混凝土结构温控防裂施工方法 祖栋

混凝土结构温控防裂施工方法祖栋

摘要：混凝土结构温控防裂施工方法，包括：⑴在大体积混凝土浇筑块体的表

面布置温度探头，测量大体积混凝土浇筑块体的内外温差、降温速度及环境温度；

⑵基于所得测量结果，建立温控施工方案的计算模型；⑶采集包括施工现场参数，输入所得计算模型，进行温控仿真计算；⑷将步骤⑶所得温控仿真计算结果与预

设辅助专家系统进行比较，当步骤⑶所得温控仿真计算结果与预设辅助专家系统

不匹配时，多次返回步骤⑵调整相应参数，对根据经验预设的混凝土温控防裂施

工方案进行优化，直至得到混凝土温控防裂的最优施工方案。该混凝土结构温控

防裂施工方法，可以实现混凝土不易裂缝、防裂可靠性高和防裂通用性好的优点。

关键词：混凝土结构温控防裂；施工方法

背景技术

当前，我国正处在基础设施建设的一个高潮阶段，各地区正在规划和建设一

批重大工程项目，其中已出现以及可能出现许多热点问题，它们直接关系着工程

的效益发挥，并影响国家经济和社会的长远发展。在这些热点问题中，混凝土结

构开裂既是一个老问题，也是一个颇受各方关注的新技术课题。自从混凝土材料

出现以来，裂缝普遍存在于各类混凝土结构中，比如大坝、桥梁、隧洞衬砌、水闸、泵站、地涵、港工、基础等。

混凝土开裂原因与材料性质、环境条件、结构特点、施工过程等很多因素紧

密相关，其中除了环境条件以外，其它因素都是可以人为控制的。我国的大部分

地区自然环境条件较差，属于大陆干旱性气候，降雨量少，日照强，昼夜温差大，某些区域的昼夜温差达到20℃以上。近年来，随着全球变暖的影响，极端气候很

有可能出现的频率越来越高。这样的环境条件对混凝土工程施工而言可谓相当恶劣，因此，采用合适的防裂方法对混凝土工程结构非常重要。除了环境因素的影

响外，现在各种新材料和新的施工方法、施工工艺不断地应用到混凝土结构工程

建设中，比如发热量大的高性能混凝土、流动性高的泵送混凝土等，这些新材料

和新技术的使用在带来进步的同时，也对混凝土的开裂产生了新的不利影响。因此，混凝土的裂缝问题也引起学术界和工程界越来越多的关注，且仍然没有得到

很好解决。

对于裂缝的预防和控制，人们可以从不同的方面采用相应的措施。材料研究

部门通常在保证混凝土材料强度、耐久性、防渗性和抗冻性等要求的前提下，调

整混凝土各成分掺量，比如减少水泥用量，掺入矿渣或粉煤灰，从而降低水化热

温升；或掺入氧化镁等外加剂，减小混凝土的自身体积收缩等。

现有技术中还存在混凝土易裂缝、防裂可靠性低和防裂通用性差等缺陷。

技术方案

针对上述问题，提出一种混凝土结构温控防裂施工方法，以实现防裂可靠性

高和防裂通用性好的优点。

为实现上述目的，技术方案是：一种混凝土结构温控防裂施工方法，主要包括：

⑴在大体积混凝土浇筑块体的表面布置温度探头，测量大体积混凝土浇筑块

体的内外温差、降温速度及环境温度；

⑵基于步骤⑴的测量结果，建立温控施工方案的计算模型；

⑶采集包括冷却水管信息、浇注层信息和环境温度信息的施工现场参数，输

入步骤⑵所得计算模型，进行温控仿真计算；

⑷将步骤⑶所得温控仿真计算结果与预设辅助专家系统进行比较，当步骤⑶

所得温控仿真计算结果与预设辅助专家系统不匹配时，多次返回步骤⑵调整相应

参数，对根据经验预设的混凝土温控防裂施工方案进行优化，直至得到混凝土温

控防裂的最优施工方案。

进一步地，步骤⑴具体包括：

①温度探头的布置范围，以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，在测温区内温度测试点呈平面布置；当所选混凝土浇筑块体为长方体时，选取该长方体较短的对称轴线；

②在测温区内，根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定温度探头的位置；

③在基础平面半条对称轴线上，温度测试点(即温度探头安装位置)的点位不

宜少于4处；

④沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于5点；

⑤保温养护效果及环境温度测试点(即温度探头安装位置)数量，应根据具体

需要确定；

⑥凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处

的温度为准；混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处温度为准。

进一步地，步骤⑴具体还包括：

测温元件的选择应符合下列规定：测温元件的测温误差应不大于0.3℃，测

温元件安装前，必须在浸水24h后，按上述①-⑥的要求进行筛选。

进一步地，步骤⑴具体还包括：

测温元件的安装及保护应符合下列规定：

测温元件安装位置应准确，固定牢固，并与结构钢筋及固定架金属体绝热；

测温元件的引出线应集中布置，并加以保护；

混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线.振捣时，振捣

器不得触及测温元件及其引出线。

进一步地，步骤⑴具体还包括：

温度监控方案，即：

温度测试采用精度较高的自动建筑电子测温仪(分辨率0.1℃)，对温度数据进

行实时采集、监控，监控参数包括混凝土入模温度、混凝土内部温度及环境温度；

根据大体积混凝土早期升温较快，后期降温较慢的特点，采用先频后疏的测

温方案；具体测温频率为前4天每2h测温一次，5～8天内每4h测温一次，9～

13天内每6h测温一次，14天后每12h测温一次，基础底板混凝土温度基本稳定

后停止监控。

进一步地，步骤⑵具体包括：

应用开发的混凝土结构温控防裂施工专家系统，对混凝土结构进行有限元建模，有限元模型的建立主要是通过建立超单元的方法进行。

进一步地，在步骤⑶中，在所述施工现场参数中，冷却水管信息包括水管布

设间距、水管内半径、放热系数、导热系数、通水温度和通水时间，浇筑层信息

包括浇筑层浇筑范围即浇筑厚度、浇筑时间、浇筑温度；

获取环境温度信息的操作，包括：通过高端设备获取精确的绝热温升曲线、