摘要：大體積混凝土由于本身結構特性，散熱較為困難，容易引起溫度裂縫產(chǎn)生。依托廣州市軌道交通十八號線番禺廣場站項目，開展現(xiàn)場監(jiān)測，對大體積混凝土的溫度效應進行研究。研究結果表明：隨著混凝土澆筑時間的增加，模板側壓力整體呈現(xiàn)增加態(tài)勢，存在小范圍波動和多個極值點，澆筑完成后模板側壓力約達到62.5kPa。隨著澆筑時間的增加，各位置處混凝土內(nèi)部溫度逐漸增大，增加速率呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。同一時刻下混凝土內(nèi)部溫度，由高到低依次為混凝土中心、混凝土下表面和混凝土上表面。混凝土溫度應力在澆筑3d內(nèi)溫度應力增長較快，約在5d時達到峰值。同一時刻下混凝土澆筑溫度越高其溫度應力越大，混凝土澆筑溫度與溫度應力大小呈現(xiàn)正相關關系。

關鍵詞：大體積混凝土；溫度效應；混凝土澆筑；溫度應力

0" "引言

大體積混凝土由于本身結構特性，散熱較為困難，容易引起溫度裂縫產(chǎn)生，可能影響結構安全與正常使用。近年來，針對于大體積混凝土溫度裂縫問題，國內(nèi)學者展開了了一系列研究，并取得了一定成果。劉天鵬等[1]將氣溫邊界模擬方法在大體積混凝土溫控計算中進行了應用，結果表明該方法對大體積混凝溫控計算方面具有很大的借鑒意義。馮太坤等[2]以承臺大體積混凝土為研究對象，闡述承臺大體積混凝土在水化過程中所采用的溫控原則及控制措施，并對施工全過程現(xiàn)場溫度監(jiān)測方法進行研究。白倩茹等[3]依托馬來西亞砂拉越拉薩河口大橋項目，通過有限元手段研究了大體積混凝土承臺澆筑施工過程中及澆筑后的水化熱溫度與應力特點。

任利國等[4]從荷載、位移、溫度3個方面，分析了地鐵車站大體積混凝土結構的開裂成因，并從設計、材料、施工3個角度，對如何防止混凝土開裂進行了探討。苗田與唐靖武[5]依托某大體積混凝土工程案例，通過有限元軟件建立了大體積混凝土數(shù)值仿真模型，對大體積混凝土溫度場、應力場以及控制結果進行分析。曹倩等[6]提出了一種基于有限元方法的大體積混凝土施工期間溫度預測模型及計算方法，并依托某水閘工程案例，分析了上游消力池溫控的影響機制，同時基于實測數(shù)據(jù)驗證了該方法的適用性及可行性。

本文依托廣州市軌道交通十八號線番禺廣場站項目，開展了大體積混凝土現(xiàn)場監(jiān)測，分析了混凝土澆筑過程中模板側壓力、混凝土內(nèi)部溫度的變化特征，并對混凝土溫度的分布規(guī)律作了探究。

1" "工程概況

1.1" "工程基本情況

本文依托廣州市軌道交通十八號線番禺廣場站開展大體積混凝土溫度效應現(xiàn)場監(jiān)測研究，該車站為地下五層（局部四層）14m+14m雙島（+預留中山支線5m半島）式站臺車站，全長540m，標準段寬為52.25m，開挖深度標準五層段為40m。

1.2" "主要施工方法

擬采用1200mm厚連續(xù)墻+五道內(nèi)支撐支護，主體采用局部蓋挖順作法，車站縱向設置12m寬施工棧橋，橫向設置3道9m寬施工棧橋，結合第一道混凝土設置支撐，以滿足施工出土等工作面需要。

1.3" "質量控制關鍵技術

該項目設計基本地震加速度值為0.10g，地震特征周期值為0.35s，建筑場地類別為Ⅱ類，屬于重點設防類，按乙類建筑考慮。該車站的結構立面圖如圖1所示。

該車站項目底板和側墻結構為超大面積、超大體積混凝土。大體積混凝土采取的溫控措施、測溫監(jiān)控技術、分層澆筑技術和同步散熱養(yǎng)護技術，是保證大體積混凝土的質量的關鍵。

2" "現(xiàn)場監(jiān)測方案

2.1" "選取研究對象

研究對象為番禺廣場站混凝土側墻，該側墻混凝土等級為C40，抗?jié)B等級為P6，粉煤灰摻量為15%，礦粉摻量為20%，最小厚度為1000mm。該混凝土抗壓強度如表1所示。該混凝土性能參數(shù)如表2所示。

2.2" "具體測試方法

在現(xiàn)場混凝土溫度實測過程中，模板側壓力的測量采用微型土壓力盒完成。混凝土入模溫度約為28.4℃，通過建筑電子測溫儀測得混凝土溫度，測量時間開始于混凝土澆筑，此過程持續(xù)24h。

3" "測試結果分析

3.1" "模板側壓力時程曲線

3.1.1" "模板側壓力變化總體趨勢分析

混凝土澆筑過程中模板側壓力變化曲線如圖2所示。從圖2可以看出，隨著混凝土澆筑時間的增加，模板側壓力逐漸增大，存在小范圍波動和多個極值點，整體呈現(xiàn)增加態(tài)勢，澆筑時間1000min后，模板壓力值接近穩(wěn)定，澆筑完成后模板側壓力達到了約62.5kPa。

3.1.2" "模板側壓力極值分析

曲線最大波動出現(xiàn)在澆筑時間400d附近，此時模板側壓力極大值達到41.4kPa，極小值約為14.2kPa，瞬時降幅達到了65.7%。

分析認為，由于在混凝土澆筑過程前期，存在一定的振搗不密實情況，隨著混凝土澆筑的進行，混凝土自重逐漸增大，再結合振搗棒的作用，部分中上層混凝土流向底部，因此存在較為明顯的模板側壓力變化。

3.2" "混凝土內(nèi)部溫度

3.2.1" 不同位置處溫度變化總體趨勢分析

不同位置處混凝土內(nèi)部溫度隨澆筑時間的變化情況如圖3所示。從圖3可以看出，隨著澆筑時間的增加，各位置處混凝土內(nèi)部溫度逐漸增大，增加速率呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。各位置相比，同一時刻下混凝土內(nèi)部溫度由高到低依次為混凝土中心、混凝土下表面和混凝土上表面。

3.2.2" "不同位置處混凝土溫度變化分析

混凝土澆筑完成后，混凝土上表面溫度約為56.2℃，較澆筑前溫度增加了26.5℃?；炷料卤砻鏈囟燃s為58.4℃，較上表面溫度增加了3.9%，較澆筑前溫度增加了28.7℃?；炷林行奈恢锰帨囟燃s為62.8℃，較上表面溫度增加了11.7%，較下表面溫度增加了7.5%，較澆筑前溫度增加了28.9℃。

3.2.3" "溫度監(jiān)測結果分析

綜上所述，在大體積混凝土澆筑過程中，中心位置處的混凝土溫度達到最高，且較初始溫度增幅也最為明顯，這是由于澆筑混凝土后會發(fā)生水化熱反應，而中心位置處的熱量不易散發(fā)，從而導致了溫度過高。相關規(guī)范要求，混凝土結構內(nèi)部最高溫度不得高于75℃，混凝土結構任一截面兩點溫差最大不超過25℃[7-8]，本文現(xiàn)場監(jiān)測結果均滿足上述要求，因此能有效避免因溫度引發(fā)的裂縫產(chǎn)生。

3.3" "混凝土散熱效率

不同齡期條件下混凝土散熱效率變化如圖4所示。從圖4可以看出，不同齡期條件下混凝土溫降效率差異較大，隨著混凝土齡期增加溫降效率呈現(xiàn)上下波動，散熱引起的最大溫降效率達到了0.22℃/d，最大溫升效率為0.27℃/d。由散熱所引起的混凝土溫度共降低了0.47℃，其平均溫降效率約為0.0736℃/d。

3.4" "混凝土溫度應力分析

3.4.1" "混凝土溫度應力總體趨勢

不同澆筑溫度工況下混凝土溫度應力變化狀況如圖5。從圖5可以看出，隨著時間的增加，混凝土溫度應力呈現(xiàn)先增后減的變化規(guī)律。在澆筑早期（＜3d）溫度應力增長較快，約在5d時達到峰值。

3.4.2" "各工況溫度應力對比分析

各工況相比，同一時刻下澆筑溫度越高，其混凝土溫度應力越大，混凝土澆筑溫度與溫度應力大小呈現(xiàn)正相關關系[9-10]。

混凝土澆筑溫度22℃工況下，溫度應力峰值為0.46MPa?；炷翝仓囟?5℃工況下，溫度應力峰值為0.54MPa，較前者增加了17.4%?；炷翝仓囟?8℃工況下，溫度應力峰值為0.61MPa，較前者增加了13.0%，較22℃工況增加了32.6%?；炷翝仓囟葹?1℃工況下，溫度應力峰值達到了0.72MPa，較前者增加了18.0%，較22℃工況增加了56.5%。

3.4.3" 溫度應力管控措施

混凝土澆筑溫度對內(nèi)部的溫度應力影響較為顯著，且澆筑溫度越高，對混凝土溫度應力的增幅約為明顯?；诖?，在實際大體積混凝土澆筑過程中，需采取有效的混凝土降溫散熱措施，降低大體積混凝土澆筑溫度與內(nèi)外溫度差，減少溫度應力，從而避免由溫度引起的裂縫產(chǎn)生。

4" "結束語

本文依托廣州市軌道交通十八號線番禺廣場站項目，在大體積混凝土澆筑過程中開展了現(xiàn)場監(jiān)測，分析了大體積混凝土的溫度效應。得出主要結論如下：

隨著混凝土澆筑時間的增加，模板側壓力整體呈現(xiàn)增加態(tài)勢，存在小范圍波動和多個極值點，澆筑時間1000min后，模板壓力值接近穩(wěn)定，澆筑完成后，模板側壓力達到了約62.5kPa。

隨著澆筑時間的增加，各位置處混凝土內(nèi)部溫度逐漸增大，增加速率呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律。各位置相比，同一時刻下混凝土內(nèi)部溫度由高到低依次為混凝土中心、混凝土下表面和混凝土上表面。

不同齡期條件下混凝土溫降效率差異較大，隨著混凝土齡期增加溫降效率呈現(xiàn)上下波動，散熱引起的最大溫降效率達到了0.22℃/d，最大溫升效率為0.27℃/d。

隨著時間的增加，混凝土溫度應力呈現(xiàn)先增后減的變化規(guī)律，在澆筑早期（＜3d）溫度應力增長較快，約在5d時達到峰值。同一時刻下澆筑溫度越高其混凝土溫度應力越大，混凝土澆筑溫度與溫度應力大小呈現(xiàn)正相關關系。

參考文獻

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