張學(xué)本

摘要：隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，大體積混凝土的應(yīng)用越來(lái)越多，尤為是在水利大壩、大型設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)中，大體積混凝土由于固化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱大，而混凝土材料散熱難，導(dǎo)致內(nèi)外溫差不均，易造成脹裂，從而影響結(jié)構(gòu)的整體性、安全性、防水性。本文試從原材料、溫度控制措施等方面，討論設(shè)備基礎(chǔ)類(lèi)大體積混凝土的溫度控制方案。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土、溫度控制、設(shè)備基礎(chǔ)

1、概述

根據(jù)我國(guó)《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致的有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

大型設(shè)備基礎(chǔ)一般位于地坑中，幾何尺寸偏大，混凝土用量多，散熱表面系數(shù)小。澆筑成型后，水泥等膠凝材料的水化熱容易導(dǎo)致混凝土溫度升高，同時(shí)由于混凝土導(dǎo)熱性能差，內(nèi)部水化熱很難散出，而混凝土外部與外界接觸，散熱快，導(dǎo)致混凝土基礎(chǔ)內(nèi)外由熱脹冷縮引起的變形不一致。若溫度控制不利，就會(huì)產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)整體性、安全性、防水性等性能的變形、裂縫，影響設(shè)備的安裝、使用。

2、熱量及溫差的產(chǎn)生

（1）水泥等膠凝材料在水化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱是混凝土熱量、溫差產(chǎn)生的主要原因。

由于大體積混凝土截面尺寸較大，混凝土構(gòu)件表面系數(shù)相對(duì)較小，混凝土各材料散熱性能較差，導(dǎo)致大體積混凝土中水化熱聚集在內(nèi)部不易散發(fā)出去，以至于混凝土內(nèi)部溫度越來(lái)越高，而混凝土外部直接與環(huán)境接觸，溫度散發(fā)相對(duì)較快，從而使構(gòu)件內(nèi)外部溫差增大。影響水化熱產(chǎn)生的主要因素是水泥品種、配合比中水泥用量、混凝土期齡等。

（2）混凝土的施工環(huán)境溫度也是產(chǎn)生溫差的重要原因。

大體積混凝土澆筑施工外界溫度降低時(shí)，會(huì)增加混凝土內(nèi)外溫差，同時(shí)大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間的外界溫度變化也會(huì)嚴(yán)重影響混凝土外部溫度，從而增加混凝土內(nèi)外溫差，影響內(nèi)外溫度控制。

3、溫度控制措施

3.1配合比設(shè)計(jì)

大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)除了要滿足工程設(shè)計(jì)所需要的強(qiáng)度、抗?jié)B性、安全性、耐久性、體積穩(wěn)定性外，還應(yīng)滿足施工工藝要求，如泵送混凝土的塌落度除滿足泵送要求外，還應(yīng)根據(jù)溫度控制要求合理使用各種原材料、減少水泥用量以降低絕熱溫升，一般情況下，水膠比不宜大于0.55。在混凝土配合比設(shè)計(jì)完成后的批量生產(chǎn)前，還應(yīng)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，對(duì)混凝土的泌水率、水化熱、可泵性等影響混凝土澆筑及溫度控制的指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2原材料選擇

大體積混凝土中應(yīng)優(yōu)先選用中、低水化熱的水泥，要求水泥3d的水化熱不宜大于240kJ/kg，7d天的水化熱不宜大于270kJ/kg。選擇水泥時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格控制其中鋁酸三鈣（C3A）等增加水化熱的物質(zhì)含量，降低水化熱產(chǎn)生，由于設(shè)備基礎(chǔ)混凝土多為抗?jié)B混凝土，因此水泥中鋁酸三鈣的含量不宜大于8%。同時(shí)，在水泥使用前要按國(guó)家規(guī)定對(duì)水泥的強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間、水化熱等性能指標(biāo)及其他必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可用于混凝土的生產(chǎn)。大體積混凝土中顆粒骨料應(yīng)級(jí)配良好。粗骨料宜選用粒徑為5～31.5mm的材料，并連續(xù)級(jí)配，含泥量不大于1%；細(xì)骨料宜采用中砂，其細(xì)度模數(shù)宜大于2.3，含泥量不大于3%；應(yīng)選用非堿性的粗骨料。

3.3摻和料選擇

在大體積混凝土中加入適當(dāng)?shù)膿胶土峡梢怨?jié)約水泥，降低水化熱的產(chǎn)生。優(yōu)質(zhì)的摻和料可以降低單位混凝土的用水量，從而減少水泥的使用量，減少水化熱的產(chǎn)生，一般選用礦渣微粉與Ⅰ級(jí)粉煤灰，粉煤灰摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的40%，礦渣粉摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的50%，粉煤灰和礦渣粉摻合料的總量不宜大于混凝土中膠凝材料用量的50%。

3.4外加劑的選擇

為降低水泥水化熱的產(chǎn)生，應(yīng)在混凝土拌合時(shí)，適當(dāng)添加減水劑及緩凝劑。減水劑可以減少單位體積混凝土的用水量，減少水泥用量，從而降低水化熱的產(chǎn)生；在混凝土拌合物中摻加緩凝劑，可以延長(zhǎng)混凝土水化時(shí)間和集中放熱峰值時(shí)間，降低混凝土水化熱最高溫度。

3.5入模溫度控制

入模溫度直接對(duì)混凝土的外部溫度產(chǎn)生影響，因此入模溫度的控制對(duì)大體積混凝土溫度控制非常重要，在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)氣溫調(diào)節(jié)混凝土的入模溫度。夏季混凝土的入模溫度不應(yīng)超過(guò)20℃，冬季不應(yīng)低于5℃。夏季澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)避開(kāi)中午高溫，同時(shí)可以通過(guò)搭設(shè)砂及石子遮陽(yáng)棚、采用低溫拌合水、向運(yùn)輸車(chē)罐體散水等方式降低混凝土入模溫度；冬季的大體積混凝土施工可以采取拌合水加熱、運(yùn)輸保溫等措施確保入模溫度。

3.6外部溫度控制

由于混凝土表層直接與外部接觸，散熱較快，易導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，因此應(yīng)采用封閉保溫的形式對(duì)混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方式如下：在大體積混凝土最后一次壓光抹面后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)；之后覆蓋保濕薄膜，防止混凝土表面水蒸發(fā)，薄膜覆蓋過(guò)程中檢查混凝土表面是否有微裂縫，若發(fā)現(xiàn)有裂縫應(yīng)立即進(jìn)行二次抹面，封閉裂縫；在薄膜外側(cè)覆蓋保溫板，防止混凝土外部溫度受外界氣溫影響；再次覆蓋防雨薄膜并以木條或鋼筋壓住。

3.7內(nèi)部溫度控制

在大體積混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)大體積混凝土構(gòu)件的溫度、應(yīng)力等進(jìn)行計(jì)算，并確定混凝土的絕熱溫度、內(nèi)外溫度差等控制指標(biāo)。如果混凝土構(gòu)件的內(nèi)外溫度差大于25℃，則應(yīng)考慮預(yù)埋鋼管，用水冷卻。預(yù)埋鋼管宜在鋼筋綁扎時(shí)布設(shè)在設(shè)備基礎(chǔ)內(nèi)。在砼澆筑前，檢查水源和排水點(diǎn)，并做水壓和通水試驗(yàn)。

在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻水的溫度，與混凝土的溫度差不應(yīng)大于25℃，并保證混凝土降溫速率不大于2℃/d。

3.8溫差監(jiān)測(cè)

在大體積混凝土澆筑前應(yīng)預(yù)埋溫度傳感器并完成其封裝、測(cè)試、最后標(biāo)定及定位。溫度傳感器應(yīng)按上、中、下三層布置，每層應(yīng)在邊緣、幾何中間布設(shè)，每層不易少于9個(gè)，共計(jì)27個(gè)。

測(cè)溫頻率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，混凝土澆筑完1～2天宜按每小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)溫，3～4天宜按每2小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)溫，5～15天宜按每6小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)溫。如果混凝土上表面與中心溫差接近25℃，應(yīng)采取必要的保溫、降溫等應(yīng)急技術(shù)措施，必要時(shí)可以增加電熱毯、降低冷凝水溫度等措施確保內(nèi)外溫差小于25℃。

4、結(jié)論

對(duì)于大體積設(shè)備基礎(chǔ)類(lèi)混凝土而言，溫度管控方案直接影響著基礎(chǔ)的施工質(zhì)量、使用效果和設(shè)備安裝精度，且一旦發(fā)生施工質(zhì)量事故、缺陷將很難修復(fù)并帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，針對(duì)性的采取可靠溫差解決方案，保證混凝土的施工質(zhì)量顯得尤為重要。

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