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大体积混凝土工程的温控及抗裂施工技术 C on s t r u c t i o n T e c h n o l o g y f or T e mp e r a t u r e C on t r o l a n d An t i — Cr a c k i n Ma s s C on c r e t e Wor k s 郭建光 中国水电南方建设投资有限公司 深圳 5 1 8 0 2 9 摘要：为了控制基础底板大体积混凝土的温升及开裂，在预拌混凝土中掺入了优质粉煤灰、高效减水剂、膨胀剂、聚 丙烯纤维 ，并在基础底板 中预埋制冷设施 与温度监测 系统 ，全 方位确保 了该工程 大体积混凝土 的施工质量。在工程顺 利 完竣后 ，分析了本工程混凝土温控及抗裂的影响因素 ，可供参考。 关键词：大体积混凝土 温度控制 抗裂 施工技术 中图分类号 ：T U 7 5 5 ．7 文献标识码 ：B 文章编号：1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 1 2 - 1 0 8 8 — 0 3 深圳市某大厦是外 国企业投资、集办公和商场于一体 的综合建筑 ，总建筑面积为1 9 1 8 4 2 m 。其 中地下室5层 为停车库 ，地上部分由主楼及裙楼组成 ，主楼共5 1层 ，建 筑高度为2 3 5 m，裙楼5层 ，建筑高度 为2 2 m。主楼基础 底板最小厚度为3 m，最大厚度为7 m，混凝土强度等级为 C 4 0 ，抗渗等级P 1 0 ，混凝土浇筑总量约为1 0 6 2 3 m 。由于 基础底板特别厚大 ，如何确保大体积混凝土施工质量成为 焦点 。 1 配合 比设定 施工 前 ，我们 严格 按 照实 际施 工条件 ，并考虑 环 境温度 因素 ，进行 了多种配合 比混凝土 的试配工作 ，最 后优选 出的混凝土配合 比为 ：水泥 ： 水 ： 粉煤灰 ： 砂 ： 碎 石 ：复合 高效减 水剂 ： 复 合膨胀 剂 ：聚丙 烯纤 维 = 3 1 0： 1 6 0： 1 5 0： 7 0 8： 1 0 9 5： 9 ： 9： 0 ． 4。该组 配合 b L U E 凝土拌合物坍落度为1 9 O mm，泌水量5 ． 2 L ／ m ，6 0 d 龄期 的立方体抗压强度5 1 ． 6 MP a ，抗渗等级为P 1 0 。能够满足泵 送施工和设计要求。 2温度控 制技术 考虑到深圳地处亚热带海洋性气候区域 ，底板施工 日 期选择在冬季，气温为1 5。 C 左右。考虑到混凝土中水泥的 水化过程将产生大量的水化热 ，混凝土结构内部温度可达 5 0。 c，甚至更高 。内外温差将引起很大的温度应力和温 度变形 ，使混凝土开裂、变形，甚至 “ 烧坏”，所以，温 作者简介 ：郭建光 ( 1 9 7 5 一 )，男，本科，工程师。 通讯地址 ：广东省深圳市福田区上步北路2 0 0 9 号笔架山伊岚花园 1 栋1 0 1 0 室 ( 5 1 8 0 2 9 )。 收稿 日期 ：2 0 1 3 — 0 9 — 2 1 I o 8 8 I 建 筑 施 工第 3 5 卷第 1 2 期 度控制是大体积混凝土施工质量的关键技术之一。 从原材料选择的角度 ，本工程选用了低热的矿渣硅酸 盐水泥 ，经检验，该水泥3 d 的水化热2 2 0 k J ／ k g，7 d的水化 热2 5 5 k J ／ k g ，水泥 的铝酸三钙含量为6 ％；并采用了较大掺 量的粉煤灰。 从搅拌工艺上 ，混凝土入模温度不能超过2 5。 c，要求 商品混凝土公司采用经过冷却处理的原材料 ，运输车储运 混凝土前用冷水冲洗降温，并在运输车顶设置冷水湿润棉 纱隔热层，尽可能避开 白天的高温时段运送混凝土。 在制冷系统和养护制度上 ，沿厚度方向 ，每隔2 m设 置1层冷却管 ，冷却管为钢管， 分别设置进水和出水 口； 采取混凝土底板顶部蓄水养护。 3温度测试技术 本工程采用美国达拉斯公司产的B S 1 8 B 2 0 数字温度传 感器进行温度实时监控 ，该仪器可 以测 出一 5 5。 C～1 2 5。 c的 温度范围，分辨率为0 ． 1 。 c ，且具有标定修正功能、多重保 护、隔离设计、抗干扰能力强的特点 ，能够保证检测的准 确性和连续性。 温度测点布置的原则 ：平面位置，每隔1 m布置1个测 点 ：厚度方向，每1 m的厚度布置1个测点 ，混凝土浇筑初 期 ，每1 h 测温 1次，持续到降温过程 中温差峰值 出现：此 后逐渐延长测温时间。当混凝土内部最高温度与表层最低 温度之差超过2 0 K 时 ，即采取严格的降温措施。 4施工过程与效果 施工之前 ，要确定大体积混凝土施工流 向及混凝土浇 筑 时的泵管布置 ，以后浇带为界进行浇筑 ，并保证混凝土 连续浇筑，以避免产生冷缝 ，确保施工质量。 由于本次大体积混凝土施工一次性浇筑量大，混凝土 郭建光 大体积混凝土工程 的温控及抗裂施工技术 浇筑采用斜面分层的浇筑方法 ，能较好地适应泵送工艺 ， 提高泵送效率 ，保证 了上下层混凝土不超过初凝 时间 ，一 次性连续浇筑完成。 温度监测表明 ，混凝土内部温度梯度 的分布 ，以中间 温度最高，上面的温度 高于下面 的温度。浇筑完成之后的 第3 天，混凝土 内部最高温度达4 9 ． 2 。 C，第8 天 ，混凝土内 温度降至4 0。 c 。各测点里表温差最大值为2 2 ． 4 K。降温阶 段 ，温度梯度比较平缓，降温速率为2 ．0 K ／ d 以内。 至养 护结束 ，混凝 土外表面一直未 出现可见裂缝。 施工 同期制作的混凝土试块 ，6 0 d 龄期时的立 方体 强度为 4 7 ． 2 MP a ， 抗 渗等级为P 1 0 。钻取板体芯样的轴心抗压 强度 值 为3 7 ． 8 MP a 。在力学性能测试之后的混凝土碎块表面发 现，聚丙烯纤维基本分散均匀 ，无结团现象。从上述数据 可见 ，混凝土强度和抗渗等级符合设计要求。 5 分析 5 ． 1 粉煤灰 的作用 粉煤灰 是一种人工火 山灰质 混合材料 ，当以粉状 及 水存在时，能在 常温条件下 ，与氢氧化钙发生化学反应 ， 生成具 有水硬胶凝性能 的化合 物 ，成 为一种增加 强度材 料 。在混凝 土 中掺加优质粉煤灰具有 以下优点 ：节约 水泥 ，减少用水量 ，提高混凝土坍落度、增强混凝土可泵 性 ，减少混凝土的徐变 ；减少水化热和热能膨胀性、提高 混凝土抗 渗能力。上述优点都有利于保证本工程大体积混 凝土的施工质量。 5 ． 2 复合高效减水剂 本工程所用 的复合 高效减水剂兼具 有缓凝 和减水功 能。缓凝的功能能够延缓水化热的释放，降低水化热放热 峰值 ，使混凝土水化热释放趋于平缓 ，避免中心部位混凝 土温度急剧上升导致温差增大。减水功能 ，则在一定程度 保证 了混凝土的流动性能 ，以实现泵送施工。 5 ． 3 复合膨 胀剂 本工程所用的复合膨胀剂包含氧化钙和氧化镁 ，氧化 钙水化产物氢氧化钙的膨胀发生在浇筑之后 的早期阶段 ， 一 般是7 d 左右。氧化镁的水化过程相对 比较缓慢，水化早 期的氢氧化镁晶体很细小 ，晶体的吸水肿胀力是水泥石膨 胀 的主要动力 ，随着晶体的长大 ，晶体 的结晶生长压力转 变为膨胀 的主要动力。氢氧化镁晶体 的膨胀主要发生在新 拌混凝土的降温收缩阶段 ，一般是7 ～ 9 0 d 期间 ，以后逐渐 趋于稳定 。 由此可见 ，复合膨胀剂在新拌 混凝土 的升温 阶段和降温阶段 ，都发挥了膨胀作用 ，补偿混凝土 的收缩 变形，提高混凝土 自身的抗裂能力。 5 ． 4 聚丙烯纤维 本工程所用的高强聚丙烯束状单丝纤维 ，经特殊的表 面处理技术 ，确保了纤维在混凝土 中具有分散性及与水泥 基体的握裹力。聚丙烯纤维提高 了混凝土的韧性 ，阻碍 了 混凝土早期裂缝的产生与延伸、扩展。 5 ． 5 温度控制、制冷系统和养护制度 本工程应用的B s 1 8 B 2 0 数字温度传感器能够持续动态 测温 ，； 隹确可靠 ，并在温度超出限定值时 自动报警。确保 隐患现象被及时察觉，并有利于及时采取相应措施。 预埋在底板中的冷却管 ，在混凝士温升期间和较高温 度期间，一直进行着水循环 ，确保 了混凝土内部热量及时 排出去，大大地降低 了混凝土的温度和表里温差。 底板混凝土浇筑完成 之后第2 天 ，底板上表面注水 ， 深2 0 mm左右 ，持续保持1 0 d，直至混凝土内部最高温度 低于4 0。 c、表里温差低于2 0 K ，接下来采取覆盖湿润麻布 养护。该措施也有利于混凝土板表层的抗裂。 6 结论 通过本工程的实践 ，可以得出以下结论 ． ( a) 对提高混凝土流动性起主要作用的是 ：优质粉煤 灰和复合高效减水剂 ，该两种原材料确保了混凝 土的可泵 性。 ( b) 对降低混凝土温升起主要作用的是：矿渣硅酸盐 水泥 、优质粉煤灰 以及原材料的冷却工艺、预埋在底板 中 的制冷系统。上述原材料、工艺和设备 ，降低了混凝土的 水化热，减缓 了混凝土水化过程的温度升高速度 ，降低 了 混凝土底板的里表温差。 ( C)对提高混凝土抗裂性能起主要作用的是 ：聚丙 烯纤维、复合膨胀剂和前述降热措施。其中 ：纵横交错的 纤维围绕穿插在混凝土基体之中，延缓 了裂缝 的产生与扩 展 ：复合膨胀剂在很大程度上补偿 了混凝土的收缩，减小 了混凝土中的由于收缩产生的拉伸应力；前述降热措施 ， 减小了混凝土不均匀热胀效应。 ( d)性能先进的B S 1 8 B 2 0 数字温度传感器确保了温度 测试的智能化和精； 隹化 ，其预警功能使超常温度、表里温 度差能够被及时觉察。 [ 1 ] 王金生． 控制大体积混凝土水化热危害的原材料选择及工艺措施[J ] ． 铁道建筑， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 4 4 — 1 4 5 ． 【 2 】刘建忠，孙伟， 缪昌文等． 超高强混凝土用低水胶比浆体的水化热 研究[ J ] ． 建筑材料学报， 2 0 1 0 ( 2 ) ： 1 3 9 — 1 4 2 ． [ 3 ] 杨斌． 大掺量粉煤灰高性能混凝土的试验研究[ J ] ． 建筑施工， 2 0 0 7 ( 1 2 ) ： 9 5卜9 5 2． [ 4 ]林明亮， 党月海， 林巧芳，等 “ 大掺量粉煤灰膨胀剂” 拌制抗裂混凝土 技术在华能玉环电厂工程中的应用[ J ] ． 建筑施工， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 1 9 9 — 1 2 0 ． [ 5 ] 陈昌礼， 陈学茂． 氧化镁膨胀剂及其在大体积混凝土中的应用[ J ] ． 新型建筑材料，2 0 0 7 ( 4 ) ： 6 O 一 6 4 ． 2 0 1 3 -1 2 B u i l d i n g C 。 n s t r u c t i 。 n I 1 0 8 9