谈大体积混凝土的温度计算及控制

夏 正 华

(中电投电力工程有限公司，上海 200233)

谈大体积混凝土的温度计算及控制

夏 正 华

(中电投电力工程有限公司，上海 200233)

结合具体工程实例，介绍了混凝土的配制工艺和施工方法，就如何计算大体积混凝土内外温差进行了论述，总结了控制大体积混凝土温度的几项有效措施，以防止有害裂纹的产生。

大体积混凝土，温度计算，温度控制，裂纹

1 工程概况

南宁电厂2×660 MW机组汽轮机基础底板长46.72 m，宽16.00 m，高3.00 m，置于中风砂岩上，混凝土标号C30S6。图纸设计在混凝土垫层上设置一毡二油隔离层作为滑动层，以改善基础底板混凝土与岩石地基的约束条件，在混凝土垫层表面干燥后进行隔离层施工。汽轮机基础底板属于大体积钢筋混凝土结构，重点在于大体积混凝土的温度计算及控制。

2 混凝土配制及施工

混凝土配制时考虑控制大体积混凝土的温度裂缝，降低混凝土内的水化热，采用水化热较低的P42.5矿渣硅酸盐水泥，水泥用量控制在240 kg/m3～260 kg/m3之内。粗骨料采用5 mm～40 mm的级配良好的卵石，含泥量控制在1%以内；细骨料采用粗砂，含泥量控制在3%以内。降低混凝土水灰比，以减少混凝土水泥用量；采用KDJS高效缓凝减水剂，水灰比控制在0.5以内，混凝土初凝时间控制在6 h以上。混凝土中掺加粉煤灰106 kg/m3，以改善混凝土的和易性、流淌性，适应混凝土泵送工艺。混凝土严格按配合比进行拌制，控制好坍落度。粗细骨料堆场搭设遮阳棚，防止阳光直射，从而降低混凝土的入模温度。

基础底板混凝土浇筑采用分层下料，薄层覆盖，循序推进，自然流淌形成混凝土坡的浇筑施工方法。分层厚度小于500 mm，上层混凝土在下层混凝土初凝前进行覆盖。混凝土振捣采用φ50的插入式振捣器，振捣密实；振捣点布置呈梅花形，间距30 cm；振捣上层混凝土时振捣棒插入下层混凝土50 mm～100 mm。

3 混凝土温度计算及控制

汽轮机基础底板大体积混凝土施工，要采取控制温度裂缝的措施，即控制好混凝土内外温差小于25 ℃。根据施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热温升值，再计算出混凝土中心温度和表面温度，如果混凝土中心温度与表面温度之差大于25 ℃，则需采取措施使混凝土内外温差小于25 ℃。

已知施工条件：基础混凝土C30S6，采用P42.5矿渣硅酸盐水泥，水泥用量为247 kg/m3，粉煤灰用量为106 kg/m3，水灰比0.5，Eo=2.8×104，混凝土浇筑时间为9月份上旬。混凝土入模温度现场测得为36 ℃，施工期间平均气温为30 ℃，采用“保温保湿养护”法。

3.1 混凝土水化热绝热温升值

Th=(Mc+k·F)Q/(c·ρ)=(247+0.3×106)×375/(0.97×2 400)=44.91 ℃。

其中，Th为混凝土最大绝热温升，℃；Mc为混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量，取247 kg/m3；F为混凝土活性掺合料用量，取106 kg/m3；k为掺合料折减系数，粉煤灰取0.25～0.30之间的大值,0.3；Q为水泥28 d水化热,查不同品种、强度等级水泥的水化热表取375 kJ/kg；c为混凝土比热,取0.97 kJ/(kg·K)；ρ为混凝土密度,取2 400 kg/m3。

3.2 混凝土中心最大温度计算

T1(t)=Tj+Th·ξ(t)=36+44.91×0.68=66.54 ℃。

其中，T1(t)为t龄期混凝土中心计算温度，℃；Tj为混凝土浇筑温度，取36 ℃；ξ(t)为t龄期降温系数，浇筑厚度3 m，龄期3 d，查降温系数ξ表，知ξ(t)=0.68。

3.3 混凝土表面温度计算

T2(t)=Tq+4h′·(H-h′)·(T1(t)-Tq)/H2。

混凝土虚厚度：h′=k·λ/β=(2/3)×2.33/23=0.067 536。

其中，h′为混凝土虚厚度，m；k为折减系数，取2/3；λ为混凝土导热系数，取2.33 W/(m·K)。

混凝土计算厚度：H=h+2h′=3+2×0.067 536=3.135 m。

其中，H为混凝土计算厚度，m；h为混凝土实际厚度，m。

则混凝土表面温度：T2(t)=Tq+4h′·(H-h′)·(T1(t)-Tq)/H2=30+4×0.067 536×(3.135-0.067 536)×(66.54-30)/3.1352=33.08 ℃。

其中，T2(t)为混凝土表面温度，℃；Tq为施工期大气平均温度，取30 ℃；h′为混凝土虚厚度，m；H为混凝土计算厚度，m；T1(t)为混凝土中心温度，℃。

混凝土中心最大温度与表面温度之差为T1(3)-T2(3)=66.54-33.08=33.46 ℃>25 ℃，温差超过25 ℃，需要采取措施使内外温差小于25 ℃。

3.4 温控措施一:采用保温保湿法养护

即在混凝土表面覆盖一层薄膜然后铺设一层草袋，再在草袋上覆盖一层薄膜的方法进行保温保湿。

保温草袋厚度的计算：

δ=0.5h·λx(T2(t)-Tq)Kb/[λ(Tmax-T2(t))]。

其中，δ为保温材料厚度，m；λx为所选保温材料导热系数,查几种保温材料导热系数表，取0.14 W/(m·K)；T2(t)为混凝土表面温度，℃；Tq为施工期大气平均温度，℃；λ为混凝土导热系数，取2.33 W/(m·K)；Tmax为计算得混凝土最高温度，℃；Kb为传热系数修正值，在一般刮风情况及保温材料为草袋但在混凝土表面铺一层不透风材料(塑料薄膜)情况下,查传热系数修正值表，取Kb=2.0。

则δ=0.5×3×0.14×(33.08-30)×2.0/[2.33×(66.54-33.08)]=0.016 6 m=1.66 cm，即可采用2 cm厚的草袋。

混凝土初凝时，及时将基础底板混凝土表面抹平压实收光，防止混凝土表面收缩。混凝土终凝后在其表面覆盖一层薄膜然后铺设一层草袋,再在草袋上覆盖一层薄膜进行保温保湿，草袋厚度2 cm，使混凝土表面保持相对稳定的温度和湿度。

3.5 温控措施二：冷却水降低混凝土中心温度

混凝土施工前，在汽轮机基础底板钢筋骨架内沿高度方向均布两层DN60钢管作为循环冷却水管，混凝土浇筑后派专人昼夜连续用潜水泵将冷却池内的冷却水注入循环冷却水管，通过较低温度的循环水将混凝土中的水化热带出至混凝土外，从而逐渐降低混凝土中心温度。冷却水从现场施工用水管网引至基础旁的冷却水池，入池温度21 ℃，从基础出来的热水流至水池内再循环至基础内的循环水管，水池内的水温逐渐升高，当水池内的温度与混凝土中心温度之差小于15 ℃时，将水池内的热水重新换成较低温度的施工用水。在混凝土表面设置12组测温管，每组设上、中、下3根测温管，连续测温14 d。

4 温度控制效果检查

在保温保湿养护和循环水冷却内部水化热的14 d内，通过测温记录发现混凝土中心温度和表面温度之差都控制在25 ℃之内，混凝土表面温度和大气温度之差都控制在20 ℃之内，混凝土表面一直保持湿润状态，大体积混凝土最终没有出现有害裂纹，说明此次保温保湿养护和循环水冷却内部水化热的温控措施是有效的。

[1] GB 50496—2009，大体积混凝土施工规范[S].

Discussion on temperature calculation and control of mass concrete

Xia Zhenghua

(CLPPowerEngineeringLimitedCompany,Shanghai200233,China)

Combining with specific engineering examples, this paper introduced the concrete preparation and construction method, discussed how to calculate the temperature difference between inside and outside of mass concrete, summarized some effective measures control of mass concrete temperature, to prevent the generation of harmful cracks.

mass concrete, temperature calculation， temperature control, crack

2015-04-09

夏正华(1973- )，男，工程师

1009-6825(2015)17-0070-02

TU755

A