基础大体积混凝土夏季施工测温降温技术

所属栏目：建筑设计论文
发布时间：2011-02-26 14:43:21  更新时间：2022-04-14 15:55:55

　　摘要：近年来，随着建筑行业的迅猛发展，建筑高度越来越高，基础厚度越来越厚，混凝土强度等级越来越高，混凝土中大量水化热引起的高温差，越来越难控制，温度裂缝也就随之产生。为控制此裂缝的产生，我公司技术中心联合嘉兴学院相关专家、教授组成攻关小组实施攻关。从混凝土原材料选择及降温、配合比、运输过程、施工过程、养护等有关环节采取温控措施。

　　关键词：温差裂缝、配合比、初始温度、施工过程、养护条件

　　近年来，随着建筑行业的迅猛发展，建筑高度越来越高，基础厚度越来越厚，混凝土强度等级越来越高，混凝土中大量水化热引起的高温差，越来越难控制，温度裂缝也就随之产生。为控制此裂缝的产生，我公司技术中心联合嘉兴学院相关专家、教授组成攻关小组实施攻关。下面就以桐乡市振石大酒店为例，从混凝土原材料选择及降温、配合比、运输过程、施工过程、养护等有关环节采取温控措施，与大家共同探讨一下。

　　本工程主楼基础厚度为1800mm与2400mm，混凝土标号：C45，抗渗等级为P8。夏天施工(2009年6月19日～21日，白天平均温度37˚C)，属大体积混凝土夏季施工。本工程质量目标高：确保钱江杯，争创鲁班奖;为保证基础施工质量，我单位采用“一线通”大体积混凝土自动测温技术及水循环降温技术。

　　一、原材料选择

　　1、水泥的选择：混凝土内部高温的产生绝大部分来自水泥的水化热，因此，水泥选择至关重要。综合分析六种通用硅酸盐水泥的性质：因普通硅酸盐水泥早期水化热一般、抗碳化性能好、抗渗性好等综合优点，而选用42.5级的普通硅酸盐水泥。

　　工程中采用浙江桐星42.5普通硅酸盐的品质指标为：

　　水泥矿物成份

　　矿物名称 C3S(%) C2S(%) C3A(%) C4AF(%)

　　国家标准要求 37～60 15～37 7～15 10～18

　　桐星42.5P.O 59.00 18.98 8.29 9.60

　　2、粗骨料：采用碎石，粒径5～31.5mm，含泥量不大于1%。级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，根据基础结构配筋情况，尽可能选用粒径较大的石子，有利于提高混凝土抗压强度，减少用水量及水泥用量，从而减少水泥水化热，降低混凝土温升。搅拌前两天将石子用油毡布覆盖，进行遮阳处理，以降低石子初始温度。

　　本工程用碎石采用二级配混合(碎石1：碎石2=4：1)

　　3、细骨料：采用中砂，颗粒级配良好，含泥量不大于2.0%。考虑到材料的综合利用，基础底板混凝土中选用机制砂，但必须保证细集料级配优良，保证混凝土有较好的流动性和保水性，减少混凝土收缩值，防止混凝土表面裂缝的产生。在搅拌前两天将砂子用油毡布覆盖，进行遮阳处理，以降低砂子的初始温度。

　　4、粉煤灰：为了降低配合比中水泥的用量及改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用普通硅酸盐水泥，掺10%以内的粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，本工程每方混凝土II级粉煤灰用灰量不超过70kg。本工程混凝土用粉煤灰为乍浦电厂生产的II级混凝土。

　　5、矿粉：由于是大体积混凝土浇捣，充分考虑矿粉的低水化热特性和对水泥的替代作用，矿粉的品质指标应符合S95要求，并应选择品质良好的产品，采用大掺量替代水泥法，以减少单方水泥用量。本工程混凝土用矿粉为上海申新S95级矿粉。

　　6、外加剂：混凝土泵送剂的选用首先经过水泥适应性试验，泵送剂的减水率符合混凝土配合比设计要求，然后要符合现场施工对凝结时间的要求。本工程泵送剂选用浙江五龙化工股份有限公司的ZWL-A-II型高性能缓凝泵送剂。

　　7、混凝土用水

　　浙江桐星混凝土有限公司混凝土拌合用水系采用附近无污染的河道水，经储水池沉淀、循环净化而成，水质指标为：

　　品质指标 PH值 不溶物(mg/L) 可溶物(mg/L) CL-

　　(mg/L) SO4-

　　(mg/L)

　　国标要求 ≥4.5 ≤2000 ≤5000 ≤1000 ≤2000

　　拌合用水 7.0 100 277 119 119

　　为降低搅拌用水的初始温度，先将水抽入10m3的集水池内，在池内加入冰块【冰：水=1：1(体积比)】，使水温控制在25˚C左右。

　　二、配合比

　　1、混凝土配合比设计中除满足混凝土强度、抗渗要求外，充分考虑了混凝土的和易性、施工现场对混凝土凝结时间及混凝土的早期水化热温升控制。

　　2、本工程底板混凝土总方量约3700m3,混凝土一次性连续浇捣，且整个混凝土底板在地下10m的基坑中，散热效果较差。配合比设计中充分考虑水泥早期水化热对混凝土产生的温升效果，经设计单位同意，混凝土设计强度采用60天强度进行评定，同时采用采取“双掺法”进行配合比设计，以达到减少单方水泥用量、减少早期水化热、降低混凝土内部温升的目的。

　　3、混凝土内部温度的估算和预测：

　　混凝土配合比C45(60天龄期强度)、P8每方混凝土用灰量：

　　42.5P.O水泥=270kg;粉煤灰、矿粉总用量为190kg，考虑早期(2～5天)对水化热的影响，折合水泥用量190×30%=54kg

　　故水化热计算用水泥用量为324kg

　　板厚为：2400mm：

　　Tmax=T×k1×k2×k3×k4=24×1.13×1.2×(324/275)×1.4=53.6℃

　　夏季施工入模温度为38.5℃，则混凝土施工最高温度为53.6+38.5=92.1℃

　　不采取任何措施的温度情况下。梯度温差高于12.5℃、最大温差超过25℃，必须采取保温、降温措施。

　　三、混凝土运输温控

　　1、混凝土搅拌车滚筒外面用草皮包裹，在滚筒上安装喷淋头，在运输过程中喷淋滚筒，降低曝晒引起的混凝土初始温升。

　　2、在泵管表面用湿草皮包裹，降低曝晒引起的混凝土初始温升。

　　四、施工过程

　　1、在基础内部埋设冷却管

　　(1)降温水管材料及接头制作

　　本工程降温管采用镀锌钢管，外径35mm，采用套筒连接，以保证通水降温过程中流水的气密性。降温管固定在中间温度筋面层，以保证在浇筑过程中最小程度的受到振动泵的影响。

　　(2)降温管网的布置

　　底板混凝土中水平布置一层降温水管，竖向距离基础底面约1200mm，水平间距约1000m。沿长度方向(东西方向)设置进水管9根、出水管9根，每三根进水管与三根出水管为一组，共有三组水管组成基坑降温水管网系统。

　　(3)整体降温系统的组成

　　降温系统由增压水泵、进水总管、基坑降温水管网和出水总管组成。

　　(4)供水、出水设备及冷却水源

　　供水采用两台潜水泵，冷却水采用附近河流深处的水源。出水收集于基坑的集水井中，用潜水泵输送回河流中。

　　(5)降温系统工作时间

　　依据混凝土内部各测温传感器的监测数据，决定降温系统的工作时间，但不能早于混凝土的终凝时间，以免对混凝土结构产生扰动破坏。

　　2、浇筑施工方案

　　(1)合理安排混凝土施工顺序，采用分段分层浇筑，避免混凝土堆积过高，产生过高的水化热。

　　(2)混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线;振捣时，振动泵不得触及测温元件及其引出件。

　　(3)在浇筑过程中温度监测员对混凝土的入模温度进行测量记录，并及时反馈给施工负责人及搅拌站负责人。

　　3、温度监测

　　(1)采用大体积砼电脑测温系统进行自动测温，测温从混凝土浇筑前24小时开始，到梯度温差及最大温差稳定在要求的范围内结束。温度数据自动采集，并设置12.5℃/m的临界温差报警值。

　　(2)测温期间，专职温测员24小时值班，随时掌握温度及变化情况。并对产生的数据及时反馈给施工负责人及监理人员。见图4.3-1、图4.3-2

　　(3)专职测温员在换班期间，要做好技术交底工作。

　　图4.3-1测温员对温度进行监控图4.3-2温度变化曲线图

　　4)测温系统可通过Internet进行远距离控制，查看温度曲线和数据报表，可以使公司技术人员或其他专家通过互联网对施工过程进行指导。

　　4、循环水降温系统

　　(1)当测温系统报警时，开始启动降温系统。

　　(2)对降温系统流速进行调控，当系统反映出某个单元部位的温差或降温速率过大时，利用阀门调节降温系统的水流速度。

　　(3)专职测温员要对降温系统中的进水温度、出水温度、水流量进行测量并做好记录(每1小时一次)。

　　(4)当混凝土的内部温度与表面温度最大温差小于20℃时，可停止通水。

　　五、混凝土养护

　　1、混凝土浇筑完毕后，应在12小时以内加以覆盖，并浇水养护。先是塑料薄膜，然后麻袋，之后是浇水。

　　2、由于混凝土温差有害裂缝，出现在混凝土内部降温阶段(约混凝土开始浇筑后45～48h)，此时处于养护阶段，根据测温系统数值，时刻关注此时的温差情况，按照温差提示，适时改变冷却水的流速，增减表面的覆盖材料。

　　3、养护时间不得少于7天，待混凝土温差及温升情况稳定后，方可撤除表面覆盖。

　　六、结论

　　1、大体积混凝土内部温升控制首先应从混凝土的原材料、配合比着手，通过选择合适的水泥品种、外加剂及“双掺”法来控制混凝土早期的水化热。

　　2、采取必要的措施，控制原材料的入机温度;搅拌车的罐体温度;泵管的摩擦温升等，以降低混凝土的入模温度。

　　3、采取适当的计算方法，对混凝土内部温升情况进行估算，以确定所采取的降温或保温措施。

　　4、选择合适的混凝土浇捣时间，避免在高温、大风时段施工，配备合理的泵送设备、选择合适的浇捣顺序、控制浇捣速度，夏季利用夜间、阴天气施工。

　　5、制定合适的降温方案，采用分层布管、循环降温的方法，合理控制混凝土内部的温度梯度及最大温差，必要时降低循环水源的温度，避免直接用循环冰水降温。

　　6、加强混凝土的养护，特别是早期对混凝土表面的保温措施，避免混凝土表面内外温差过大，同时保证后期混凝土温度的平衡下降。

　　参考文献：

　　1、《工程结构裂缝控制》黄铁梦中国建筑工业出版社2006年3月;

　　2、《混凝土外加剂》GB8076-2008中国国家标准化管理委员会2008年12月31日发布

　　3、《混凝土膨胀剂》GB23439-2009中国国家标准化管理委员会2009年03月28日发布

　　4、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005中国国家标准化管理委员会

　　2005年01月19日发布

　　5、《通用硅酸盐水泥》GB175-2007中国国家标准化管理委员会2007年11月09日发布

　　6、建筑工程材料钱晓倩浙江大学出版社2009年2月

　　7、《混凝土结构耐久性设计规程》 GB/T50476-2008中华人民共和国住房和城乡建设部2008年11月12日发布