大体积混凝土的温度控制和监测技术

大观天下二期高层西区1#楼工程大体积混凝土温控方案

湖北远大建设集团有限公司

1、工程概况

本工程基础筏板厚度为1400mm，砼强度等级为C35，抗渗等级为P6的抗渗砼。根据《砼施工手册》规定，砼结构单面散热厚度超过800mm，双面散热厚度大于1000mm的，预计其内部最高温度超过25℃的结构称为大体积砼结构工程，其施工应按大体积砼考虑。作为大体积砼，解决施工过程中混凝土产生的温度裂缝是大体积混凝土施工质量控制的关键之一，其施工的重点难点之一就是如何有效地控制混凝土温度变形裂缝的发展，从而提高混凝土的抗渗、抗裂、耐久性等性能。因而控制施工期间大体积混凝土内外温度差值，防止因混凝土内外温差过大而产生温度应变裂缝，显得尤为重要。

2、大体积混凝土温度控理论分析

大体积混凝土温度控制是确保大体积混凝土不产生微裂缝的主要因素，它必须由混凝土配合比设计、温度控制计算、混凝土测温以及混凝土的覆盖保温、养护等技术手段和措施才能实现。在绝热条件下，混凝土的最高温度是浇筑温度与水泥水化热温度的总和。但在实际施工中，混凝土与外界环境之间存在热量交换，故混凝土内部最高温度由浇筑温度、水泥水化热温度和混凝土在浇筑过程中散热温度三部分组成，如下图所示。

在施工中，我们主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范的要求，即通过合理措施有效地控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内外温度差≤25℃。经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下：

1、混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升。

2、合理有效的保温措施可以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是大体积混凝土温度控制的关键因素之一。

3、环境温度过低，增加混凝土拌和温度，从而能有效地控制混凝土入模温度，是大体积混凝土温控关键因素之一。

3、大体积混凝土温度控制措施

通过对大体积混凝土温度控制理论分析，有效混凝土内外温差的主要措施如下：

1、由于普通水泥水化热高，应选用低水化热42.5矿渣硅酸盐水泥，降低水泥水化热能，减少混凝土绝对温升.

2、在混凝土中应掺加NF-AII外加剂，防止早期混凝土温度应力过大产生应变裂缝。另外，在满足设计标号和坍落度的条件下，尽可能减少水泥用量，减少水化热，降低混凝土的绝对温升。

3、采用对砼原材料进行加热，以提高砼的入模温度。

4、采用合理有效的保温措施。考虑为了使底板混凝土表面与环境冷空气之间形成一个温差过度区，防止混凝土内部温度与表面温度出现过大温度差值，采用在砼表面覆盖一层塑料薄膜，一层土工布的保温保湿措施。

5、采用系统的管理机制，有效控制，确保各项温控技术措施有效落实，施工中将保温措施和控制温度编制成册，下发至混凝土搅拌站和施工管理人员，要求严格按措施进行施工控制。

4、大体积混凝土热工计算

A、简述

本工程基础底板厚达1400，采用C35、P6抗渗混凝土，面积791m2。本节除进行必要的热工计算及抗裂度验算外，还将根据结论进行进一步的措施，以确保底板混凝土浇筑质量，满足抗渗要求。

B、计算参数取定

参考混凝土配合比为水泥：430Kg，粉煤灰76 Kg，砂651Kg，石子1047Kg，水173Kg，NF-AII外加剂（施工时将根据实验确定）。根据混凝土的温度变化曲线，新浇混凝土在第三天水化热引起的混凝土内部温度最高，其温差应力较大，因此，以龄期d=3天为计算参数。

C、热工计算

a、砼浇筑后三天的绝热温升：

根据砼温度变化曲线以及以往工程测温记录可知砼浇筑三天后其温度最高，所以计算以龄期T=3天计算。

Tｉ=WCQ/Cρ×0.83+F A/50

=430×335÷2400×0.83+60/50

=51.1℃

其中：Q为425#矿渣水泥的发热量335KJ/Kg

b、砼内最高温度：

Tmax=Tｊ+Tｉξ=12+51.1×0.8=52.9℃

混凝土的浇筑温度按12℃度计算，基础底板厚度1.4m，降温系数ξ=0.8。

c、砼表面三天后温度

T(b)三天=Tq+4/H2×h′(H—h′)ΔT（三天）

以上式中:

Tq----大气平均温度取13℃

Q-----每公斤水泥的水化热取335kJ/Kg

H-----混凝土的计算厚度（m），H=h+2h′

h------砼的实际厚度1.4m

h′-----砼的虚厚度h′=Kλ/β

T------砼浇筑后至计算时的天数为3天

λ-----砼的导热系数取2.33 W/MK

K------计算折减系数，取0.666;

β-----模板及保温层的传热系数（W/M2K）

β值是与δi、λi、βq有关的模板及保温层的传热系数(保温材料考虑一层塑

料布，一层彩条布，两层草帘子δi=0.03m、λi = W/MK)

β=1/（Σδi/λi +1/βq）=0.775

h′=Kλ/β=0.666×2.33÷2.5=2

H=h+2h′=2.3+2×2=6.3

βq--空气传热系数，取23W/M2K

ΔT（三天）--是龄期t=3天时，混凝土内最高温度与外界气温之差（℃）

ΔT（三天）= Tmax-Tq=50.2+4.3=54.5℃

T（b）(三天)=13+4÷6.32×2×(6.3-2)×54.5

=60.4℃

d、砼内外温差：

砼表面与内部温差：

T（3）=Tmax-T(b)(三天)=60.4-52.9=8.5℃＜25℃

因此保温层内温度与混凝土表面温度差小于25℃，满足要求。

(2)混凝土综合蓄热法热工计算

混凝土养护采用综合蓄热法养护，一层塑料布、一层彩条布、两层草帘子。

草帘子保温材料的热工参数：

导热系数λ1=0.15w/mk 厚度：δi=25mm

保温层总传热系数k

k=3.6/(0.04+Σδi/λi)=9.05 KJ/m2.h.k

A．冷却时间及平均温度计算

气温条件与参数：

施工早期前三天平均气温T m，a =13℃；结构表面系数M=6.2m-1；保温层总传热系数K=9.05 KJ/m2.h.k；矿渣硅酸盐水泥用量m ce=400kg/m3；水泥积累最终总放热