大体积混凝土的温度控制

筏板基础大体积混凝土的温度控制

摘要：结合本工程的具体情况，在筏板基础所需的大体积混凝从配比原材料选择及降温，混凝土浇筑时散温，混凝土浇筑后测温、保温及保湿养护等方面采取了综合措施，从而保证了对混凝土的温度控制，使筏板基础混凝土质量达到规范和技术要求。

关键词：筏板基础 大体积混凝土 温度控制

引言

对大体积混凝土的定义。美国混凝土协会定义为：在浇筑积混凝土时，必须要采取措施解决水化热及引起的体积变形问题，最大限度地减少混凝土的开裂，称为大体积混凝土。日本建筑学会定义为：结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内部温度与表面温度之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。我国对大体积混凝土的一般定义为：以规定混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m³，或因为水化热引起混凝土内部与表面温差过大而导致裂隙的混凝土称为大体积混凝土。综合看来大体积混凝土的温度控制是保证混凝土质量的前提。

1工程概况

本工程是一座集宾馆、餐饮、娱乐为一体的建筑，地下二层地上十六层，总建筑面积一万二千余平方米，结构形式为框架剪力墙结构。本工程地下室为停车场、配电室及备用发电机室，一层至六层主要为娱乐、餐饮用房，七层起为宾馆。地下室基础采用钻孔灌注桩基，筏板基础，筏板基础厚度为1600mm，采用C35防渗混凝土，整个筏板基础的混凝土量约为3600m³。混凝土浇铸在10月下旬。对现场混凝土温度控制技术要求为：混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土表面和环境温度差值均不应超过25℃，混凝土内部最大热温升值不应超过50℃。

2原材料选择及降温

2.1水泥

水泥导致混凝土升温的热源，是水泥在水化反应中所产生的热量，那么选择低热品种的水泥是控制混凝土温度的有效方法，本工程采用低水化热的矿碴水泥，强度等级为42.5。由于矿碴水泥熟料含量较少，且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化钙与氢氧化钙、石膏的化合作用在常温情况下进行缓慢，虽然早期强度较低，但在硬化后期由于经过化学反应生成的水泥凝胶不断扩展，使水泥石强度不断增长，最后却能超过同标号的普通硅酸盐水泥，故可利用其后期强度。

1 混凝土裂缝的类型

混凝土裂缝的分类方法较多，按裂缝出现的时间可分为两个阶段；施工期间的早期裂缝和使用期间的后期裂缝。常见的混凝土裂缝具体分类如下。

施工期间出现的裂缝: 温差裂缝、收缩裂缝、沉降裂缝、沉陷裂缝、龟裂裂缝及由于配筋不当、混凝土早期受冻引起的裂缝等。

使用期间常出现的裂缝; 冻融裂缝、锈蚀裂缝、浸蚀裂缝等。

按裂缝的形状、位置及分布情况可分为:横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、八字和倒八字裂缝、龟裂裂缝、交叉裂缝等。

按裂缝出现的原因可分为：收缩裂缝、温差裂缝、沉降裂缝、沉陷裂缝等。

2 几种常见裂缝的控制方法

2.1 收缩裂缝的控制

收缩裂缝的控制主要在于控制湿度的变化,使结构、构件具有相对稳定的湿度。

(1)加强混凝土的早期养护，混凝土浇筑完后，裸露表面应及时用草垫、草袋或塑料薄膜覆盖，并洒水湿润养护。在气温高、湿度低、风速大的天气及早覆盖、喷水雾养护，并适当延长养护时间。

(2)加强混凝土表面的抹压，但应注意避免过分抹压。

(3)采用密封保水方法，如在混凝土表面喷养护剂或覆盖塑料薄膜，使水分不易蒸发，或采用其他减少空气流动( 如设挡风墙、罩) ，延缓表面水分蒸发的办法。

(4)预应力构件应及时张拉,避免长期堆放。

(5) 适当选择配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率过大，严格控制砂、石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉强度。

(6)构件长期露天堆放时，应继续适当洒水或覆盖养护，以便有较长的保湿养护时间,特别是薄壁构件，应放在阴凉地方覆盖堆放。

2.2 温度裂缝的控制

防止混凝土内部约束引起的表面温度裂缝，一般采用控制混凝土表面与外界或内部的温差的方法，使其小于25℃。常用控制措施是:对加热养护的构件，采用缓慢升降温，使升降温速度不大于10℃/h，并注意缓慢揭盖、脱模，避免表面急剧冷却引起表面温度应力过大；对大体积结构，当混凝土与外界温差较大时，采用保温养护，适当延长拆模时间，使温差控制在2 5 ℃以内。预防结构受外部约束引起的混凝土温度裂缝，一般可采取以下技术措施。

16中国水科院科学技术奖2012年度获奖成果汇编 1.4大体积混凝土温度应力与温度控制 ¾ 简要信息 【获奖类型】理论特等奖 【任务来源】从1955年开始，结合梅山、响洪甸、新安江、古田、刘家峡、小湾、三峡等数十座混凝土坝设计与施工的实践进行研究 【课题起止时间1995年～2012年 【完成单位】中国水利水电科学研究院 【主要完成人】朱伯芳 ¾ 立项背景 本书作者1951～1957年参加我国第一批三座混凝土坝（佛子岺坝、梅山坝、响洪甸坝）的设计和施工，这些工程根据当时国外文献的介绍，都采取了与国外类似的水管冷却等温控防裂措施，但实际上都产生了裂缝。使作者认识到温控防裂是混凝土坝建设中的一个比较复杂、值得深入研究的课题。 1957年底作者被调到中国水利水电科学研究院，分工担任混凝土高坝研究。当时已进入水利水电建设的高潮，三门峡、新安江、古田、刘家峡等数十座混凝土坝进行建设，温控防裂是这些工程中共同存在的一个重要技术课题。本书作者密切结合这些混凝土高坝建设，对大体积混凝土的温度应力和温度控制进行系统的、长期不懈的研究，先后发表关于本课题的论文40余篇，建立了比较完整的理论体系，提出了合理的技术措施。 ¾ 详细科学技术内容 本书在全世界首次建立了大体积混凝土结构温度应力和温度控制较完整的理论体系，包括下列几方面： （1）混凝土结构形式和材料性质的优选，以利于防裂； （2）混凝土温度场的计算方法； （3）重力坝、拱坝、水闸、浇筑块、弹性地基梁等各种大体积混凝土结构温度徐变应力的计算方法和变化规律； （4）控制温度防止裂缝的技术措施，包括水管冷却、预冷混凝土、表面保护、

17特等奖 分缝分块、氧化镁混凝土等及其降温防裂效果的计算方法； （5）混凝土温度控制准则和允许温差； （6）混凝土坝仿真计算，可考虑分层浇筑、分区冷却、分区灌浆等十分复杂的施工过程和当地气候条件，计算混凝土坝从施工期到运行期的温度场和应力场的演变过程及各种温控措施的效果。 ¾ 发明及创新点 （1）大体积混凝土温度应力和温度控制的理论体系 本书在全世界首次建立了大体积混凝土温度应力和温度控制完整的理论体系，可有效防止混凝土裂缝，这一理论体系整体上是一项重要的创新。 （2）混凝土坝数字监控新理论和方法 混凝土坝传统的监控是仪器观测，不能给出大坝应力状态和安全系数。如目前混凝土拱坝的安全评估仍然采用拱梁分载法，不能考虑施工过程等因素。作者提出数字监控新理念和方法，由观测资料的反分析决定材料参数，用有限元方法根据实际施工过程和气候条件，计算从施工期到运行期的坝体应力、变位和安全系数。在施工期可根据当时实际状态和施工计划，预测完工后大坝的应力、变位和安全系数，如发现问题，可及时采取对策。在运行期，可考虑施工过程及运行条件计算大坝应力、变位和安全系数，对大坝安全进行评估，使大坝安全监控的精度大幅度提高。 （3）长期保温、全面温控的新理念 过去国内外只重视对寒潮的短期保温，由于气温年变化也能引起很大拉应力，本书作者提出长期保温、全面温控的新理念，利用泡沫塑料，这一新理念的应用，施工方便，价格低廉，效果明显。 （4）同时考虑水管冷却、天然冷却和水泥水化热的混凝土水管冷却等效热传导方程 τψθτφτ∂∂+∂∂−+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂00222222)()(wTTzTyTxTaT （1） 式中T—温度，τ—时间，T0—混凝土初温，Tw—冷却水温，θ0—混凝土最终绝热温升。由于冷却水管的间距为1.5m×1.5m，半径只有1.2cm，如果直接用有限元计算，单元尺寸必须小到1.2cm左右，对于几十米厚、几十米到几百米高的混

大体积混凝土温度控制措施

摘要 ：在大体积混凝土工程中, 为了防止温度裂缝的产生或把裂缝控制在某个界限内, 必须进行温度控制。一般要选用合适的原料和外加剂，控制混凝土的温升，延缓混凝土的降温速率；选择合理的施工工艺，采取相应的降温与养护措施，及时进行安全监测，避免出现裂缝，以保证混凝土结构的施工质量。在此对大体积混凝土温度控制措施进行了探讨。

关键词：大体积混凝土，温度裂缝，温度控制，水化热

随着我国各项基础设施建设的加快和城市建设的发展, 大体积混凝土已经愈来愈广泛地应用于大型设备基础、桥梁工程、水利工程等方面。这种大体积 混凝土具有体积大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点, 在设计和施工中除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性的要求外, 还必须控制温度变形裂缝的开展, 保证结构的整体性和建筑物的安全。因此控制温度应力和温度变形裂缝的扩展, 是大体积混凝土设计和施工中的一个重要课题。

大体积混凝土的温度裂缝的产生原因

大体积混凝凝土施工阶段产生的温度裂缝，时期内部矛盾发展的结果，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。

1、水泥水化热

在混凝土结构浇筑初期，水泥水化热引起温升，且结构表面 自然散热。因此，在浇筑后的 3 d ～ 5 d，混凝土内部达到最高温 度。混凝土结构自身的导热性能差，且大体积混凝土由于体积巨大，本身不易散热，水泥水化现象会使得大量的热聚集在混凝土 内部，使得混凝土内部迅速升温。而混凝土外露表面容易散发热 量，这就使得混凝土结构温度内高外低，且温差很大，形成温度应力。当产生的温度应力( 一般是拉应力) 超过混凝土当时的抗拉强度时，就会形成表面裂缝

2、外界气温变化

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。