【摘要】：本文通過工程實例，對大體積混凝土施工技術進行了探討，通過混凝土熱工計算，確定大體積混凝土的養護方法，并在實施過程中進行溫度測量及監控措施，對工程施工具有一定的指導意義。
　　【關鍵詞】:大體積混凝土、熱工計算、測溫措施
　　深圳某工程位于福田中心區，是集科研辦公、酒店及商業為一體的超高層建筑群。建筑高度為199.6m，地下三層，底板結構厚度800mm，電梯井大承臺厚度3.0m，地下室底板混凝土強度等級：C30P8UEA+10%纖維。
　　一、施工準備：
　　1.1、根據地質勘查報告和設計圖紙要求，場地地下水對混凝土具弱腐蝕性，要求與土壤接觸構件的混凝土按《工業建筑防腐蝕設計規范GB50046》、《建筑防腐工程施工及驗收規范GB50212》進行防護，并采用強度等級≥42.5Mpa的普通硅酸鹽水泥，水灰比≤0.45，水泥用量≥300Kg／m3。
　　1.2、混凝土配合比在施工前提前一個月向混凝土供應商申請，申請配合比時，需提供有關混凝土施工部位、強度等級、抗滲等級、水泥、石子、砂、外加劑以及混凝土坍落度、初凝、終凝時間等性能要求。混凝土配合比通知單要工地技術部門按實際施工需要出具的技術通知單為準。
　　1.3、在混凝土施工前，掌握好天氣的變化情況，材料部準備好防雨布，以防天氣不測下雨，及時防護。
　　1.4、認真檢查預埋件的規格、數量、安裝位置，是否與設計相符。水、電預留、預埋，必須及時與鋼筋綁扎協調穿插進行，不能任意割斷鋼筋，水、電預留、預埋工作完成后，水電主管工程師要組織驗收，作好隱蔽驗收記錄。
　　二、大體積混凝土澆筑施工：
　　2.1、底板及承臺混凝土屬大體積混凝土，主要是控制大體積混凝土水化熱產生的溫度以及因各部位溫度不均勻而產生的溫度裂紋，對大體積混凝土的水化熱溫度進行計算用于指導保溫控制措施。
　　2.2、按設計圖紙要求留置的后澆帶，將地下室底板分成10個區段。
　　2.3、根據施工現場情況以及各個區段底板混凝土方量，每個區段采用3臺HBT80A柴油輸送泵按后澆帶分段澆筑，根據現場具體施工進度情況，合理安排澆筑順序。
　　2.4、因地下室底板混凝土體積較大，電梯井承臺等混凝土厚度較大，為防止混凝土水化熱高，聚集在內部不易散發，使內外形成較大溫差，產生裂縫，采取以下一些技術措施：
　　1）、選用水化熱較低的普通硅酸鹽水泥（P.O水泥），選擇良好的級配骨料，嚴格控制砂、石含泥量。加強振搗密實度，盡量減少水泥用量，使水化熱盡量降低，以利散熱。
　　2）、混凝土要連續澆筑不得出現施工冷縫，要求坍落度16~18cm（在滿足泵送要求的基礎上盡量采用較小值），混凝土供應必須連續，中間不得停歇，以避免冷縫的出現。
　　4）、澆搗時要控制好分層的厚度，加強振搗，避免混凝土的收縮及微裂縫。振搗器的振搗間距按40cm梅花狀振搗，采用自后向前的振搗順序，振搗器垂直插入下層混凝土，使上下兩層混凝土完全融合。平板振搗器一般為25~40秒，移動時應成排依次振搗前進，前后位置和排與排之間的相互搭接為3~5cm。
　　5）、對混凝土振搗中產生的泌水，根據各區段澆筑順序，在合理的部位留設集水坑，混凝土泌水采用人工排除。
　　2.5、考慮電梯井承臺較深，體積較大，需要在承臺中設置測溫孔組，以監控承臺溫度的變化。在其他承臺中間部位也要設置測溫孔，每組三個測溫孔，為保證測量準確，每組測溫孔內要注滿水。每組測溫孔如右圖留置：

　　2.6、測溫孔在混凝土澆筑過程中由專人負責設置，要做好測溫記錄。混凝土澆筑第一天至第五天，每2小時測溫一次；第六天至第十五天，每4小時測溫一次；嚴格控制混凝土內部與表面、表面與大氣的溫度差，溫度差應≤25℃，如溫差過大，要采取相應措施，如加強表面蓄水覆蓋、用溫水養護保溫保濕等。
　　三、大體積混凝土熱工溫度計算：
　　為避免混凝土溫度應力造成混凝土裂紋，對電梯井承臺的表面、內部溫度進行計算與對比，用于指導混凝土養護、保溫措施的選擇，使混凝土內外表面溫差不大于25℃，滿足施工規范要求，確保大體積混凝土的施工質量。混凝土熱工溫度計算根據《建筑施工手冊（第四版）》中的經驗公式進行，以下溫度計算以最大最深的承臺CT3（最大深度為3.0m）為例。
　　3.1、混凝土內部最大絕熱溫升：
　　Th＝（W+KF）Q／Cγ
　　其中：W━━每立方米混凝土水泥用量，根據配合比設計報告確定。計算取值為W＝340kg/m3；
　　F━━混凝土中活性摻合料用量（kg/m3）；
　　K━━摻合料折減系數；粉煤灰取0.25~0.30；
　　Q━━水泥28d水化熱（kJ/kg），查下表取值；
　　水泥品種 水泥強度等級 水化熱（kJ/kg）
　　  3d 7d 28d
　　硅酸鹽水泥 42.5 314 354 375
　　 32.5 250 271 334
　　礦渣水泥 32.5 180 256 334
　　C━━混凝土比熱，取0.97kJ／（kg•℃）；
　　γ━━混凝土密度，根據配合比設計報告確定。計算取值為2400kg/m3。
　　本工程地下室底板混凝土強度等級為C30，采用強度等級為42.5水泥；根據以往經驗，活性摻合料一般為粉煤灰，摻量為水泥用量的15~20%，計算取20%。可以計算Th如下：
　　Th＝（W+KF）Q／Cγ=（340+0.25×0.2×340）×375／（0.97×2400）=57.51℃
　　3.2、混凝土中心最高溫度：
　　T1(t)＝Tj＋ζ(t)•Th
　　其中：T1(t)━━t齡期混凝土中心計算溫度（℃）；
　　Tj━━混凝土入模溫度，取平均氣溫20℃；
　　ζ(t)━━t齡期混凝土降溫系數；按下表取值：
　　澆筑層厚度
　

　　本工程電梯井承臺混凝土最大厚度為3.0m，ζ(t)按最大的0.68取值；可計算出混凝土3天齡期的中心最高溫度T1(3)如下：
　　T1(3)=20+0.68×57.51=59.11℃
　　3.3、混凝土表面溫度：
　　混凝土表面溫度（T2(t)）受外界溫度、養護方法、結構厚度及混凝土本身性能等諸多因素影響，可按下式近似計算：
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h’）ΔT(t)／H2
　　其中：Tq━━大氣環境溫度，取20℃；
　　h’━━混凝土虛厚度，h’＝Kλ／β；
　　K━━計算折減系數，取2/3；
　　λ━━混凝土導熱系數，取2.33W／（m℃）；
　　β━━保溫層傳熱系數，β＝1／（Σδi／λi＋1／βq）；
　　λi━━各種保溫層導熱系數，W／（m℃）；
　　δi━━各種保溫層厚度（m）；
　　βq━━空氣層傳熱系數，取23W／（m2℃）；
　　H━━混凝土計算厚度（m），假定混凝土只向大氣散熱，按單面暴露于空氣中的平板計算，H＝h＋2h’；
　　h━━混凝土實際厚度，取3.0m；
　　ΔT(t)━━混凝土內部最高溫度與外界氣溫之差，即ΔT(t)=T1(t)－Tq；
　　若不采取保溫措施，則：
　　β＝βq＝23W／mK；
　　h’＝Kλ／β＝0.67×2.33／23＝0.068；
　　H＝h＋h’＝3.0＋0.068＝3.068；
　　ΔT(t)＝T1(t)－Tq＝59.11－20＝39.11℃；
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h’）ΔT(t)／H2
　　＝20＋4×0.068×3.0×39.11／3.0682＝23.39℃；
　　混凝土內、表最大溫差為：ΔT’(t)＝Tmax－T2(t)＝59.11－23.39＝35.72℃；
　　顯然混凝土內、表溫差遠大于25℃，應采取保溫措施。擬采用蓄水養護辦法，蓄水厚度要進行驗算。
　　采取蓄水養護措施，蓄水厚度定為100mm，則：
　　水厚度：δ1＝0.1m；水導熱系數為：λ1＝0.58W／mK；
　　β＝1／（Σδi／λi＋1／βq）=4.631；h’＝Kλ／β＝0.67×2.33／4.631＝0.338；
　　H＝h＋h’＝3.0＋0.338＝3.338；ΔT(t)＝Tmax－20＝59.11－20＝39.11℃；
　　T2(t)＝Tq＋4h’（H－h’）ΔT(t)／H2＝20＋4×0.338×3.0×39.11／3.3382＝34.24℃；
　　則混凝土內、表最大溫差為：
　　ΔT’(t)＝Tmax－Tb(t)＝59.11－34.24＝24.87℃；
　　從上述計算可知，采取蓄水100mm保溫及養護措施，可以使混凝土內、表最大溫差小于規范允許值，避免溫度裂縫的產生。
　　3.4、地下室底板各部位保溫養護蓄水厚度：
　　可以將不同厚度的底板及承臺部位保溫養護蓄水厚度計算出來，列表如下：
　

　　通過上述計算可知，地下室底板及承臺蓄水100mm保溫養護即可滿足溫度控制求。
　　四、混凝土養護：
　　4.1、地下室底板采用蓄水養護，蓄水養護厚度為100mm。抗滲混凝土養護時間不少于14天。
　　4.2、地下水外墻、上述核心筒外墻達到脫模強度（5MPa）后，可松動模板對拉螺栓，使墻體表面與模板之間形成2~3mm的縫隙，雙面帶模噴淋養護時間不少于7天；拆除模板后，全面覆蓋塑料薄膜緊貼墻體表面，連續淋水養護14天后去掉薄膜轉入自然養護。
　　4.3、底板與承臺等大體積混凝土，在覆蓋養護期間要進行測溫，并作好記錄，隨時觀察混凝土構件內外溫差。待水泥硬化熱高峰期過后（溫差不大于25℃）可不用蓄水，進行自然保護，由專人負責澆水，養護期不得少于14晝夜。
　　4.4、混凝土養護指派專人負責，管理人員要加強監督。一般構件養護時間為7天以上，有抗滲要求和補償收縮混凝土的構件養護時間不小于14天。
　　五、混凝土試驗要求：
　　5.1、本工程全部使用商品混凝土，在混凝土施工前1個月向混凝土供應商申請配合比報告。混凝土配合比報告、水泥出廠合格證及試驗報告以及其他原材料試驗報告，在混凝土澆筑前需提前送至技術部，報監理等有關人員審核，無誤后方可澆筑。
　　5.2、由于使用泵送混凝土，坍落度要求160~180mm，底板、承臺、地梁混凝土初凝時間為8~10小時，終凝時間為10~12小時。
　　5.3、現場試驗人員要經常不定量抽測混凝土的坍落度，并作好記錄，如出現異常，及時通知技術部與混凝土供應商等有關人員聯系、處理。
　　六、結束語：
　　本工程地下室底板大體積混凝土施工工期為2個月，期間經歷深圳氣溫較低的季節，溫度記錄顯示，電梯井承臺實際最高溫度為65℃，比理論計算值高5℃左右；出現時間為澆筑完成后60~78小時之間，與理論上3天情況比較接近。在現場施工過程中，底板采用覆蓋麻袋或草袋并蓄水100mm左右進行養護。工程底板澆筑完畢已有2月有余，目前未發現底板出現裂縫的情況，效果良好。