淺析大體積混凝土施工的內外溫差控制的策略

路來瑩

山東電力建設第一工程公司 250110

摘要：近年來，大體積混凝土內外溫差引起的工程質量問題得到廣泛的關注。本文系統地介紹了大體混凝土的溫差控制方法。重點介紹了膠凝材料的確定和溫度監控測點布置，可為工程人員理解規范提供幫助。

關鍵詞：大體積混凝土；粉煤灰；溫差控制

引言

最小尺寸不小于 1m 或可能因水化熱導致有害裂縫出現的混凝土結構稱為大體積混凝土結構[1]。隨著建筑科學技術的發展，建筑結構的形式越來越復雜，大體積混凝土在高層建筑、深基坑工程、橋墩工程中也越來越多。由于水泥的水化作用產生巨大熱量且不易散發，導致早期大體積混凝土結構的內外溫差大，進而引起裂縫，影響結構的使用性能，甚至安全性能。因此，為確保大體積混凝土結構的施工質量，宜將大體積混凝土內外溫差控制在 25℃以內[1]，但這也是大體積混凝土施工的難點和關鍵之處。

1 大體積混凝土裂縫分析

1.1 大體積混凝土結構裂縫形成機理由于水泥水化過程中產生大量的水化熱，大體積混凝土結構內部的溫度不斷升高，核心混凝土和外表面混凝土形成巨大溫差，當大體積混凝土結構受到外界約束作用時，如基礎或支座的約束，內外溫差就導致了大體積混凝土結構形成一定的溫度應力。大體體積混凝土結構在早期混凝土抗拉強度較低，如果內外溫差較大，則由于溫度應力引起混凝土裂縫的概率也較大；隨著齡期的增長，水泥水化過程逐漸完成，大體積混凝土處于降溫階段，相比升溫階段在降溫階段大體混凝土彈模和強度的增加也會使變形約束更大，在相同的溫度應力下，形成裂縫的可能性也隨之增大。根據裂縫的深度，大體積混凝土結構由于溫差形成的裂縫可分為：表面裂縫、貫穿性裂縫、深層裂縫。表面裂縫一般發生在大體積混凝土結構的表面，其深度一般不超過 3mm，危害性小。貫穿性裂縫穿透混凝土截面、切斷了大體積混凝土結構，會影響大體積混凝土結構的整體性及穩定性，產生的危害性大。深層裂縫的深度則介于表面裂縫和貫穿裂縫兩者之間，部分地切斷了大體積混凝土結構的斷面，也可能產生一定危害。

1.2 大體積混凝土結構溫差產生的原因

（1）水泥水化熱。由于大體積混凝土結構斷面較厚，水泥水化所產生的大量熱量不易散出，而是在結構內部聚積，大體積混凝土的截面越大，內外溫差也越大。此外，水泥用量和水泥品種對水化熱也有較大的影響，如硅酸鹽水泥放熱大，而礦渣水泥放熱量相對較??；水泥摻量多，則水化過程放出的熱量大。大體混凝土核心的最高溫度往往會達到 70℃左右，而且一般發生在混凝土澆筑后的 3～5d。

（2）外界氣溫變化。在大體積混凝土的凝結硬化階段，外界氣溫的變化會加劇大體積混凝土的內外溫差，特別是日夜氣溫驟降，這對大體積混凝土結構是極為不利的。因此施工階段，外界溫度變化巨大的階段，要加強對混凝表面的保溫措施，防止降溫過快。

2 大體積混凝土的溫差控制措施

2.1 混凝土入模溫度控制

根據 《大體積混凝土施工規范》（GB50496-2009）[1]中5.6.2 條的規定，當混凝土澆筑時，如果天氣炎熱，應采取措施控制混凝土的入模溫度，一般將混凝土的入模溫度控制在30℃以內。在施工中通常是通過降低混凝土原材料的溫度來降低混凝土的入模溫度，如對砂石進行遮蓋、曬水等。因此，在施工過程中可采用如下措施：（1）降低骨料的溫度，如骨料覆蓋遮陽，堆高骨料、底層取料，對粗骨料噴水等措施。（2）避免模板與新澆混凝土受到太陽光的直射，采取噴霧或灑水等措施將模板與鋼筋的溫度控制在 40℃以下；合理安排工期，將大體積混凝土安排在夜間澆筑。（3）采用加冰等措施，降低混凝土的攪拌用水。（4）對泵送管進行防護，如采用麻袋遮陽、灑水等，降低泵送過程中混凝土的溫度。

2.2 大體積混凝土澆筑厚度

大體積混凝土的澆筑厚度的確定必須依據振搗器作用深度以及新拌混凝土的工作性能，整體連續澆筑時澆筑厚度宜為 300～500mm[1]。采用整體分層連續或推移式連續澆筑時，應合理安排間歇時間，在下層混凝土初凝前上層混凝土應澆注完成。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間，上下層交界面應按施工縫處理，可采用插短鋼筋的方式來增加上下層之間的整體性。但在施工管理上，應盡量做到澆筑厚度小、間歇短、層間混凝土約束小。在混凝土澆筑過程中，混凝土應按事先確定的澆筑厚度、澆筑順序和澆筑方向進行澆筑。

2.3 混凝土水化熱引散措施

根據規范的要求，大體積混凝土澆筑后，內部核心混凝土的溫度升高值宜控制在 50℃以內，大體混凝土的結構的里表溫差宜控制在 25℃以內；大體積混凝土結構的降溫速率宜控制 2℃/d 以內；大體積混凝結構的表面與大氣溫差宜控制在 20℃以內[1]。因此，在具體的施工過程中可采用如下措施：（1）采用通水冷卻的方法，一般是在大體積混凝土內部預埋鋼管，在混凝土水化過程通水將水化熱排出。（2）控制降溫階段的降溫速率，一般可在在大體積混凝土外表上覆蓋麻袋等。（3）如果遇到天氣變化，如大風、降溫天氣等，可推遲拆模時間，利用模板作為保溫措施，減小降溫速率。

2.4 混凝土養護措施

由于大體積混凝土的水化熱大，內外溫差大，為了控制其降溫速率，大體積混凝土結構的養護與普通混凝土的常規養護有所區別，應采取保溫保濕的養護方式。在施工過程可按下列方法進行：①應派專人進行養護保溫，同時做好各時間段的測溫記錄；②至少保溫保濕養護 14d 以上，并保證保溫保濕措施的完好，如塑料薄膜、養護劑涂層等的完整性；③保溫保濕覆蓋層的拆除不應一次性拆除，應采取分層逐步拆除的方式，當測試得到大體積混凝土結構的表面溫度與外界環境溫度的溫差不超過 20℃時，保溫保濕覆蓋層方可全部拆除。在實際工程中，大體積混凝土的保溫保濕養護應根據混凝土材料組成、環境溫度的不同而采取相應的措施。尤其是當大體積混凝土的水膠比低且又摻有大量礦物摻和料時，充分的保溫保濕養護可以有效地降低混凝土的早期自收縮。除保溫保濕養護外，還應根據不同的季節采取不同的保溫保濕養護或散熱措施，如暴露于空氣中的新澆筑的大體積混凝土的表面應及時采取保水養護措施，如各短暫暴露的分層面可采取濕麻袋進行保濕養護，而對于永久暴露面則應采用覆蓋塑料薄膜或土工布的方式進行保濕，如果采用人工直接灑水，則容易造成大體積混凝土表面的干濕循環而出現干縮裂縫。

3 結論

本文針對大體積混凝土的特點，提出相應的溫差控制措施，并在海南省三亞·瑞都水郡項目的基礎施工中得到了較好的運用，監測過程中大體積混凝土的最高溫升、里外溫差、降溫速率等均符合規范的要求。

參考文獻：

[1]GB50496-2009，大體積混凝土施工規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2009

[2]蘇駿，田樂松. 大體積混凝土溫控技術及熱工計算. 安徽理工大學學報（自然科學版），2010，30（2）：5-7.

[3]梁建鋒，徐生根. 某跨錢塘江特大橋索塔承臺大體積混凝土施工溫控技術. 交通科技，2011（10）：83-86.

[4]江昔平，王社良，段述信，等. 大體積混凝土優化時應注意的一些關鍵問題. 混凝土，2009（1）：103-107.