大体积混凝土入模温度的控制

厦门兴海湾监理咨询有限公司 邹建立

大体积混凝土入模温度的控制

厦门兴海湾监理咨询有限公司 邹建立

福建南平某工程属于二类高层住宅楼工程，地上19层，地下1层。地下室底板厚度不一，裙房部位为1.2m，主楼部位为2.0m。现场采用集中搅拌泵送浇筑混凝土，混凝土强度及抗渗等级为C35、P8，混凝土总量达3 400 m3，属大体积混凝土。本工程地下室底板浇筑时正值6月，控制好大体积混凝土施工过程中的温度裂缝是工程地下室底板施工的技术关键。

一、大体积混凝土配合比设计与计算

1. 原材料的选择。根据质量第一、货源稳定和供应能力强的原则，公司相关单位对各种原材料进行筛选，并确定了原材料供应商，配合比设计材料组合及控制指标见表1。

表1 配合比设计材料组合及控制指标

续表

2. 设计配合比。

（1）试配强度。根据商品混凝土生产实践经验，σ取5MPa，fcu，o≥fcu，k+1.645=43.3MPa，C35混凝土45d后期评定强度的试配强度确定为43.3MPa。

（2）掺和料取代率。为了减少水泥用量，降低混凝土水化热，延缓混凝土中心出现温度峰值的时间，并提高混凝土后期强度，我们采用矿粉和粉煤灰双掺法。矿粉取代水泥率选择20%~50%，粉煤灰取代水泥率选择15%~60%，超量系数取1.4，进行正交试验设计。

（3）配合比确定。经过系列配合比强度试验、膨胀剂专项试验、泵送减水剂专项试验后，综合考虑强度、抗渗性、耐久性及工作性能等多种因素，结合相关专家评审结论，最终确定底板混凝土配合比，见表2。

表2 混凝土配合比（kg/m3）

3. 混凝土浇筑块体的内外温差计算。

（1）每立方米混凝土中胶凝材料，按水化热折算成水泥的用量 ，计算过程如下:

式（1）中，Wh为每立方米混凝土中水泥折算用量，单位是kg/ m3；We为每立方米混凝土中水泥和膨胀剂实际用量之和，单位是kg/m3；Wf为每立方米混凝土中粉煤灰或矿粉的实际用量，单位是kg/m3。

（2）混凝土的出机温度，按式（2）计算。

式中，T0为混凝土的出机温度，单位是℃；ci为水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的比热，对水泥、各种矿物外加剂、砂、石一般取为0.9kJ/（kg·K），水的比热取为4.2kJ/（kg·K）；Wi为每立方米混凝土中水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的实际干重量，单位是kg/m；Ti为分别为水泥、各种矿物外加剂、砂、石、水的入罐温度单位是℃。

（3）混凝土的浇筑温度计算 。

式（3）中，Tj为混凝土浇筑温度，单位是℃；T0’为混凝土运输、泵送、浇筑时段的温度补偿值，单位是℃。

（4）混凝土最大绝热温升值计算 。

式（4）中,Tr为混凝土最大绝热温升值，单位是℃；Wh为每立方混凝土中的水泥用量单位是kg/m3；Q0为每kg水泥水化热总量单位是kJ/kg；c为混凝土的比热，单位是 kJ/（kg·K）；p为混凝土的密度，单位是kg/m3。

（5）混凝土内部实际最高温度计算。

式（5）中，Tmax为混凝土内部最高温度，单位是℃；ξ与水化热龄期、结构厚度、浇筑温度等有关的系数，这里取0.65，该值由板厚2m时Tt/Tmax与龄期t曲线得到。

（6）混凝土保温层厚度的计算。本工程拟采用混凝土表面铺一层不透风的薄膜，上面覆盖草袋的保温措施，草袋厚度计算如下：

式（6）中，ξ为保温材料的厚度，单位是m；h为混凝土结构的厚度，单位是m；Tb为混凝土表面温度单位是℃，可按Tb=Tmax-25取值；Ta为混凝土达到Tmax（浇筑2~5d后）的大气平均温度，单位是℃；。

此配比按混凝土内外温差为25℃设计，施工单位必须确保保温层厚度≥0.032m，才能保证混凝土内外温差≤25℃。

二、地下室底板大体积混凝土整体浇筑

从以上计算结果可以看出，采用上述配合比设计的混凝土只要在施工过程中严格按施工规范施工，并切实控制好施工质量，就可以最大限度控制温度裂缝，具体施工技术要点如下。

1. 施工准备。考虑到混凝土夏季施工，日平均气温已经达到30℃，为了控制混凝土的出机温度，我们做了充分的准备工作。

（1）材料储备量。所有粉料料仓、外加剂桶仓、骨料料场在开盘前12h全部备满。其他小方量工程全部推迟到主楼底板大体积混凝土施工完毕后施工，确保各种原材料能连续供应。

（2）材料温度控制。与各种原材料供应商进行充分协商与沟通，避免刚出炉的高温粉料入厂，同时要求进料时间为20：00到第2天上午10：00，避免原材料在运输过程中由于太阳暴晒而升温。粗骨料场装多个多向洒水器，开盘前2h开始持续洒水，直到施工完毕。洒水覆盖面覆盖整个粗骨料场。往蓄水池中加入冰块。由专人负责看管蓄水池中冰块融化情况，定时测量入机水温，调整蓄水池中冰块的加入量。同时注意蓄水池中的水位不能太低，以免融化变小的冰块直接冲入搅拌机中。

2. 混凝土性能试验。根据所确定的配合比，我们对混凝土拌和物的各个主要物理性能进行了试验，所有试验均按照国家标准及行业相关的标准进行。

（1）混凝土拌和物凝结时间和坍落度损失试验。根据理论配合比做混凝土拌和物的凝结时间和坍落度损失试验，当混凝土的初凝时间为8h，终凝时间为12h，该初凝时间就完全可以保证施工作业面的覆盖（下层混凝土初凝前上层混凝土浇筑完毕）。另外，2h不到10%的坍落度损失率给泵送施工提供了极大的方便。

（2）混凝土可泵性试验。为确保混凝土在实际应用时泵送顺利，对该拌和物进行了压力泌水试验，泌水值在80~100mL，证明该混凝土具有良好的可泵性，实际施工性能良好。

3. 大体积混凝土浇筑施工。主楼基础浇筑工程于6月3日开始，历时50h，于6月5日结束。平均每小时浇筑混凝土70m3，完成混凝土方量3 400m3。混凝土浇捣原则是 ：实行连续浇捣，采用平面分条、斜面分层，薄层浇捣，自然流畅，循序推进，一次到顶的连续浇捣方式。派专门的技术人员对工程的施工情况进行24h轮班跟踪监督，发现有不规范施工现象时(如过振)及时汇报，并要求施工人员立即整改，确保施工质量。

4. 混凝土养护。混凝土养护采用“两层麻袋+一层塑料薄膜+两层麻袋”进行保温，麻袋叠缝骑马铺放，覆盖严密。下面两层麻袋在加盖塑料薄膜前洒水浇湿，上面两层麻袋保持干燥。混凝土内外温差不大于25℃，降温幅度控制在2~3℃/h。

三、大体积混凝土温度监测

1. 温度测量。

（1）混凝土出机温度。通过对各种原材料的入机温度控制，混凝土的出机温度最高值是29.1℃，完全符合设计出机温度要求。

（2）混凝土中心温度。工程共布置6个测温点，每个测温点设深孔和浅孔两个测温计。深孔温度计距底部500cm，浅孔温度计距底部1 000cm。混凝土测温的时间间隔，浇筑后1~3d为2~3h，4~7d以后为6~8h。当测取的温度为连续上升或下降时应适当增加测温的频次。测温点在平图上编号，并在现场挂编号标志，测温作详细的记录并整理绘制温度曲线图。

（3）混凝土内外温差。测量混凝土表面温度频率和测量混凝土内部温度频率一致，混凝土内外温差最大值为23.6℃。符合工程设计要求。

2. 混凝土力学性能检测控制。混凝土抗压试块（标准养护）留样32组，28d强度最低值为37.2MPa，最大值为43.6MPa，平均值为40.1MPa；45d强度最低值为40.6MPa，最大值为46.3MPa，平均值为43.8MPa。混凝土抗渗试块留样5组，抗渗等级全部大于P8。符合工程设计要求。

3. 施工效果评价。本地下室工程大体积混凝土浇捣至今已经有接近两年的时间，经过长时间的观察，没有发现大的裂缝现象，工程质量良好，现已顺利通过验收，获得了业主的好评。

四、结论与建议

综上所述，本工程大体积混凝土中采用矿粉和粉煤灰双掺法不仅降低了水泥的单方用量，从而降低混凝土的绝对温升，同时还可以改善混凝土的和易性，提高混凝土的工作性能。通过实践可以看出，在环境温度不能改变的客观条件下，降低混凝土原材料温度特别是拌和用水的温度是降低混凝土入模温度的有效途径。