顧瑞，張梓鑫，宋正林，龐二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430074）

武漢綠地中心C50大體積筏板混凝土的溫度控制

顧瑞，張梓鑫，宋正林，龐二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430074）

結(jié)合武漢綠地國際金融中心工程，將大體積混凝土溫控理論及計算分析方法應(yīng)用到大體積筏板混凝土的溫度與裂縫控制中。結(jié)果表明優(yōu)化混凝土配合比并進(jìn)行溫升計算，利用及時準(zhǔn)確的測溫數(shù)據(jù)指導(dǎo)混凝土的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，能有效地減小大體積混凝土因溫度應(yīng)力導(dǎo)致開裂的可能性。

大體積混凝土；溫度監(jiān)測；溫度差；裂縫

0 引言

大體積混凝土澆筑量大，受到水化熱的影響，混凝土溫度在 3～5 天內(nèi)達(dá)到峰值，并在混凝土內(nèi)、外部形成溫度差。如果內(nèi)外溫差較大，極易出現(xiàn)表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫[1]?？刂苹炷了艧徇M(jìn)程，采用連續(xù)、合理的澆筑順序可以避免溫度裂縫的產(chǎn)生。

武漢綠地國際金融中心地上 119 層，建筑高度 606m。其塔樓基礎(chǔ)底板板面標(biāo)高 -25.70m，面積為 6304m2。塔樓 1 區(qū)深坑底板混凝土平均厚度 5m，中心最厚處 8m?；炷敛扇∫淮涡詽仓瑥姸鹊燃墳?C50，抗?jié)B等級為 P10，澆筑總量近2.8 萬立方，屬于強度較高的大體積混凝土，其開裂風(fēng)險也明顯高于普通大體積混凝土。因此混凝土澆筑的溫差控制是本工程的技術(shù)難點。

1 原材料及配合比

1.1 原材料選擇

（1）水泥：湖北華新水泥廠生產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，基本性能如表 1 所示。

（2）粉煤灰：武漢陽邏電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度9.1%，需水比 93%。

（3）礦粉：武新 S95 級礦粉，28d 活性 98%。

（4）骨料：陽新 5～25mm 連續(xù)級配碎石，其壓碎值8%，針片狀 3%；湖南岳陽砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，含泥量1.8%。

（5）外加劑：中建新型建材廠生產(chǎn)的緩凝型高性能聚羧酸減水劑，減水率 28%。

表 1 水泥物理性能指標(biāo)

1.2 混凝土配合比

由于筏板混凝土一次性澆筑方量大、強度高、厚度大，為控制溫差防止開裂，配合比設(shè)計遵循以下原則：

（1）采用大摻量礦物摻合料技術(shù)，適當(dāng)提高優(yōu)質(zhì)粉煤灰及礦粉的摻量以控制混凝土的絕熱溫升，發(fā)揮摻合料的后期活性效應(yīng)，使混凝土既能滿足抗壓強度要求，又能有效降低混凝土水化熱，從而降低其水化溫升[2]；

（2）結(jié)合施工澆筑時間，采用具有緩凝組分的高保坍聚羧酸高性能減水劑，調(diào)控水化放熱速率，削峰降溫，減小工作性能損失；

（3）摻入膨脹劑，降低混凝土收縮率，提高混凝土抗裂性能；

（4）采用混凝土 60d 強度作為強度評定和后期驗收依據(jù)。

經(jīng)設(shè)計與試配， C50P10 混凝土最終配合比見表 2，工作性及力學(xué)性能測試見表 3，膠凝體系水化溫升見圖 1。

表 2 C50P10 大體積混凝土配比

表 3 混凝土工作及力學(xué)性能

圖 1 混凝土水化溫升

2 溫控計算

2.1 混凝土絕熱溫升T(t)=WQ×(1-e-mt)/Cρ (1)

式中：

W——膠凝材料用量，460 kg/m3；Q——膠凝材料水化熱，317J/kg；ρ ——混凝土密度，2452 kg/m3；

C——混凝土比熱容，0.96kJ/(kg·℃)；

t——齡期（28d）；

m——與水泥品種、澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù)（0.4d-1）。

2.2 混凝土溫升估算

根據(jù) GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》，采用一維差分法對混凝土進(jìn)行溫升估算，按公式 (2) 疊加計算后，結(jié)果如圖 2 所示（取混凝土澆注溫度 25℃，澆筑時大氣環(huán)境溫度 10℃）。

取 △t = 1 天 = 24 小時， △x = 0.6m，即大約分 9 層式中：

α——混凝土熱擴(kuò)散率，取值 0.0035m2/h；

△Tn,k+1——第 n 層熱源在 k 時段之間釋放熱量所產(chǎn)生的溫升。

圖 2 混凝土溫升估算

根據(jù)理論計算，在齡期 9d 時，底板混凝土的中心溫度達(dá)到最高值，為 65.62℃。

3 溫度監(jiān)測與分析

底板澆筑完畢后采用塑料薄膜、保溫毛氈、彩條布覆蓋養(yǎng)護(hù)。根據(jù)底板形狀，在筏板混凝土平面上布設(shè) 8 個測溫區(qū)（如圖 3 所示），每個測溫區(qū)沿厚度方向布設(shè) 7～9 個測溫點（2 號、4 號測溫點 9 個，其余測溫點 7 個）。在澆筑完成后對筏板混凝土溫度實施全天 24 小時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集間隔為 1小時。

中心區(qū)域（4 號測溫區(qū)）實測溫度如圖 4 所示，結(jié)果表明筏板在澆筑完成后第 8 天出現(xiàn)最大溫差（測點 1 與測點 9的溫度之差）。各測溫區(qū)最大溫差、中部及表面溫度如表 4所示。

圖 3 筏板測溫區(qū)分布示意圖

圖 4 4 號測溫區(qū)測點溫度隨時間變化曲線

表 4 各測溫區(qū)最大溫差 ℃

從圖 4 中可以發(fā)現(xiàn)，筏板混凝土溫度隨時間變化分為升溫階段和降溫階段。在澆筑完成后第 3 天達(dá)到升溫峰值為69.2℃，沒有超過 70℃，避免了鈣礬石在高溫環(huán)境中分解而后降溫又再次生成導(dǎo)致膨脹開裂[3]。對比圖 2、圖 4 可以發(fā)現(xiàn)，實測筏板中部最高溫度、最大溫差與計算值接近，說明理論計算溫度能較好的反映實際溫度發(fā)展規(guī)律。

由表 4 可知，筏板混凝土中部分區(qū)域最大溫差超過規(guī)范要求值 2.5℃。但從后期養(yǎng)護(hù)效果來看并未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，這是由于摻膨脹劑提高了混凝土的抗裂性能[4]。

混凝土澆筑過程及施工效果見圖 5。

圖 5 施工效果圖

4 結(jié)論精細(xì)選材，采用大摻量礦物摻合料技術(shù)，采用具有緩凝作用的外加劑等措施顯著延緩了混凝土的放熱過程，降低了混凝土內(nèi)外溫差。

通過計算方法能夠很好的預(yù)測大體積混凝土在早期養(yǎng)護(hù)過程中溫度發(fā)展規(guī)律，評估內(nèi)外溫差及開裂風(fēng)險，為澆筑養(yǎng)護(hù)過程中保溫、保濕措施的制定提供依據(jù)。現(xiàn)場保溫、保濕措施與溫度實時監(jiān)控的綜合應(yīng)用最終實現(xiàn)了高強大體積筏板混凝土溫度差、溫度應(yīng)力的有效控制，保證了混凝土質(zhì)量。

目前該筏板已施工完畢，混凝土表面觀感效果良好。

[1] 朱伯芳．大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M]．北京：中國電力出版社，1999．

[2] 李虹燕，丁鑄，邢鋒，等．粉煤灰、礦渣對水泥水化熱的影響[J]．混凝土，2008,10: 54-57．

[3] 閻培渝，楊文言．模擬大體積混凝土條件下生成的鈣礬石的形態(tài)[J]．建筑材料學(xué)報，2001,01: 39-43．

[4] 游寶坤，李乃珍．膨脹劑及其補償收縮混凝土[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社，2005: 38-39．

［通訊地址］湖北省武漢市華光大道 18 號高科大廈 16 樓（430074）

顧瑞（1982—），安徽宿州人，中建商品混凝土有限公司。