大体积砼施工的温度监控和控制方法

大体积砼施工的温度监测和控制方法
中铁二局股份公司二分公司辜文凯
摘要本文介绍大体砼的定义，监测温度的方法，控制温度的措施和施工中的实际运用效果。

关键词大体积砼温度监测控制方法
1 前言
1.1 大体积砼的定义
目前，交通、能源、工民建等大型结构的基础，设计尺寸和一次浇注的砼数量都较大。

在实际工作中，一次浇注多大的砼块体需进行温度监测呢？美国砼学会是这样规定的“任何就地浇注的大体积砼，其尺寸之大，必须要采取措施解决水化热及由其引起的体积变形问题，以最大限度地减小开裂”。

由此可以这样给大体积砼定义：一次性浇注的砼块体的尺寸较大（短边不小于10.0m，厚度不小于2.0m），且经计算砼内部与表面温差大于25℃，必须采取措施防止砼开裂，这类砼块体结构称为大体积砼。

本定义中有关大体积的具体尺寸是不重要的，浇注前先进行砼内外温差峰值计算是十分必要的，这是确定是否采取控温措施的重要依据。

大体积砼内部温度计算经验公式为：
T max=T0+K（WQ/Cγ）+F/50
T0：砼入模温度（℃）
K：修正系数，不同的砼厚度和约束条件该系数为变量，预先估算时取1.0。

W：水泥用量（kg/m3）
Q：水泥水化热（J/kg）
C：砼比热，一般取C=0.963J/kg.k
γ：砼质量密度（kg/m3）
F：粉煤灰用量（kg/m3）
1.2 监测和控制的目的
监测为控制提供实施依据，最终的目的是降低砼的水化热，控制内外温差，防止开裂。

2 监测的方法
2.1 热敏电阻测试法
按设计文件指定的位置，分层布置热敏元件，每个元件的测量脚线固定在结构钢筋上或临时加设固定钢筋将脚线固定并引出砼面50m以上，以方便测量。

热敏电阻直接与砼接触，测得的温度是砼内部测点附近的温度，虽然它的测量精度高，但并不是砼内部测点的最大温升，因此对施工过程的砼内部的温度监控没有多大的意义。

热敏元件为一次使用，且布线困难，仪器昂贵，这些都是较大的浪费。

因此在无特殊要求的情况下，一般不采用热敏元件测试。

2.2 半导体点温计简易测试法
2.2.1布点方法及要求布点的密度根据块体的尺寸大小决定，一般在平面的中心及边缘垂直
进行计量鉴定。

测温导线应根据管口到各测点的距离分别作出标记，测量时缓慢的将热敏触头放到不同部位的测点处，从上到下逐点测量并注意保护好热敏触头。

2.2.3测温频率
砼浇注后第1～3天，每2小时1次；第4～7天，每4小时1次；第7～14天，每8小时1次。

2.2.4数据精度分析
简易测试法利用钢管及水作热传导介质，测得的温度不是砼本体的温度，而是砼中钢管内水体的温度。

砼与钢管及水的比热和传导系数是不相同的，且钢管内的水在整个温升过程中都在连续进行热交换，因此测点附近水体的温度是砼内部通过热交换后的温度，与砼本身的温度存在差异，误差的大小须通过对比实验确定，据有关资料介绍，这种误差在1.2～1.5之间，且水体温度高。

可见直接测量测点附近水体温度，近似作为测点附近砼的内部温度，以此判断是否采取控温措施，是安全可靠的，在施工中广泛应用。

3 温度控制方法
3.1 控制内外温差
如果大体积砼在施工阶段内外温差过大，且砼块体的边界约束较强，则会引起砼内部产生较大的温度应力和温度变形，当这种应力大于砼所能承受的抗拉应力时则出现裂缝。

控制砼内外温差过大的主要措施：降低砼内部温度，改善砼外部温度，达到降低温差的目的。

3.1.1内部降温措施
①控制砼入模温度，特别在夏季施工期间，粗骨料要浇水降温，必要时在拌合水水中加入冰块降温，冬期施工，应提高细骨料和拌合水的温度
②细骨料选用中粗砂，拌合料中经配合比设计掺加一定量的优质粉煤灰以减少水泥用量，降低水化热。

③选用水化热较低的低热或中热水泥。

③拌合料中经配合比设计掺加缓凝剂，延缓砼终凝时间，推迟水化热释放速度。

④按设计要求在砼内部设置冷却管，砼内部温升开始后连续通水降温，并对进出水温变化情况进行监测。

3.1.2外部蓄热保温措施
①砼块体侧面须立模时，在模板内侧设置保温塑膜，在外侧先挂草袋再用草袋装土码砌保温。

②蓄水保温，将砼内部循环出来的热水蓄在砼面，水温不能满足要求时可另外引入热水源。

③外界环境温度过低时，须搭设保温棚遮盖，并在棚内设置碘钨灯提高环境温度。

3.2控制原材料质量
①粉煤灰质量必须严格按先行国家标准检验，并应对水泥无不良反应。

②砂石骨料的含泥量必须严格控制，有机杂质必须严格检验。

这些杂质不但影响砼强度，增加砼收缩，还会降低砼的抗拉强度。

3.3控制施工工艺
①加强机械设备的检修和调试，保证整体浇注顺利实现。

②劳动力和物资准备要充足并有富裕。

③加强配料计量准确，严格按配合比施工，适当延长拌合时间，并排专业技术人员管理。

④砼合理分层摊铺，层层捣实。

⑤加强基坑防水露天防雨措施，防止水泥浆流失。

4 工程实例与效果
重庆嘉陵江复线大桥，复线桥P3主墩基础，设计尺寸14.4X17m，厚4.0m，一次浇注砼设计数量992.8m3，严格按大体积砼施工，对砼内部温度进行了有效的监测，并采取了有效的保温措施。

经测试砼内部最高温度峰值为41 ，表面温度21 ，发生在砼浇注后48小时左右，温差小于25 ，收到了良好的效果，并为类似工程的施工提供了宝贵的经验。