武汉绿地中心C50大体积筏板混凝土的温度控制

顾瑞，张梓鑫，宋正林，庞二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430074）

武汉绿地中心C50大体积筏板混凝土的温度控制

顾瑞，张梓鑫，宋正林，庞二波

（中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430074）

结合武汉绿地国际金融中心工程，将大体积混凝土温控理论及计算分析方法应用到大体积筏板混凝土的温度与裂缝控制中。结果表明优化混凝土配合比并进行温升计算，利用及时准确的测温数据指导混凝土的保温、保湿养护，能有效地减小大体积混凝土因温度应力导致开裂的可能性。

大体积混凝土；温度监测；温度差；裂缝

0 引言

大体积混凝土浇筑量大，受到水化热的影响，混凝土温度在 3～5 天内达到峰值，并在混凝土内、外部形成温度差。如果内外温差较大，极易出现表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝[1]。控制混凝土水化放热进程，采用连续、合理的浇筑顺序可以避免温度裂缝的产生。

武汉绿地国际金融中心地上 119 层，建筑高度 606m。其塔楼基础底板板面标高 -25.70m，面积为 6304m2。塔楼 1 区深坑底板混凝土平均厚度 5m，中心最厚处 8m。混凝土采取一次性浇筑，强度等级为 C50，抗渗等级为 P10，浇筑总量近2.8 万立方，属于强度较高的大体积混凝土，其开裂风险也明显高于普通大体积混凝土。因此混凝土浇筑的温差控制是本工程的技术难点。

1 原材料及配合比

1.1 原材料选择

（1）水泥：湖北华新水泥厂生产的 P·O42.5 水泥，基本性能如表 1 所示。

（2）粉煤灰：武汉阳逻电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，细度9.1%，需水比 93%。

（3）矿粉：武新 S95 级矿粉，28d 活性 98%。

（4）骨料：阳新 5～25mm 连续级配碎石，其压碎值8%，针片状 3%；湖南岳阳砂，细度模数 2.6，含泥量1.8%。

（5）外加剂：中建新型建材厂生产的缓凝型高性能聚羧酸减水剂，减水率 28%。

表 1 水泥物理性能指标

1.2 混凝土配合比

由于筏板混凝土一次性浇筑方量大、强度高、厚度大，为控制温差防止开裂，配合比设计遵循以下原则：

（1）采用大掺量矿物掺合料技术，适当提高优质粉煤灰及矿粉的掺量以控制混凝土的绝热温升，发挥掺合料的后期活性效应，使混凝土既能满足抗压强度要求，又能有效降低混凝土水化热，从而降低其水化温升[2]；

（2）结合施工浇筑时间，采用具有缓凝组分的高保坍聚羧酸高性能减水剂，调控水化放热速率，削峰降温，减小工作性能损失；

（3）掺入膨胀剂，降低混凝土收缩率，提高混凝土抗裂性能；

（4）采用混凝土 60d 强度作为强度评定和后期验收依据。

经设计与试配， C50P10 混凝土最终配合比见表 2，工作性及力学性能测试见表 3，胶凝体系水化温升见图 1。

表 2 C50P10 大体积混凝土配比

表 3 混凝土工作及力学性能

图 1 混凝土水化温升

2 温控计算

2.1 混凝土绝热温升T(t)=WQ×(1-e-mt)/Cρ (1)

式中：

W——胶凝材料用量，460 kg/m3；Q——胶凝材料水化热，317J/kg；ρ ——混凝土密度，2452 kg/m3；

C——混凝土比热容，0.96kJ/(kg·℃)；

t——龄期（28d）；

m——与水泥品种、浇筑温度等有关的系数（0.4d-1）。

2.2 混凝土温升估算

根据 GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》，采用一维差分法对混凝土进行温升估算，按公式 (2) 叠加计算后，结果如图 2 所示（取混凝土浇注温度 25℃，浇筑时大气环境温度 10℃）。

取 △t = 1 天 = 24 小时， △x = 0.6m，即大约分 9 层式中：

α——混凝土热扩散率，取值 0.0035m2/h；

△Tn,k+1——第 n 层热源在 k 时段之间释放热量所产生的温升。

图 2 混凝土温升估算

根据理论计算，在龄期 9d 时，底板混凝土的中心温度达到最高值，为 65.62℃。

3 温度监测与分析

底板浇筑完毕后采用塑料薄膜、保温毛毡、彩条布覆盖养护。根据底板形状，在筏板混凝土平面上布设 8 个测温区（如图 3 所示），每个测温区沿厚度方向布设 7～9 个测温点（2 号、4 号测温点 9 个，其余测温点 7 个）。在浇筑完成后对筏板混凝土温度实施全天 24 小时监测，数据采集间隔为 1小时。

中心区域（4 号测温区）实测温度如图 4 所示，结果表明筏板在浇筑完成后第 8 天出现最大温差（测点 1 与测点 9的温度之差）。各测温区最大温差、中部及表面温度如表 4所示。

图 3 筏板测温区分布示意图

图 4 4 号测温区测点温度随时间变化曲线

表 4 各测温区最大温差 ℃

从图 4 中可以发现，筏板混凝土温度随时间变化分为升温阶段和降温阶段。在浇筑完成后第 3 天达到升温峰值为69.2℃，没有超过 70℃，避免了钙矾石在高温环境中分解而后降温又再次生成导致膨胀开裂[3]。对比图 2、图 4 可以发现，实测筏板中部最高温度、最大温差与计算值接近，说明理论计算温度能较好的反映实际温度发展规律。

由表 4 可知，筏板混凝土中部分区域最大温差超过规范要求值 2.5℃。但从后期养护效果来看并未发现明显裂纹，这是由于掺膨胀剂提高了混凝土的抗裂性能[4]。

混凝土浇筑过程及施工效果见图 5。

图 5 施工效果图

4 结论精细选材，采用大掺量矿物掺合料技术，采用具有缓凝作用的外加剂等措施显著延缓了混凝土的放热过程，降低了混凝土内外温差。

通过计算方法能够很好的预测大体积混凝土在早期养护过程中温度发展规律，评估内外温差及开裂风险，为浇筑养护过程中保温、保湿措施的制定提供依据。现场保温、保湿措施与温度实时监控的综合应用最终实现了高强大体积筏板混凝土温度差、温度应力的有效控制，保证了混凝土质量。

目前该筏板已施工完毕，混凝土表面观感效果良好。

[1] 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制[M]．北京：中国电力出版社，1999．

[2] 李虹燕，丁铸，邢锋，等．粉煤灰、矿渣对水泥水化热的影响[J]．混凝土，2008,10: 54-57．

[3] 阎培渝，杨文言．模拟大体积混凝土条件下生成的钙矾石的形态[J]．建筑材料学报，2001,01: 39-43．

[4] 游宝坤，李乃珍．膨胀剂及其补偿收缩混凝土[M]．北京：中国建材工业出版社，2005: 38-39．

［通讯地址］湖北省武汉市华光大道 18 号高科大厦 16 楼（430074）

顾瑞（1982—），安徽宿州人，中建商品混凝土有限公司。