張洪彬

【摘? 要】本文從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)到降溫措施等方面進(jìn)行研究，來(lái)降低大體積混凝土的水化熱，減少混凝土內(nèi)外溫差，降低混凝土出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，選用低比表面積水泥、降低單方混凝土水泥用量、在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋置冷卻水管等措施，能夠使混凝土的內(nèi)外溫差控制在較為理想的范圍內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土;水化熱;循環(huán)冷卻水管

引言

隨著建筑行業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的不斷完善和進(jìn)步，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑形式也越來(lái)越多樣化，大體積結(jié)構(gòu)也越來(lái)越常見(jiàn)，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)等。大體積混凝土的特點(diǎn)是水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。因此大體積混凝土首先要考慮的是如何降低水化熱，減小混凝土內(nèi)外溫差的問(wèn)題。本文作者認(rèn)為應(yīng)該從原材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)以及施工澆筑過(guò)程中采取必要的措施等三個(gè)方面進(jìn)行控制，再制定一套完善的施工方案，在實(shí)際施工過(guò)程中保證各個(gè)環(huán)節(jié)按既定方案實(shí)施，才能獲得良好的工程效果。

1.工程概況

四院四部和十七所綜合實(shí)驗(yàn)樓工程位于北京市門(mén)頭溝區(qū)，其設(shè)備基礎(chǔ)最大一次澆筑尺寸長(zhǎng)、寬、高分別為34米、17.5米、4.1米，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35P8，澆筑時(shí)平均氣溫為25℃。由于本工程屬于航天系統(tǒng)一個(gè)比較重要的工程，要求試驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)混凝土在澆筑硬化后不準(zhǔn)出現(xiàn)裂縫，所以經(jīng)過(guò)各方多次討論論證要求混凝土里表溫差控制值為不大于22℃，最終以不出現(xiàn)裂縫為準(zhǔn)。

2.原材料情況

2.1水泥

選擇了唐山金馬啟新水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5低比表面積水泥。由于水泥的比表面積低，這樣就可以延緩混凝土的放熱速率，降低混凝土的放熱峰值，水泥的具體指標(biāo)如表1所示：

2.2粉煤灰

大唐同舟科技有限公司張家口分公司生產(chǎn)的F類(lèi)Ⅱ級(jí)粉煤灰，需水量比99%～102%，細(xì)度18%～22%，燒失量2.75%～3.50%。

2.3礦粉

河北銀水實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的S95級(jí)礦粉，7天活性指數(shù)80%以上，28天活性指數(shù)100%以上，比表面積410m2/kg～430m2/kg，流動(dòng)度比98～102%。

2.4砂

河北易縣Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.5～2.8，含泥量≤3.0%，泥塊含量≤1.0%。

2.5石

河北易縣5～25mm連續(xù)級(jí)配卵碎石，含泥量≤1.0%，泥塊含量≤0.5%，針片狀含量≤8%。

2.6減水劑

北京東方億達(dá)建材有限公司生產(chǎn)的YD-A1聚羧酸系高性能減水劑，減水率26%-29%，PH值4-6。

3.配合比設(shè)計(jì)情況

在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先在保證混凝土強(qiáng)度的情況下要盡可能降低水泥的用量，增加礦物摻合料的用量，以此來(lái)減少混凝土的水化熱。在和施工單位進(jìn)行協(xié)商之后，決定采用90d齡期標(biāo)養(yǎng)試件強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)。我司試驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最終確定了如表2所示施工使用的配合比。

混凝土拌合物性能及硬化后性能如表3所示：

通過(guò)表3可以看出，混凝土的工作性能能夠滿足施工澆筑的需要，硬化后的性能能夠滿足設(shè)計(jì)需要。

4.理論熱工計(jì)算

混凝土澆筑時(shí)的天氣溫度情況大概是白天最高溫度在30℃左右，夜間最低溫度在20℃左右，日平均氣溫在25℃左右。生產(chǎn)時(shí)原材料溫度測(cè)定值如表4所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算出澆筑完畢后混凝土中心溫度和混凝土里表溫差如表5所示：

通過(guò)熱工計(jì)算可以看出，混凝土的里表溫差符合大體積混凝土溫度控制的規(guī)定值，但不符合方案要求控制值，所以施工單位決定采用在混凝土內(nèi)部埋置冷卻水管的辦法來(lái)降低混凝土內(nèi)部的溫度，使里表溫差滿足要求。

5.埋置循環(huán)冷卻水管

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中埋置循環(huán)冷卻水管用以降低混凝土自身溫度是一種比較有效的降溫措施，在許多大體積混凝土中都有應(yīng)用。本工程在混凝土澆筑前埋置好循環(huán)冷卻水管，冷卻水管按上下左右間隔1米埋設(shè)，冷卻水管直徑為5cm?；炷翝仓戤吅蟀才艑?zhuān)人觀察入水口和出水口的水溫差，根據(jù)水溫差，及時(shí)調(diào)整泵水速度。水溫差大時(shí)，提高水速;水溫差小時(shí)，降低水速。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土溫度的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，混凝土內(nèi)部最高溫度和里表溫差最大值出現(xiàn)在混凝土澆筑后的第3天，從第3天開(kāi)始混凝土內(nèi)部溫度和里表溫差都在隨著時(shí)間的推移而下降，混凝土澆筑后各齡期里表溫差值最大值如表6所示：

混凝土最終的里表溫差值符合要求，并且在后續(xù)觀察中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)混凝土表面有裂縫現(xiàn)象，獲得了良好的使用效果。

6.施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)情況

施工現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)制作混凝土試塊12次，其標(biāo)養(yǎng)試塊在各個(gè)齡期的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)情況如下：7天強(qiáng)度值在17.5MPa—20.8 MPa， 90d強(qiáng)度區(qū)間范圍為41.5MPa—43.9MPa。混凝土試塊標(biāo)養(yǎng)90天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的118%—125%之間，符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

7.混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）混凝土澆筑時(shí)盡量選擇下午或者夜間開(kāi)始澆筑，以減少混凝土被陽(yáng)光直曬的幾率。

（2）混凝土澆筑時(shí)，要嚴(yán)格按分層厚度要求進(jìn)行分層澆筑，避免局部拌合物堆積過(guò)高現(xiàn)象。

（3）混凝土澆筑完畢后，要立即采取合理的措施對(duì)混凝土進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，時(shí)間應(yīng)不少于14天。