【摘要】：本文通過工程實(shí)例，對大體積混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了探討，通過混凝土熱工計(jì)算，確定大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)方法，并在實(shí)施過程中進(jìn)行溫度測量及監(jiān)控措施，對工程施工具有一定的指導(dǎo)意義。
　　【關(guān)鍵詞】:大體積混凝土、熱工計(jì)算、測溫措施
　　深圳某工程位于福田中心區(qū)，是集科研辦公、酒店及商業(yè)為一體的超高層建筑群。建筑高度為199.6m，地下三層，底板結(jié)構(gòu)厚度800mm，電梯井大承臺厚度3.0m，地下室底板混凝土強(qiáng)度等級：C30P8UEA+10%纖維。
　　一、施工準(zhǔn)備：
　　1.1、根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告和設(shè)計(jì)圖紙要求，場地地下水對混凝土具弱腐蝕性，要求與土壤接觸構(gòu)件的混凝土按《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范GB50046》、《建筑防腐工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50212》進(jìn)行防護(hù)，并采用強(qiáng)度等級≥42.5Mpa的普通硅酸鹽水泥，水灰比≤0.45，水泥用量≥300Kg／m3。
　　1.2、混凝土配合比在施工前提前一個月向混凝土供應(yīng)商申請，申請配合比時(shí)，需提供有關(guān)混凝土施工部位、強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級、水泥、石子、砂、外加劑以及混凝土坍落度、初凝、終凝時(shí)間等性能要求。混凝土配合比通知單要工地技術(shù)部門按實(shí)際施工需要出具的技術(shù)通知單為準(zhǔn)。
　　1.3、在混凝土施工前，掌握好天氣的變化情況，材料部準(zhǔn)備好防雨布，以防天氣不測下雨，及時(shí)防護(hù)。
　　1.4、認(rèn)真檢查預(yù)埋件的規(guī)格、數(shù)量、安裝位置，是否與設(shè)計(jì)相符。水、電預(yù)留、預(yù)埋，必須及時(shí)與鋼筋綁扎協(xié)調(diào)穿插進(jìn)行，不能任意割斷鋼筋，水、電預(yù)留、預(yù)埋工作完成后，水電主管工程師要組織驗(yàn)收，作好隱蔽驗(yàn)收記錄。
　　二、大體積混凝土澆筑施工：
　　2.1、底板及承臺混凝土屬大體積混凝土，主要是控制大體積混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度以及因各部位溫度不均勻而產(chǎn)生的溫度裂紋，對大體積混凝土的水化熱溫度進(jìn)行計(jì)算用于指導(dǎo)保溫控制措施。
　　2.2、按設(shè)計(jì)圖紙要求留置的后澆帶，將地下室底板分成10個區(qū)段。
　　2.3、根據(jù)施工現(xiàn)場情況以及各個區(qū)段底板混凝土方量，每個區(qū)段采用3臺HBT80A柴油輸送泵按后澆帶分段澆筑，根據(jù)現(xiàn)場具體施工進(jìn)度情況，合理安排澆筑順序。
　　2.4、因地下室底板混凝土體積較大，電梯井承臺等混凝土厚度較大，為防止混凝土水化熱高，聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，使內(nèi)外形成較大溫差，產(chǎn)生裂縫，采取以下一些技術(shù)措施：
　　1）、選用水化熱較低的普通硅酸鹽水泥（P.O水泥），選擇良好的級配骨料，嚴(yán)格控制砂、石含泥量。加強(qiáng)振搗密實(shí)度，盡量減少水泥用量，使水化熱盡量降低，以利散熱。
　　2）、混凝土要連續(xù)澆筑不得出現(xiàn)施工冷縫，要求坍落度16~18cm（在滿足泵送要求的基礎(chǔ)上盡量采用較小值），混凝土供應(yīng)必須連續(xù)，中間不得停歇，以避免冷縫的出現(xiàn)。
　　4）、澆搗時(shí)要控制好分層的厚度，加強(qiáng)振搗，避免混凝土的收縮及微裂縫。振搗器的振搗間距按40cm梅花狀振搗，采用自后向前的振搗順序，振搗器垂直插入下層混凝土，使上下兩層混凝土完全融合。平板振搗器一般為25~40秒，移動時(shí)應(yīng)成排依次振搗前進(jìn)，前后位置和排與排之間的相互搭接為3~5cm。
　　5）、對混凝土振搗中產(chǎn)生的泌水，根據(jù)各區(qū)段澆筑順序，在合理的部位留設(shè)集水坑，混凝土泌水采用人工排除。
　　2.5、考慮電梯井承臺較深，體積較大，需要在承臺中設(shè)置測溫孔組，以監(jiān)控承臺溫度的變化。在其他承臺中間部位也要設(shè)置測溫孔，每組三個測溫孔，為保證測量準(zhǔn)確，每組測溫孔內(nèi)要注滿水。每組測溫孔如右圖留置：

　　2.6、測溫孔在混凝土澆筑過程中由專人負(fù)責(zé)設(shè)置，要做好測溫記錄。混凝土澆筑第一天至第五天，每2小時(shí)測溫一次；第六天至第十五天，每4小時(shí)測溫一次；嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)部與表面、表面與大氣的溫度差，溫度差應(yīng)≤25℃，如溫差過大，要采取相應(yīng)措施，如加強(qiáng)表面蓄水覆蓋、用溫水養(yǎng)護(hù)保溫保濕等。
　　三、大體積混凝土熱工溫度計(jì)算：
　　為避免混凝土溫度應(yīng)力造成混凝土裂紋，對電梯井承臺的表面、內(nèi)部溫度進(jìn)行計(jì)算與對比，用于指導(dǎo)混凝土養(yǎng)護(hù)、保溫措施的選擇，使混凝土內(nèi)外表面溫差不大于25℃，滿足施工規(guī)范要求，確保大體積混凝土的施工質(zhì)量。混凝土熱工溫度計(jì)算根據(jù)《建筑施工手冊（第四版）》中的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行，以下溫度計(jì)算以最大最深的承臺CT3（最大深度為3.0m）為例。
　　3.1、混凝土內(nèi)部最大絕熱溫升：
　　Th＝（W+KF）Q／Cγ
　　其中：W━━每立方米混凝土水泥用量，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告確定。計(jì)算取值為W＝340kg/m3；
　　F━━混凝土中活性摻合料用量（kg/m3）；
　　K━━摻合料折減系數(shù)；粉煤灰取0.25~0.30；
　　Q━━水泥28d水化熱（kJ/kg），查下表取值；
　　水泥品種 水泥強(qiáng)度等級 水化熱（kJ/kg）
　　  3d 7d 28d
　　硅酸鹽水泥 42.5 314 354 375
　　 32.5 250 271 334
　　礦渣水泥 32.5 180 256 334
　　C━━混凝土比熱，取0.97kJ／（kg•℃）；
　　γ━━混凝土密度，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告確定。計(jì)算取值為2400kg/m3。
　　本工程地下室底板混凝土強(qiáng)度等級為C30，采用強(qiáng)度等級為42.5水泥；根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，活性摻合料一般為粉煤灰，摻量為水泥用量的15~20%，計(jì)算取20%。可以計(jì)算Th如下：
　　Th＝（W+KF）Q／Cγ=（340+0.25×0.2×340）×375／（0.97×2400）=57.51℃
　　3.2、混凝土中心最高溫度：
　　T1(t)＝Tj＋ζ(t)•Th
　　其中：T1(t)━━t齡期混凝土中心計(jì)算溫度（℃）；
　　Tj━━混凝土入模溫度，取平均氣溫20℃；
　　ζ(t)━━t齡期混凝土降溫系數(shù)；按下表取值：
　　澆筑層厚度
　

　　本工程電梯井承臺混凝土最大厚度為3.0m，ζ(t)按最大的0.68取值；可計(jì)算出混凝土3天齡期的中心最高溫度T1(3)如下：
　　T1(3)=20+0.68×57.51=59.11℃
　　3.3、混凝土表面溫度：
　　混凝土表面溫度（T2(t)）受外界溫度、養(yǎng)護(hù)方法、結(jié)構(gòu)厚度及混凝土本身性能等諸多因素影響，可按下式近似計(jì)算：
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h(huán)’）ΔT(t)／H2
　　其中：Tq━━大氣環(huán)境溫度，取20℃；
　　h’━━混凝土虛厚度，h’＝Kλ／β；
　　K━━計(jì)算折減系數(shù)，取2/3；
　　λ━━混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W／（m℃）；
　　β━━保溫層傳熱系數(shù)，β＝1／（Σδi／λi＋1／βq）；
　　λi━━各種保溫層導(dǎo)熱系數(shù)，W／（m℃）；
　　δi━━各種保溫層厚度（m）；
　　βq━━空氣層傳熱系數(shù)，取23W／（m2℃）；
　　H━━混凝土計(jì)算厚度（m），假定混凝土只向大氣散熱，按單面暴露于空氣中的平板計(jì)算，H＝h＋2h’；
　　h━━混凝土實(shí)際厚度，取3.0m；
　　ΔT(t)━━混凝土內(nèi)部最高溫度與外界氣溫之差，即ΔT(t)=T1(t)－Tq；
　　若不采取保溫措施，則：
　　β＝βq＝23W／mK；
　　h’＝Kλ／β＝0.67×2.33／23＝0.068；
　　H＝h＋h’＝3.0＋0.068＝3.068；
　　ΔT(t)＝T1(t)－Tq＝59.11－20＝39.11℃；
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h(huán)’）ΔT(t)／H2
　　＝20＋4×0.068×3.0×39.11／3.0682＝23.39℃；
　　混凝土內(nèi)、表最大溫差為：ΔT’(t)＝Tmax－T2(t)＝59.11－23.39＝35.72℃；
　　顯然混凝土內(nèi)、表溫差遠(yuǎn)大于25℃，應(yīng)采取保溫措施。擬采用蓄水養(yǎng)護(hù)辦法，蓄水厚度要進(jìn)行驗(yàn)算。
　　采取蓄水養(yǎng)護(hù)措施，蓄水厚度定為100mm，則：
　　水厚度：δ1＝0.1m；水導(dǎo)熱系數(shù)為：λ1＝0.58W／mK；
　　β＝1／（Σδi／λi＋1／βq）=4.631；h’＝Kλ／β＝0.67×2.33／4.631＝0.338；
　　H＝h＋h’＝3.0＋0.338＝3.338；ΔT(t)＝Tmax－20＝59.11－20＝39.11℃；
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h(huán)’）ΔT(t)／H2＝20＋4×0.338×3.0×39.11／3.3382＝34.24℃；
　　則混凝土內(nèi)、表最大溫差為：
　　ΔT’(t)＝Tmax－Tb(t)＝59.11－34.24＝24.87℃；
　　從上述計(jì)算可知，采取蓄水100mm保溫及養(yǎng)護(hù)措施，可以使混凝土內(nèi)、表最大溫差小于規(guī)范允許值，避免溫度裂縫的產(chǎn)生。
　　3.4、地下室底板各部位保溫養(yǎng)護(hù)蓄水厚度：
　　可以將不同厚度的底板及承臺部位保溫養(yǎng)護(hù)蓄水厚度計(jì)算出來，列表如下：
　

　　通過上述計(jì)算可知，地下室底板及承臺蓄水100mm保溫養(yǎng)護(hù)即可滿足溫度控制求。
　　四、混凝土養(yǎng)護(hù)：
　　4.1、地下室底板采用蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水養(yǎng)護(hù)厚度為100mm。抗?jié)B混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。
　　4.2、地下水外墻、上述核心筒外墻達(dá)到脫模強(qiáng)度（5MPa）后，可松動模板對拉螺栓，使墻體表面與模板之間形成2~3mm的縫隙，雙面帶模噴淋養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天；拆除模板后，全面覆蓋塑料薄膜緊貼墻體表面，連續(xù)淋水養(yǎng)護(hù)14天后去掉薄膜轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。
　　4.3、底板與承臺等大體積混凝土，在覆蓋養(yǎng)護(hù)期間要進(jìn)行測溫，并作好記錄，隨時(shí)觀察混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差。待水泥硬化熱高峰期過后（溫差不大于25℃）可不用蓄水，進(jìn)行自然保護(hù)，由專人負(fù)責(zé)澆水，養(yǎng)護(hù)期不得少于14晝夜。
　　4.4、混凝土養(yǎng)護(hù)指派專人負(fù)責(zé)，管理人員要加強(qiáng)監(jiān)督。一般構(gòu)件養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天以上，有抗?jié)B要求和補(bǔ)償收縮混凝土的構(gòu)件養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14天。
　　五、混凝土試驗(yàn)要求：
　　5.1、本工程全部使用商品混凝土，在混凝土施工前1個月向混凝土供應(yīng)商申請配合比報(bào)告。混凝土配合比報(bào)告、水泥出廠合格證及試驗(yàn)報(bào)告以及其他原材料試驗(yàn)報(bào)告，在混凝土澆筑前需提前送至技術(shù)部，報(bào)監(jiān)理等有關(guān)人員審核，無誤后方可澆筑。
　　5.2、由于使用泵送混凝土，坍落度要求160~180mm，底板、承臺、地梁混凝土初凝時(shí)間為8~10小時(shí)，終凝時(shí)間為10~12小時(shí)。
　　5.3、現(xiàn)場試驗(yàn)人員要經(jīng)常不定量抽測混凝土的坍落度，并作好記錄，如出現(xiàn)異常，及時(shí)通知技術(shù)部與混凝土供應(yīng)商等有關(guān)人員聯(lián)系、處理。
　　六、結(jié)束語：
　　本工程地下室底板大體積混凝土施工工期為2個月，期間經(jīng)歷深圳氣溫較低的季節(jié)，溫度記錄顯示，電梯井承臺實(shí)際最高溫度為65℃，比理論計(jì)算值高5℃左右；出現(xiàn)時(shí)間為澆筑完成后60~78小時(shí)之間，與理論上3天情況比較接近。在現(xiàn)場施工過程中，底板采用覆蓋麻袋或草袋并蓄水100mm左右進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。工程底板澆筑完畢已有2月有余，目前未發(fā)現(xiàn)底板出現(xiàn)裂縫的情況，效果良好。