低成本解决大体积混凝土温控难点的探索研究

周会

摘 要：随着社会的发展，混凝土工程品质控制越来越重要，混凝土结构不仅要满足强度要求，也要满足长期性能和耐久性能要求。在施工现场，如何做到混凝土结构物内实外美，减少大体积混凝土因为芯部温度过高而引起的有害裂缝，是每个建设项目混凝土施工过程中都会遇到的最突出、最直接的问题。该文将所在項目解决该问题的具体思路、做法以及实际效果一一记录，提供给广大工程施工技术人员以做参考。

关键词：大体积混凝土;芯部温度;品质工程

中图分类号：TU528.52                               文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2022）05-0046-03

1 项目大体积混凝土工程概况

马来西亚东海岸铁路项目采用《大体积混凝土施工规范》GB50496-2018中的规定。项目采用时速160 km/h客货共线铁路标准建设，桥梁下部结构承台、桥台、墩身设计为G40混凝土，按照大体积混凝土规范要求进行施工。

项目在东南亚地区，位于赤道附近，属于热带雨林气候和热带季风气候，无明显四季之分，旱季在每年2～10月，雨水较少，空气日均温度30～34℃，最高温度可达45℃，地面温度可升至65℃;雨季雨水饱和，天气较为潮湿凉爽。旱季高温天气对混凝土施工，尤其是大体积结构物混凝土施工提出更严格的要求，马来西亚JKR（公路管理局）标准和项目《技术规格书》均对混凝土的入模温度和芯部温度提出了限制要求，入模温度要求不超过36℃，芯部温度不超过70℃。

2 通过临建工程混凝土施工开展研究，积累经验

为了尽早掌握马来西亚当地混凝土生产温度变化的规律，为主体工程大体积混凝土温控积累更多经验，通过项目前期临建工程G30（水泥用量365 kg/m³）混凝土施工，项目试验人员对该等级混凝土连续进行混凝土出机温度、入模温度检测;尤其是利用混凝土拌合站粉料罐基础大体积混凝土浇筑的机会，采用钢管注水简易方法，对施工过程中混凝土芯部温度进行实时监测记录。

通过对监控数据分析，我们发现在旱季高温天气从早上到下午，混凝土出机温度居于30～34℃，入模温度在32～36℃变化，没有超过36℃的情况发生，满足技术标准的要求。大体积混凝土芯部温度均超过71℃，有必要说明的是，这个芯部温度是通过钢管埋入混凝土不同的深度中测量得出。根据以往的经验，这种方法测出来的温度结果值与实际温度结果值比往往偏低，也就是说，后期主体工程大体积混凝土施工是满足不了技术标准中混凝土芯部温度70℃要求的。

3 利用临建工程经验，为主体工程施工制定对策

3.1 分析混凝土施工过程中温升的主要影响因素

胶凝材料水化热引起的温度升高;混凝土出机温度;混凝土运输车外部直晒温度吸收所导致的温度升高。

3.2 了解施工现场经常采用的一些措施

降低骨料温度，在砂石料场搭建遮阳棚;对粗骨料洒水降温、对粉料罐安装制冷装置;混凝土运输罐车裹保温隔热材料;投入制冷水机或制冰机，用冷水或冰水代替常温水进行混凝土拌合;大体积混凝土布置冷却水管;调整混凝土配合比，大量掺加粉煤灰、矿渣粉等掺合料等量替代水泥。

3.3 制定方案

项目按照标准化要求建成砂石料仓大棚，混凝土运输罐车均已包裹隔热保温布，因为粉煤灰和矿渣粉暂时没有合格的料源，混凝土生产只能使用M.ECO42.5N水泥（粉煤灰水泥，粉煤灰掺量27%），结合项目现场实际情况，制定两阶段试验方案：第一阶段确定使用制冷水机生产5℃冷水进行混凝土拌和生产，在桥梁承台施工时进行大体积混凝土芯部温度监测;第二阶段待粉煤灰和矿渣粉合适料源确定后，再配制大量掺加粉煤灰和矿渣粉的新配合比，利用新配合比生产混凝土，使用冷却水和常温水进行类似第一阶段的温度监测方案。

3.4 进行实施期混凝土芯部温度监测及数据分析

为了更准确、不间断地自动采集混凝土芯部温度变化，按照目前成熟做法，采用TW80自动测温仪进行实时温度采集监测;对具体采取的不同措施进行不少于两次的效果验证;进行总结，对数据进行分析，确定方案以指导后续大规模大体积混凝土施工。

4 落实举措，现场监测，观察结果

按照第一阶段既定方案，在雨季低温多雨天气，用5℃冷却水代替常温水拌制混凝土，连续进行两个承台大体积混凝土施工，同步进行混凝土芯部温度监测，监测数据（表2）显示芯部最高温度均超过78℃，说明单纯使用冷水拌和混凝土，达不到大幅度降低混凝土芯部温度的目标。

随着粉煤灰和矿渣粉合适料源及供货意向的确定，我们立即进入第二阶段的方案实施，首先是选配出掺加大量粉煤灰或矿渣粉的合适配合比（表1），此时雨季已经结束，炎热的旱季到来，给了我们最佳的验证时机，通过连续四个承台大体积混凝土的施工过程芯部温度监测，使用双掺粉煤灰和矿渣粉的配合比，冷水拌制混凝土施工的承台芯部最高温度为67.5℃（表3），常温水拌制混凝土施工的承台芯部最高温度为70℃（表4），均满足标准要求，达到预期目标。

5 结语

经过以上两阶段方案的实施效果比较，得到以下几个结论。

利用冷水拌合混凝土可以降低混凝土出机温度、入模温度，但是对混凝土芯部温度降低效果不明显，仅仅可以降低2℃～3℃。

混凝土入模温度升高将会导致混凝土芯部温度升高。

在保证混凝土强度、工作性能和耐久性能的基础上，双掺大量粉煤灰和矿渣粉，可以大幅度降低混凝土芯部温度，控制在标准要求范围之内。

用双掺大量粉煤灰和矿渣粉配合比进行大体积混凝土施工，雨季气温低可以不用冷水拌合，进一步节约用电成本;旱季气温高可以根据气温情况使用冷水拌合，达到入模温度和芯部温度均满足要求的目的。

因为粉煤灰和矿渣粉到场单价远低于水泥，双掺粉煤灰和矿渣粉在大幅度降低混凝土芯部温度的同时，显著降低混凝土单价，经过测算，每立方米混凝土约节省人民币30元，仅仅桥梁承台、桥台、墩柱等大体积混凝土预计可节省成本数百万元人民币，同时节约自然资源、减少环境污染、降低温室气体排放，具有良好的经济效益和社会效益。