绿色建筑大体积混凝土温度智能控制技术分析

摘 要：当前在建筑工程施工中，大体积混凝土施工技术变得越来越常见，其温度控制是大体积混凝土施工质量的关键因素。本文通过对绿色建筑大体积混凝土温度智能控制进行分析，从而掌握温度控制对混凝土强度和耐久性的影响，为后续绿色建筑大体积混凝土温度控制智能化分析提供必要的参考借鉴。

关键词：绿色建筑；大体积混凝土；温度智能控制技术

1 前言

随着人们对可持续发展的关注和对环境保护意识的增强，绿色建筑作为一种可持续发展的建筑形式，得到了广泛应用和重视。而在绿色建筑中，大体积混凝土的应用越来越普遍，但其温度控制问题成为一个挑战。传统的人工控制方法已经不能满足需求，因此需要借助智能控制技术来解决这一问题。本文旨在通过分析绿色建筑中大体积混凝土温度智能控制技术，为相关领域的研究和应用提供参考。

2混凝土水化反应与温度升高的关系

混凝土水化反应与温度升高之间存在着密切的关系，在反应速率方面，随着温度的升高，混凝土中的水化反应速率会加快。根据Arrhenius方程，反应速率与温度呈指数关系，温度每升高10℃，水化反应速率大约会快上2倍，意味着在较高温度下，混凝土会更快地达到所需的强度和硬化时间[1]。在水化热产生方面，混凝土水化反应是一个放热过程，即水泥和水发生反应时会释放热量，随着温度的升高，混凝土产生的水化热会增加，这可能导致温度升高过快，甚至引起热裂缝的产生，因此，在施工过程中需要注意控制混凝土的温度升高速率。

在抗裂性能方面，高温会降低混凝土的抗裂性能，增加混凝土表面龟裂和内部开裂的风险，因为高温会导致水分的蒸发速度加快，使得混凝土表面和内部产生较大的收缩应力，从而引起裂缝的产生，所以，在高温环境下应采取适当的措施来降低混凝土的温度，如使用遮阳罩、喷水等。

可见，混凝土水化反应与温度升高之间存在着复杂的关系。在混凝土的设计和施工中，需要综合考虑温度对于水化反应速率、水化热产生和抗裂性能的影响，以保证混凝土的性能和使用寿命。

3项目工程应用

本文以某市公共建筑为例，该建筑分为地上1层和地下2层，如图1所示。其中建筑层高度为12.5 m，地下1层高度为7 m，地下2层高度为5 m，建筑面积为145000 m2，结构形式以框架-剪力墙结构为主。该项目工程以绿色建筑为基础，并共享配套设施，建成后，与图书馆和博物馆等相连，项目建成后会成为该市休闲、文化、娱乐中心。其项目工程施工具有结构复杂、超大、超深的特点，所设计到的筏板基础为大体积混凝土，属于典型的大体积混凝土施工工程项目。

4施工方案

4.1原材料

本项目工程中的施工原材料以水泥和普通硅酸盐水泥为主，其3d和28d抗压强度分别为32 MPa和53 MPa，细度为338 m2/kg[2]。矿物掺合料以Ⅱ级粉煤灰为主，其主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，需水量为98%，烧失量为1.82%，而水泥和矿物掺合料的化学组成如表1所示。此外还包括外加剂，所使用的外加剂为聚羧酸高性能减水剂，其减水剂用量为29%，含固量为12.96%，密度为1.031 g/cm3。

4.2混凝土配合比

根据本项目工程的现场实际施工情况而言，采用正交试验的方式筛选出合适的配合比，如表2所示，同时对配合比进行适当的调整后，得到表3所示的配合比。在调试前进行7d的水化放热量为210.46 J/g。而本项目中的粉煤灰掺量为13.9%，矿粉掺和量为20%。

4.3大体积混凝土施工工艺

大体积混凝土施工工艺是指在一次浇筑过程中，施工现场连续不间断地浇注大量的混凝土，以形成较大的结构体或构件。在大体积混凝土施工的工艺流程如下：

（1）做好准备工作，确保施工现场的平整度、排水条件和基础强度满足混凝土施工要求，检查模板和钢筋安装是否符合设计要求，准备好施工所需的混凝土材料和施工设备[3]。

（2）模板安装，根据设计要求，按照施工图纸准确地安装混凝土浇筑所需的模板，确保模板的水平度和垂直度符合规范要求，并进行必要的支撑和固定。

（3）钢筋安装，根据设计要求，在模板内布置好预埋钢筋和混凝土构件所需的加劲钢筋，确保钢筋的位置准确、间距均匀，并与模板保持适当的距离。

（4）进行混凝土的浇筑，根据需要选择合适的浇筑方法，如自流平、抽送、泵送等，在浇筑过程中，要控制好混凝土的流动性和坍落度，确保混凝土能够充分填充模板内的空隙，并避免产生气泡或夹杂物。

（5）振捣和养护，在混凝土浇筑完成后，立即进行振捣作业，以消除混凝土中的空隙和提高结实度，振捣操作的方式和时间要根据混凝土的特性和设计要求进行合理安排，并进行养护工作，包括覆盖保湿措施、定期浇水养护等，以保证混凝土达到设计强度。

（6）拆模和修整，混凝土达到设计强度后，可以进行拆模操作，将模板逐个拆除，并进行必要的修整工作，如修补表面缺陷、切割出窗洞等。

4.4温度监控方案

根据GB 50496-2018《大体积混凝土施工标准》规定，在本项目施工中，选取一段典型的筏板，其中筏板长度为65 m，宽度为40 m，厚度为1.5 m，同时四周均为木板模板，测温点的布置如图2所示[4]。对于筏板而言，因为具有对称性，因此在选取筏板1/2布置测点时，进行内部温度测点与表面温度测点中，将温度测点布置层分为3层，而每层有10个点位，所有的点位3层测点均为垂直对应，共计30个，其上下层点距表面为50 mm，中心点位于阀板的中心位置，当每层的点距不超过500 mm时符合要求，大体积混凝土浇筑的10d内，每6h进行一次测温。

5混凝土性能分析

5.1混凝土热工性能分析

在本项目工程中，对混凝土所对应的胶凝材料进行7d水化热测试后，得到图3所示的结果，根据图3可知，放热峰值为7.14 J/gh，同时7d水化放热量为205.37 J/g，相较于普通硅酸盐水泥的7d水化放热量要低得多[5]。因此，在13.9%的粉煤灰和20%的矿粉掺入后，能够大幅度降低胶凝材料的水化热，有利于降低本项目工程中大体积混凝土内部放热的速度和幅度。

在混凝土绝热温升曲线中（如图4所示），由于绝热温升曲线中，混凝土浇筑入模的温度为25℃，其2d内温度上升比较快，并且在48h内温度可以达到68℃，而7d左右达到峰值，温度为70℃，绝热升温为45℃，其中，同强度素水泥混凝土绝热升温为73.1℃，本项目工程中所使用的混凝土具有较低的绝热升温，同时升温过程持续3d左右，这种情况下现场筏板内的温度梯度会减少，同时也能有效避免温度裂缝的出现。

5.2混凝土力学性能分析

在大体积混凝土结构浇筑后，内部温度比较高，会导致在养护时，需要的养护条件和实际标准养护条件存在差异性。为此，在本项目工程中，针对温度匹配养护条件下的混凝土力学性能进行试验，并且和标准养护条件下的试验结果进行对比，能够有效探讨出温度对混凝土强度的发展影响[6]。在本项目工程的设计要求中，底板混凝土需要达到C40的标准要求，并在28d时达到C40混凝土抗压强度值。基于此，对于本项目工程中的混凝土温度匹配养护而言，在掺入粉煤灰和矿渣的复合胶凝体系中，其强度在温度较高时具有增快的速度，并在7d内达到峰值，这也说明较高的温度环境可以促进粉煤灰和矿粉的活性，加速了复合胶凝体系的水化反应，并表现出较高的强度。

6结论

本文通过对大体积混凝土温度智能控制技术的分析，该方案在实验中获得了良好的效果，能够有效控制大体积混凝土的温度，提高绿色建筑的节能性能。但是，仍然存在一些待解决的问题，如传感器的准确性和可靠性等。未来的研究可以进一步完善该方案，并探索更加先进的智能控制技术，以推动绿色建筑的发展。

参考文献

[1]夏凌.桥梁大体积混凝土承台施工温度控制技术分析[J].黑龙江交通科技，2018，41（4）：108+110.

[2]杨志学，张林艳，王立伟.大体积混凝土温度智能控制技术及防护措施研究[J].技术与市场，2023，30（9）：100-103.

[3]王子娇.大桥项目主墩承台混凝土施工的温控技术[J].交通世界，2023（33）：131-133.

[4]崔保军，李爱民.桥梁工程大体积混凝土施工技术及温控措施[J].工程技术研究，2022，7（7）：112-114.

[5]邓银华.桥梁工程承台大体积混凝土施工技术及裂缝控制措施分析[J].运输经理世界，2023（16）：118-120.

[6]黄春晖，王劭琨，侯艳芳.桥梁承台大体积混凝土施工水化热分析及温控研究[J].甘肃科学学报，2022，34（2）：115-119.

作者简介：姚绍帅（1989.09-），男，汉族，山东兖州人，本科，工程师，研究方向：建筑工程。