大體積混凝土溫度裂縫控制與監測措施分析

陳永剛，李成春，趙月

（中國電建市政建設集團有限公司，天津300000）

1 大體積混凝土施工溫控分析

大體積混凝土溫度控制既要考慮混凝土結構厚度，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱引起的混凝土的溫升值與環境溫度的差值確定溫控措施。一般來說，當其差值小于25℃時，其所產生的溫度應力小于混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂，當差值大于25℃時，其產生的溫度應力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時必須采取必要的施工方法保證施工質量。

2 大體積混凝土內外溫差計算

2.1 大體積混凝土溫度計算公式

式中，Th為混凝土最大絕熱溫升，℃；mc為混凝土中水泥（包括膨脹劑）用量，㎏；F 為混凝土活性摻合料用量，㎏ /m3；K 為摻合料的折減系數，粉煤灰取0.25～0.30；Q 為水泥28d 水化熱，kJ/㎏，可參考表1 取值；C 為混凝土比熱容，取0.97kJ/(㎏·K)；ρ 為混凝土密度，取2 400kg/m3；e 為常數，取2.718；t 為混凝土的齡期，取28；m 為系數，隨澆筑溫度變化，可通過表2 取值。

表1 折減系數表

表2 m 隨溫度變化表

2.2 混凝土中心計算溫度

式中，T1(t)為t 齡期混凝土中心計算溫度，℃；Tj為混凝土入倉溫度，一般取25，℃；ξ(t)為t 齡期降溫系數，根據混凝土澆筑層厚度確定，如表3 所示。

澆筑層厚度/m齡期/d 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 1.00 0.36 0.29 0.17 0.09 0.05 0.03 0.01 1.25 0.42 0.31 0.19 0.11 0.07 0.04 0.03 1.50 0.49 0.46 0.38 0.29 0.21 0.15 0.12 0.08 0.05 0.04 2.50 0.65 0.62 0.57 0.48 0.38 0.29 0.23 0.19 0.16 0.15 3.00 0.68 0.67 0.63 0.57 0.45 0.36 0.30 0.25 0.21 0.19 4.00 0.74 0.73 0.72 0.65 0.55 0.46 0.37 0.30 0.25 0.24

根據GB 50496—2018《大體積混凝土施工規范》和GB 50108—2008《地下工程防水技術規范》的規定，混凝土中心溫度與表面溫度的差值應不大于25℃，大于25℃時，應及時采取相應的大體積混凝土降溫措施。

3 大體積混凝土溫度控制方法

3.1 原材料及配合比控制

進行配合比設計時，應注意以下方面：盡量采用低水化熱水泥；控制粗細骨料的含泥量；采用深井水拌和；在保證混凝土強度要求的前提下盡量減少水泥用量；合理添加外加劑，在保證其和易性的前提下降低水灰比。

3.2 施工過程控制

3.2.1 源頭控制

源頭控制中，主要包括以下措施：（1）拌和樓皮帶輸送機及料倉均搭設遮陽防曬棚，減少陽光直射，防止骨料暴曬后的溫度增高；外加劑儲料罐搭設遮陽棚遮陽；（2）砂石骨料堆高3m以上，堆放時間適當延長，取料時，取料堆下部溫度較低的骨料；溫度高于35℃時，對儲料倉碎石采取人工配合霧炮機進行噴霧降溫；（3）拌和用水采用深井水；（4）混凝土拌和站攪拌機常用冷水預冷和沖洗；（5）嚴格控制進場水泥檢測，水泥溫度不能高于65℃，如高于65℃嚴禁進場，所用水泥在攪拌站的入機溫度不宜大于60℃。

3.2.2 運輸過程控制

運輸過程中宜采取以下措施：（1）高溫天氣，為混凝土運輸車設置隔熱遮陽布，有效降低運輸過程中的混凝土溫度回升；（2）混凝土運輸、澆筑器具，如混凝土泵、振搗棒等提前澆水冷卻或采取遮陽措施；（3）合理安排澆筑倉位，盡量縮短混凝土的運輸時間；（4）合理組織施工，混凝土運輸至現場盡快入倉，混凝土入倉后及時進行平倉振搗，加快覆蓋速度，盡量縮短混凝土的暴露時間。

3.2.3 澆筑過程控制

澆筑過程中，應注意以下要點：（1）混凝土澆筑盡量避開白天高溫時段施工；（2）混凝土入模溫度宜控制在25℃以下；（3）混凝土分層澆筑時，嚴格按照設計要求執行，不得任意改動混凝土澆筑層厚。底板混凝土澆筑鋪料方法采用臺階法鋪料，臺階寬1.6m，高30cm，臺階法鋪料從澆筑塊體短邊一端向另一端鋪料，采用邊前進、邊加高的方法，逐步向前推進并形成明顯的臺階，直至把整個倉位澆筑至收倉高程。

3.2.4 冷卻水管布置方式

通過對大體積混凝土中心溫度的計算，泵站底板內部需采取降溫措施，為保證降溫效果，擬采取敷設冷卻水管進行混凝土降溫，冷卻水管采用φ32mm 聚乙烯PE 管，冷卻水管內循環水采用附近降水井中的地下水，出水口接入集水坑內抽排出基坑。冷卻水管布置在底板中心位置，共布置1 層，為達到冷卻效果全長600m 的冷卻管設置6 個進出水口，蛇形且隨底板坡度布置，聚乙烯PE 管水平間距平均按1.5m 進行控制。

3.2.5 混凝土養護控制

混凝土養護過程中，應采取以下措施：（1）混凝土澆筑完畢后6～18h 內要加強養護，對于初凝后沒有拆模的混凝土，要對模板進行灑水；（2）混凝土終凝拆模后要及時覆蓋，并對混凝土表面采取覆蓋土工布灑水養護，保持混凝土面濕潤；（3）對于底板側墻，采取流水養護、覆蓋養護膜等措施進行經常性養護，直到混凝土達到28d 齡期或更長時間。

3.3 溫度監測控制

通過溫度監測，掌握天氣變化規律、原材料溫度情況、混凝土出機口溫度、混凝土澆筑溫度、澆筑塊內部溫度變化等，并分析隨時調整溫度控制措施。（1）施工現場值班室設置水銀溫度計進行日常氣溫觀測，并隨時做好記錄。（2）項目部質檢部、試驗室在混凝土澆筑前采用溫度計及時對混凝土原材料及混凝土出機口溫度進行溫度監測，并做好記錄，依此調整溫控措施。（3）混凝土澆筑每4h 檢測一次出機口溫度，入模溫度測量，每臺班不應少于2 次。（4）對于敷設冷卻水管的底板，測試澆筑體里表溫差、降溫速率及環境溫度，每晝夜不應少于4 次。（5）大體積混凝土澆筑體內溫度檢測點布置采用埋設測溫線，通過電子測溫儀進行測量，具體布置方式如下：如，每100m2倉面面積不少于1 個測點，沿混凝土澆筑體厚度方向按表層、底層和中心溫度測點進行布置，共3 個點，則底板共布置15 個測溫監測點。其次，混凝土澆筑體表層溫度測點宜埋設在冷卻水管與混凝土上表面1/2 處；再次，混凝土澆筑體底層溫度宜在混凝土澆筑體底面以上與冷卻水管距離1/2 處；最后，混凝土澆筑體中心溫度測點宜在混凝土澆筑體中心冷卻水管左側10cm 處。

4 結語

隨著社會基礎設施的不斷完善，在施工各領域，大體積混凝土越來越多地被應用到人們的生活生產中，要嚴格把控大體積混凝土施工的質量確保混凝土的耐久性和安全性。