大体积混凝土内部温度控制的一般措施
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【摘要】由于混凝土的传热性能差，结构内部热量不易散发，形成内外温差，导致混凝土发生应变，另一方面结构物的约束会阻止这种应变，产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时就会产生温度裂缝，而且还会因水化热温升过高导致混凝土后期强度的明显损失。混凝土浇筑凝结后，温度迅速上升，一般在3―5d达到峰值，而控制混凝土温度峰值所采取的手段主要是从设计和原材料两个方面人手，施工过程采用辅助控制为辅的原则。
由于混凝土的传热性能差，结构内部热量不易散发，形成内外温差，导致混凝土发生应变，另一方面结构物的约束会阻止这种应变，产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时就会产生温度裂缝，而且还会因水化热温升过高导致混凝土后期强度的明显损失。混凝土浇筑凝结后，温度迅速上升，一般在3―5d达到峰值，而控制混凝土温度峰值所采取的手段主要是从设计和原材料两个方面人手，施工过程采用辅助控制为辅的原则。
1 设计措施。
1.1 大体积混凝土的强度等级在设计时宜在C20～C35范围内选用，利用后期强度R60。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级设计选择有日趋增高的趋势，出现C40～C55等高强混凝土。设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30t以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。对于竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
1.2 大体积混凝土基础在设计时除了应满足承载力和构造要求外，还应增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径8～14的钢筋和间距在100-150mm比较合理的。
1.3 面积较大的基础及其他筏式基础、箱式基础不应设置永久变形缝(沉降缝、温度伸缩缝)及竖向施工缝。
1.4 大体积混凝土工程在施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值，按照规范的要求，内外温差不超过25℃。
2 材料措施。
混凝土原材料的质量应满足国家颁发或部颁发的水泥、混合材 料、砂石骨料和外加剂的质量标准。必须对原材料的质量进行检测与控制，并建立一套科学的质量管理方法。对原材料进行 检测的目的是检查原材料的质量是否符合标准，并根据检测结 果调整混凝土配合比和改善生产工艺，评定原材料的生产控制水平。
2.1 为了减少水泥用量，降低混凝土浇筑块体的温度升高，可利用混凝土60d后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。
2.2 采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是大体积混凝土配合比选择的特殊性。强度等级在C20～C35的范围内选用，水泥用量最好不超过380kg／m3。
用加粉煤灰和矿粉来提高混凝土的和易性，改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。通常掺合料的掺加量为水泥用量的15％―30％，可以达到降低水化热10％―20％。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0．25％的木钙减水剂后，不仅使混凝上工作性能有了明显的改善，同时又减少10％拌和用水，节约10％左右的水泥，延缓水泥的水化时间，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂，反之凝结时间过早，将影响混凝土浇筑面的粘结，易出现层间缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝，宜掺加膨胀剂。常用的膨胀剂有UEA，EAS等型号。
2.3 混凝土浇筑施工的措施。混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出料温度等方面的要求，并应符合下列规定：
2.3.1 当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施。
2.3.2 搅拌用水可采用冰水，深井水等降低混凝土的出料温度。
2.3.3 在夏季对浇筑完成后的混凝土表面进行蓄水降温和遮阳降温。
2.3.4 对于一次性浇筑量较大的混凝土构件，在浇筑方案安排中尽量采用“后浇缝”和“跳仓打”等施工安排，缩小一次性浇筑的面积数量和混凝土浇筑量，以此来控制施工期间的较大温差及收缩应力。
2.4 混凝土浇筑完成后的措施。混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：
2.4.1 保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。
2.4.2 保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。
2.4.3 在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。
2.4.4 塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
2.4.5 对标高在±0.000以下部位的混凝土，只要条件具备应该及时进行回填土工作；而对±0.000以上的部位混凝土应及时加以覆盖，切记不要让混凝土长期暴露在风吹日晒的环境中。
温度控制的具体措施常从混凝土的减热和散热两方面着手。所谓减热就是减少混凝土内部的发热量，如减少水泥用量、采用低热水泥、降低混凝土的拌和出机温度，以降低入仓浇筑温度T p 等。所谓散热就是采取各种措施，加速热量的散发，在混凝土温升期采取人工冷却降低其最高温升，当到达最高温度后，采取人工冷却措施，缩短降温冷却期，将混凝土块内的温度尽快地降到灌浆温度，以便进行接缝灌浆。
参考文献：
[1]宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.
[2]张厚先.建筑施工技术.北京：机械工业出版社,2004.
[3]吴纪宁.建筑工程特殊施工与加固技术.北京：机械工业出版社.2008