——傳熱修正系數(shù)（透風(fēng)系數(shù)），查施工手冊，取1.5；

δ=0.5×2.5×0.060×[40-16]×1.5/[2.33×(65-40)]=0.046m；取0.05m。

由上述公式得出，要保證砼表面溫度與大氣溫度之間的溫差不大于25℃，采用二層塑料膜加一層棉氈來覆蓋，先一層塑料膜、一層棉氈，表面鋪一層塑料膜或彩條布(防風(fēng))。放置方法：在砼終凝后，立即先鋪一層塑料薄膜，然后再鋪一層充分澆水濕潤的棉氈，之后再覆蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護時間為14 天，具體時間以溫度監(jiān)測結(jié)果為準(zhǔn)；保溫層根據(jù)溫控監(jiān)測結(jié)果及時進行增減，確保砼內(nèi)外溫差不大于25℃。筏板保溫材料鋪設(shè)剖面示意圖：