中国石油天然气第一建设有限公司 河南洛阳 471000
摘要：本文以某工程实体为例，进行了大体积混凝土内部绝热温升计算分析，提出了混凝土降温措施和注意事项，以及混凝土的具体养护要求，以有效保证混凝土工程的实体质量。
关键词：大体积；混凝土；降温；养护
1 工程概况
1.工程概述
±800千伏换流站工程GIS设备基础位于1000千伏继电器小室与主控楼之间，GIS设备基础长219.6255m，宽22.3300m，GIS设备基础场地标高±0.00m相当于绝对标高+2.75m，基础设计使用年限为50年，结构的安全等级为二级。垫层混凝土采用C15，基础混凝土采用C30，后浇带混凝土等级C40。钢筋采用HPB300级、HRB400级钢筋，每块筏板内的主筋至少有一根与接地网连接。露出地面部分的基础采用清水混凝土施工，外露部位阳角采取倒角，倒角半径35mm。
2.工程特点
（1）质量要求高：工程质量符合施工及验收规范要求，符合设计要求，实现零缺陷移交。工程质量评定为优良，分项工程合格率100%，争创国优金奖。
（2）GIS设备基础长219.6255米，宽约22.3米，下层大板厚度为0.8米，按一般混凝土进行施工；
（3）GIS设备基础上层支墩厚度1.11米，因温度缝、电缆沟等的设置，单块最大几何尺寸8.8375米*10.1米*1.11米（厚），执行大体积混凝土专项方案。根据以往的施工经验，在大体积混凝土养护过程中采取强制或不均匀的冷却降温措施，管理不善易使大体积混凝土产生贯穿性裂缝。故在本工程中，采用在商品混凝土搅拌站进行原材料降温处理和效果明显的保温保湿覆盖养护措施。
（4）外露基础混凝土需按清水混凝土标准施工。
（5）基础预埋件多，且位置偏差精度要求高，施工较为困难。
（6）基础顶面平整度要求高，表面不能出现积水现象，施工过程中表面平整度控制较为困难。
2 以该工程实体为例，进行大体积混凝土内部绝热温升计算分析
根据配合比报告(PT16050102)及上表计算可知：k1≈0.955，k2≈0.888
K=k1+k2-1=0.843
Q=kQ0=0.843×391.4=329.9502（kJ/kg）式中：
Q----胶凝材料水化热总量（kJ/kg）
k-----不同掺量掺和料水化热调整系数
3.T(t)=WQ(1-e-mt)/Cρ=361.9×329.9502×(1-2.718-0.4×3)÷(0.98×2480)=34.33℃
式中：
T(t)----龄期为t时，混凝土的绝热温升（℃）
W-----每立方米混凝土的胶凝材料用量（kg/m3）
C-----混凝土比热容，本工程取0.98kJ/（kg.℃）
ρ----混凝土的质量密度，本工程取2480kg/m3
m----与水泥品种、浇筑温度等有关的系数，本工程取0.4t-----龄期（d）
4.混凝土收缩的相对变形和中心计算温度
（1）εy（t）=εy0(1-e-0.01t).M1.M2.M3……M11=1.68×10-5
式中：
εy（t）——龄期为t时，混凝土收缩引起的相对变形值
εy0————在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值，取4.0×10-4
M1.M2.M3……M11——混凝土收缩值不同条件影响修正系数，
3 混凝土降温措施
1.原材料选用
（1）选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等。
（2）使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
（3）选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。以降低混凝土拌合物的入模温度。
（4）控制大体积混凝土的施工质量的一个关键环节就是要控制混凝土的内外温差，使内外温差值不大于25℃，避免混凝土因温差应力而裂缝。当混凝土内部温度因水化热而升高时，其内外温差将增大，如何减小内外温差，从理论上讲，可采取两种措施：一种是降低混凝土内部温度；另一种是提高混凝土表面温度。介于此，我们在混凝土的配合比优化设计、浇筑程序严格控制和浇筑完成后的良好保温等施工措施后还考虑预埋循环水管，以更好的保证混凝土施工质量。
2.冷却循环水管降温
（1）循环冷却水管的制作与安装：取普通薄壁的DN25镀锌钢管，焊接连通成循环体。所有钢管焊口要求焊接饱满，无缝隙，避免浇筑砼过程中砂浆渗入管内堵塞。在砼浇筑前进行试水，检查冷却水管焊口的密实性。冷却水管预埋在基础底板砼约1/2高内部，按一排布置，冷却水管设置在底板砼中间，最外侧降温冷却管离混凝土周边缘1米，引排水管延伸至砼壁外侧并设置闸阀。
（2）混凝土浇筑前，为防止混凝土等异物进入冷却水管中，在管的上口戴上管帽进行封堵。
4 混凝土养护
1.砼里表温差控制
（1）保温养护是大体积混凝土的关键环节。保温养护的主要目的，一是通过减少混凝土表面的热扩散，从而降低大体积混凝土浇筑体的里表温差值，降低混凝土浇筑体的自约束力；其次是降低大体积混凝土浇筑体的降温速率，延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土承受外约束力时的抗裂能力，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温度和防风条件，使混凝土在适宜的温度和湿度环境下养护。
（2）对混凝土的中心、表面、环境等采取24小时连续温度监测，当里表温差大于20℃时，采取混凝土防开裂措施；当基础内外温差小于20℃，为了保证混凝土的施工质量，在混凝土浇筑后，派专人对混凝土表面进行喷雾处理，并指定专人负责覆盖保温养护措施。
2.裂缝控制
基础产生裂缝主要是降温和收缩引起的，任意降温差（水化热温差加上当量温差）均可分解为平均降温和非均匀降温差；前者引起外约束，是导致产生贯穿性裂缝的主因；后者引起自约束，导致产生表面裂缝。因此，重要的是控制好两者的降温差，减少和避免裂缝的开展。非均匀降温差一般都采取控制混凝土里表温差在25℃以内。在一般情况下，现浇大体积混凝土在升温阶段出现裂缝的可能性较小，在降温阶段，如平均降温差，则早期出现裂缝的可能性较大。用赶浆法进行施工，可以保证混凝土的密实性；用二次振捣工艺，减少泌水引起的空隙，增加混凝土密实性、抗渗性和抗裂能力；
3.加强混凝土的养护，在混凝土浇筑后约4小时（根据实际表面情况调整），对混凝土表面再次进行压实、收光，采取清水混凝土工艺，及时采取覆盖保湿保温措施，在养护期间进行测温控制。混凝土表面采用包裹塑料布一层，上覆棉毡进行保湿保温养护不少于14d。
5 结论
通过对大体积混凝土内部温升计算分析和降温措施的实践运用，可以对混凝土工程实体进行有效的动态跟踪，提前预估混凝土的内部温度情况，及时落实针对性的降温措施，使混凝土“里表温差”控制在规范要求范围内，减小混凝土裂纹产生的风险，有效保证了混凝土工程实体质量，具有很好的推广和借鉴意义。
论文作者:李益锴
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/31
标签：混凝土论文; 温差论文; 体积论文; 水化论文; 裂缝论文; 基础论文; 工程论文; 《防护工程》2019年第4期论文;