鄭云芳

(福建省鴻建工程檢測(cè)有限公司，莆田 351131)

1 引言

大體積混凝土施工過程， 由于各種因素產(chǎn)生的溫度在混凝土內(nèi)部不斷累積而又難以快速消散時(shí)， 常常引起混凝土內(nèi)部應(yīng)力集中，從而形成溫度裂縫。在混凝土中摻入纖維材料等可以一定程度的減少裂縫的產(chǎn)生， 但在生產(chǎn)過程中更應(yīng)該從工藝上進(jìn)行優(yōu)化， 保證混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)用。有效地控制混凝土內(nèi)部溫度的發(fā)展，減小混凝土內(nèi)外的溫差，可以低成本而又有效的抑制混凝土的開裂，從而大幅的提高混凝土的抗裂性和耐久性[1-3]，這對(duì)于工程安全性及工程效益都顯得尤為重要。同時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)解決大體積混凝土溫度變化帶來的影響， 確?；炷聊艹浞职l(fā)揮其性能[4]。

澆筑的溫度以及澆筑后混凝土內(nèi)部的水化熱是引起混凝土異常升高的重要原因， 甚至在理想的絕熱條件下決定著混凝土內(nèi)部的最高溫度。但實(shí)際上，這種狀態(tài)是不存在的， 因?yàn)闊崃拷粨Q普遍存在于具有溫差的兩種物質(zhì)中， 因此混凝土在澆筑過程中散熱溫度也極大的影響著混凝土的最高溫度。 大量學(xué)者就這些因素的影響展開了相關(guān)研究[5-7]，指出控制大體積混凝土溫度的上升，可以從混凝土配合比、 測(cè)溫調(diào)整以及混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)等措施加以實(shí)現(xiàn)[8-10]。 依據(jù)這些情況及時(shí)的采取合理的結(jié)構(gòu)保溫措施，防止混凝土因內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度附加應(yīng)力，進(jìn)而引起混凝土內(nèi)部應(yīng)變裂縫的發(fā)展。

本文結(jié)合永泰建設(shè)大廈基礎(chǔ)大體積混凝土的施工工藝、流程，以及施工過程中的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析探討了該工程建設(shè)中大體積混凝土的溫度效應(yīng)， 以及在施工過程中的溫度控制及其監(jiān)測(cè)技術(shù)。 該成果可為相關(guān)大體積混凝土過程的施工工藝提供一定的參考。

2 基礎(chǔ)工程概況

2.1 基礎(chǔ)參數(shù)

永泰縣建設(shè)大廈工程基礎(chǔ)底截面厚度采用2300 mm、1800 mm 兩種類型，所用混凝土材料為強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)P8 的抗?jié)B混凝土。 參考 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010》規(guī)定，該工程混凝土結(jié)構(gòu)單面散熱厚度和雙面散熱厚度均大于規(guī)范所要求的尺寸。 同時(shí)根據(jù)混凝土施工的環(huán)境及工藝，預(yù)計(jì)其內(nèi)部最高溫度超過25℃，故本工程中混凝土結(jié)構(gòu)按大體積混凝土考慮。

2.2 材料參數(shù)及性質(zhì)

該基礎(chǔ)工程中采用的混凝土原材料配比為： 水泥400 kg，砂720 kg，石子1000 kg，水184 kg，Ⅱ級(jí)粉煤灰60 kg，NF-AIII 外加劑。 相關(guān)材料的具體性質(zhì)見表1。

表1 材料性質(zhì)

2.3 大體積混凝土的溫度效應(yīng)

圖1 展示了混凝土溫度的組成部分，可以看出，大體積混凝土的最高溫度主要由以下3 部分組成：

(1)澆筑溫度：對(duì)于澆筑溫度而言，該溫度主要由混凝土在拌和、運(yùn)輸和振搗這一系列過程中產(chǎn)生。通常這一溫度受季節(jié)影響較多，表現(xiàn)出相對(duì)恒定的特征。夏季溫度較高，導(dǎo)致混凝土澆筑溫度相對(duì)較高，這種溫度條件會(huì)加快水泥材料的水化反應(yīng)，加快水泥基材料強(qiáng)度的形成，但同時(shí)也會(huì)帶來相對(duì)明顯的熱脹裂縫。

(2)水化熱溫度：水泥發(fā)生水化反應(yīng)往往產(chǎn)生大量的熱量，由此帶來的溫度通常稱為絕對(duì)溫升，這一溫度是造成混凝土溫度過高的關(guān)鍵內(nèi)因， 這些熱量通常在施工過程中造成混凝土早期微裂縫的發(fā)育。

(3)散熱溫度：也稱作損益溫度，在實(shí)際工程中混凝土的養(yǎng)護(hù)方式不同會(huì)造成混凝土內(nèi)外溫度差異性變化，與此同時(shí)會(huì)產(chǎn)生損益溫度，因此合理控制養(yǎng)護(hù)措施降低散熱差異對(duì)于控制混凝土的性能具有重要的作用。

圖1 混凝土溫度組成因素

3 溫度控制及測(cè)溫技術(shù)

3.1 溫度控制措施

從第2 節(jié)的分析可以看出， 影響大體積混凝土溫度的主要因素大致有水泥基材料、外加劑、材料自身溫度和養(yǎng)護(hù)溫度等，因此可以從這幾方面來綜合考慮，以達(dá)到大體積混凝土溫度控制的目的。

通過對(duì)大體積混凝土溫度控制理論的分析， 可以從以下幾個(gè)方面有效的控制混凝土溫度變化， 減小混凝土的內(nèi)外溫差：

(1)水泥材料的選取。 32.5 礦渣硅酸鹽水泥因其獨(dú)特的成分具有較低的水化熱，可以減少混凝土絕對(duì)溫升。

(2)采用NF-AIII 型等高效緩凝減水劑，一方面可以增加混凝土的早期強(qiáng)度， 另一方面可以滿足泵送混凝土的要求， 同時(shí)可以防止混凝土在澆筑初期由于過大的溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

(3)在滿足混凝土強(qiáng)度及施工要求的條件下，通過降低水泥用量減少水化熱，從而降低混凝土的絕對(duì)溫升。同時(shí)對(duì)拌制的混凝土材料進(jìn)行預(yù)加熱處理， 降低混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中的內(nèi)外溫差變化。

(4)保溫措施。通過在混凝土表明覆蓋隔熱層，如塑料布和干草等，減少和減緩混凝土表面的溫降，防止混凝土開裂。

(5)建立完善的制度保障體系，并按規(guī)實(shí)行系統(tǒng)的管理機(jī)制，從而確保各項(xiàng)溫控技術(shù)措施得到有效的落實(shí)。同時(shí)將溫控措施形成既定的文件， 落實(shí)到混凝土施工管理人員，在既定的施工措施下嚴(yán)格進(jìn)行施工質(zhì)量控制。

3.2 大體積混凝土測(cè)溫技術(shù)

溫度對(duì)混凝土體積穩(wěn)定性具有顯著的影響， 對(duì)大體積混凝土進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)一方面可以準(zhǔn)確掌握混凝土結(jié)構(gòu)中不同部位的溫度變化， 另一方面通過混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)的變化情況， 及時(shí)調(diào)整混凝土的施工工藝及養(yǎng)護(hù)措施， 從而防止混凝土因內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度附加應(yīng)力，影響混凝土的體積穩(wěn)定性。對(duì)大體積混凝土工程進(jìn)行溫度控制和監(jiān)測(cè)需要從多方面考慮， 結(jié)合混凝土溫度組成來看，原材料的初始溫度、拌和時(shí)環(huán)境溫度、入模溫度和澆筑時(shí)環(huán)境溫度等都是需要準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)混凝土澆筑后水化熱進(jìn)行測(cè)算， 準(zhǔn)確掌握混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)變化情況， 對(duì)于保障大體積混凝土工程的實(shí)用性和耐久性至關(guān)重要。 最終通過對(duì)混凝土溫差變化的情況分析判斷混凝土工程是否達(dá)到混凝土施工的質(zhì)量要求。盡管這種溫度測(cè)定的范圍較廣，精度要求比較高，而且保質(zhì)的實(shí)施也有一定局限， 但溫度檢測(cè)手段的可靠性和真實(shí)性很大程度上決定了混凝土澆筑后溫度變化的真實(shí)性和代表性，同時(shí)也是混凝土后期質(zhì)量把控的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果

永泰縣建設(shè)大廈工程基礎(chǔ)大體積混凝土的溫度控制和溫度監(jiān)測(cè)措施嚴(yán)格按照以上溫度控制及測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB50666-2011)，同時(shí)結(jié)合本工程基礎(chǔ)特點(diǎn)設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)如圖2 所示， 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明混凝土體中溫度峰值主要集中在試件的中下部。因此選取了部分點(diǎn)位中下部的溫差變化監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，見圖3。 可以看出：混凝土塊的溫度峰值在澆筑后72 h內(nèi)出現(xiàn)，其中以9 號(hào)點(diǎn)位(中下部)最為顯著，其溫度峰值達(dá)到了84.1℃。 該次混凝土基礎(chǔ)工程中混凝土澆筑的平均入模溫度為37.1℃， 澆筑體在入模溫度的基礎(chǔ)上溫升值為47℃，小于規(guī)范要求的50℃，由此可見該大體積混凝土工程的溫度得到了有效的控制。

圖2 測(cè)溫點(diǎn)布置示意圖

圖3 溫度監(jiān)測(cè)曲線

5 結(jié)論

本文總結(jié)并探討了永泰縣建設(shè)大廈工程基礎(chǔ)大體積混凝土的溫度控制和溫度監(jiān)測(cè)措施，得出以下結(jié)論：

(1)大體積混凝土澆筑過程中內(nèi)部的最高溫度由澆筑溫度、 水化熱溫度和澆筑過程中的散熱溫度3 部分共同決定。

(2)從材料選取、澆筑溫度、外加劑、保溫措施和施工管理體系等方面進(jìn)行優(yōu)化， 可以減輕混凝土受到的溫度應(yīng)力損傷，對(duì)保證混凝土的性能具有重要的作用。

(3)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該大體積混凝土工程的溫升值不大于50℃， 大體積混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部的溫度變化得到了有效控制。