大体积混凝土温度控制

大体积混凝土温度控制具体内容是什么，下面鲁班乐标为大家解答。

为了确保黑龙江省绥芬河市五花山水库溢洪道工程中大体积泵送混凝土的施工质量，受黑龙江省水利第二工程处委托，黑龙江省水利科学研究院结构材料研究所根据委托方的技术要求，针对工程实际，研究、设计五花山水库溢洪道工程大体积泵送混凝土的配合比及工程控制措施，为工程提供技术支持和质量保障。

各种大型水工建筑物就其尺寸和体积来说，都是大体积混凝土。水工混凝土大体积浇筑时水泥水化热不易散发，混凝土内部易产生温升过高。当混凝土内部的温度与混凝土表面的温度差超过规范规定的上限时，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的早期抗拉强度时，混凝土就会被拉裂，产生温差裂缝。造成这种结果的主要原因一是混凝土体积大，收缩量大，易产生收缩裂缝。二是混凝土量大，水泥水化热产生的热量大，加之混凝土为热的不良导体，短时间内混凝土内部的热量很难散去，如果降温速度过快，混凝土会产生较大的温差，而大体积混凝土是不可能一起随温差应力作用而变形的，再加之混凝土失水引起的体积收缩变形与混凝土受到地基和其它结构边界条件的约束引起的拉应力的共同作用，易产生有害的温度裂缝。所以大体积混凝土施工的关键问题是控制由混凝土中水泥水化热所产生的混凝土内部温度与外界环境温度之差以及由此产生的混凝土收缩问题，也就是说控制混凝土水化热的释放速率、释放量和混凝土的降温速率问题。对于温度裂缝，应该在设计和施工中加强温度控制和混凝土的质量管理。在工程实际中，一方面是加强施工的温度控制，降低结构的温度拉应力；另一方面是加强混凝土施工的质量控制，提高混凝土的均匀性和抗裂能力。

大体积混凝土产生裂缝的原因很多，但温度原因是主要的，而且温度裂缝的成因非常复杂，所以大体积混凝土防裂研究通常先从温控着手。从工程实践中已知要降低水工混凝土施工中的水化热必须从控制混凝土的水化温升、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合工程实践采取相应措施。

（1）降低水泥用量，延缓水化热集中释放。选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，在考虑到实际工程混凝土耐久性及工程要求的条件下尽量选用P·O42.5或P·C32.5及其以上等级的水泥。

（2）掺加适量掺合料和外加剂，改善混凝土和易性，降低水灰比。针对工程的实际情况，掺加适量掺合料替代水泥，降低水泥用量，同时使用外加剂降低用水量和水灰比，从而达到保证混凝土和易性，降低水化热的目的，并在工程规定的条件下充分利用混凝土的后期强度，采用60天或90天强度验收。

（3）尽量选用粒径较大、级配良好的粗骨料及品质优良的细骨料。

（4）降低混凝土的入模温度。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大体积混凝土。

（5）加强施工中的温度控制。在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温养护，缓缓降温。夏季应避免暴晒，注意保湿，冬季应采取措施保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度。必要时采取延长养护时间，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，合理安排施工程序，尽量薄层浇注，控制混凝土在浇筑过程中温度均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大等措施。

针对芬河市五花山水库溢洪道工程混凝土的施工，主要进行以下几个方面的工作: （1）“事前”：按照设计、施工要求设计混凝土配合比，通过混凝土的热力学性能计算验证混凝土配比；（2）“事中”：大体积混凝土浇筑施工过程的温度监测与监控；（3）“事后”：大体积混凝土温度监测数据的整理与分析。

一、绥芬河市五花山水库溢洪道工程大体积混凝土配合比设计

1设计原则

(1)混凝土配合比的设计及优化应根据大体积混凝土的结构特点和温控要求进行；

(2)为降低混凝土内部的温升和水化热,宜采用“掺合料取代”或“双掺”技术；

(3)应满足结构物设计强度的要求，根据其所处环境的重要性,从保证结构安全的角度出发,并考虑到混凝土原材料、拌和、运输、浇筑和养护等的差异进行配合比设计,以满足设计强度的要求；

(4)应满足工作性能的要求，大体积混凝土,采用泵送方式浇筑施工，混凝土的目标坍落度宜为180～220 mm,试配时必须经多次试拌调整,并保证混凝土拌和物不离析、不泌水,确保新拌混凝土有良好的工作性能。

2 技术要求

绥芬河市五花山水库溢洪道工程混凝土技术要求见表1。

表1 混凝土 技术要求

序号

混凝土设计指标

级配

坍落度

1

C25F200

16～31.5mm（碎石）

180-220mm

3 试验依据

试验严格按照现行国家和行业的有关规程规范进行，使用的主要标准有：

《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）；

《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）；

《水工混凝土外加剂技术》（DL/T5100-1999）；

《外加剂》（GB8076-2008）；

《混凝土膨胀剂》（JC476-2001）；

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2001）；

《水泥密度测定方法》（GB/T208-1994）；

《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》（GB8074-2008）；

《水泥化学分析方法》(GB176-2008)；

《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）；

《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》(GB17671-1999)；

《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)；

《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》(DL/T5055-2007)。

4 原材料试验

遵循经济适用、就地取材,且符合业主指定的材料范围的原则,组成大体积混凝土的各种材料应尽量有利于降低混凝土发热量的原则。

（1） 水泥

水泥水化过程释放热量,每克水泥可产生热量500J左右,而混凝土导热性能较差,大体积混凝土因热量积聚绝热温升可达70℃或更高，当内外温差产生的约束应力超过混凝土抗拉强度时,将导致裂缝，因此避免用高热量水泥，本研究结合工地实际情况采用建设方提供的牡丹江牌P.C32.5复合硅酸盐水泥。试验结果显示，该水泥的各项指标满足国家标准要求。

（2） 粉煤灰

大体积混凝土要求水泥用量应在保证混凝土抗压强度的同时,尽可能降低水泥用量,以达到降低水化热的目的,粉煤灰作为大体积混凝土掺合料,其应用技术及理论已发展的较为完善,其应用范围极广,国内外应用于水利工程的范例也不胜枚举。粉煤灰混凝土中,粉煤灰中的活性组分反应生成的水化硅酸钙可以填充其中的孔隙,以及其微粒填充效应也可改变混凝土微观结构使之结构密实，同时掺加粉煤灰也可取代部分水泥并有利于泵送，使得工作性能满足施工要求。本工程采用Ⅱ级粉煤灰，通过试验测试各项指标满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规程》（DL/T5055-2007）中对Ⅱ级粉煤灰的质量要求。

（3） 骨料

混凝土中，砂、石骨料用量约占混凝土质量的70%，合理的骨料用量可以提高混凝土的抗压强度及耐久性、减少混凝土的变形、降低工程造价。骨料质量的好坏不仅能够对混凝土的性能产生影响，甚至可以起到决定性作用，所以，合理选用骨料及其级配组成对保证混凝土质量、降低水泥用非常重要。本项目采用建设方提供的粗、细骨料。

（4） 泵送引气剂

本项目采用的外加剂为黑龙江省翔波公司生产的复合型泵送引气剂SB-M-Ⅲ。该泵送剂有明显的减水引气效果，可有效的降低水灰比，并且利于泵送。依据《外加剂》（GB8076-2008）和《水工混凝土外加剂技术》（DL/T5100-1999）对泵送剂进行了性能检验，各项指标满足规范要求。

试验室对委托方送检材料进行大量试验，各种材料性能指标见附件。

5 配合比设计

（1）依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000、《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）、《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）进行混凝土配合比设计。混凝土保证率取95%，施工配制制度按下式计算：

f配 = f设 + 1.645 σ

公式中：f配———混凝土配置强度，MPa；

f设———混凝土设计强度，MPa；

σ———混凝土强度标准差，MPa。

混凝土强度标准差σ根据规范取5.0，通过计算C25混凝土的配置强度为33.2MPa。本次为减少水泥用量，减少混凝土的温升，充分利用混凝土的后期强度(60d或90 d强度)，根据水利工程对混凝土的要求,采用28 d强度达到设计标号110%，即27.5MPa进行设计。

（2）骨料最优级配及砂率选择

骨料级配对混凝土的和易性、强度等都有较大的影响，合理的骨料级配应是在相同体积条件下，混合料的比表面积最小、空隙率最小、密实度最高的级配。一般采用最大容重法选择骨料的最优级配，本工程的粗骨料为16～31.5mm碎石材料，为使得结果更加准确反应实际情况，选取大量材料进行试验。砂率是砂子占砂石总体积的百分率，最佳砂率选择是在选定骨料级配比例和水胶比的前提下，用水量最小时所对应的砂率为最佳砂率。

（3） 混凝土水胶比及最优用水量的选择

混凝土水胶比的选择，应同时兼顾混凝土的各项性能指标，既要参考《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）对最大水灰比限值的规定，又要参考类似工程经验。本次试验采用的水胶比范围确定为0.40～0.50。

（4） 掺合料、外加剂掺量的选择

根据原材料性能试验结果，泵送剂掺量选1.2%（以水泥总量计），粉煤灰掺量选择20～25%（水泥用量计），并采用等量取代法。

（5）混凝土配比试验

在选定以上各项参数后进行混凝土成型，针对技术要求，设计混凝土配比交叉试验。依照规范要求，分别对各组配比的新拌混凝土和标准养护后达到龄期的硬化混凝土进行测试，测试项目包括：坍落度、含气量、泌水率、抗压强度、抗冻性能等，根据已完成试验及委托方要求选定C25F200混凝土配合比。通过合理的配合比设计使得混凝土的绝热温升降低了9℃。同理2、3组通过复掺技术在一定程度上也使得混凝土的绝热温升有所降低。

二、大体积混凝土施工过程的温度监测与监控

实践经验表明，大体积混凝土结构内一旦出现裂缝，要通过修补来恢复结构整体性是非常困难的，尤其是当产生的裂缝对结构受力有重大影响时，需要补救或拆除，这样，不但造成了重大经济损失也延误了工期。因此在施工中，大体积混凝土结构的温度控制是非常重要的。为了防止出现温度裂缝，把混凝土的温差、降温速率控制在允许的范围内，又不增加太多的费用，有必要从全过程来看待温控问题，采取“全程温控”。

1大体积混凝土温度变化规律

混凝土结构由于水化热引起了各个截面的温度变化。开始时，截面的的温度大体上一致，但随着混凝土水化程度的不断加深以及表面的混凝土与空气接触，热交换剧烈。在大量的水化热不断散失的影响下，混凝土表面和接近表面的温度增长比混凝土内部的温度发展较为缓慢一些，同时由于混凝土材料的不均匀性，经过一段时间后，在混凝土的内部逐渐形成了较为明显的温度分布即温度场，常规大体积混凝土的最高温度一般出现在70 —120小时这个时间段。混凝土在达到最高温度值之前，温度急剧上升；在达到最高温度后，温度逐步下降，但温度下降的幅度要小于温度上升的幅度，这是由于混凝土内部的水泥水化作用绝大部分集中在在浇筑后的起初几天内发生，由此产生的热量远大于混凝土构件所能散失的热量，而后混凝土内部的水化作用逐渐减弱，混凝土内部产生的水化热与混凝土所能散失的热量基本持平，同时混凝土内部温度也达到其最高值，随着时间的推移混凝土内部的温度会逐渐降低。

2混凝土温度监测与降温措施

（1）混凝土温度监测

施工前布点，温度监测应在混凝土浇筑完成时立即进行，温度测试实施自动数据采集，配备温度报警系统，指导施工科学顺利的进行，尽量避免裂缝的产生。

（2）混凝土温度降温措施及施工管理

严格控制混凝土温度是防止裂缝的最重要措施。一方面在浇注时降低内外温差，减小自约束应力，另一方面降低相临上下浇注层温差，减小外约束应力，如温度变化超标，应提供降如下温措施：

1）降低混凝土浇注温度，通过冷却拌和水、加冰拌和、预冷骨料等办法降低混凝土出机口温度。一般来说预冷石子效果最好，次为预冷砂和水。

2）表面保湿、保温。一般在混凝土表面浇水后覆盖一层塑料薄膜，再覆盖土工布等其它保温材料。在混凝土顶面蓄水可以起到保湿和保温的双重效果。

3）在混凝土浇注块中，强度是不均匀的，裂缝总是从强度最低的薄弱处开始开裂，因此应加强施工管理，是提高施工质量的根本保障。

4）加强养护，延长养护时间。

3大体积混凝土现场温度监控

（1）监测基本技术要求

以《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中温控指标作为参考基准：

（2）测点布置设计

根据工程现场实际情况，依据分层、对称的原则进行布点。

为了更加便捷及保证测温质量采用预埋热传导器直读采集的方式对本测温进行补充测定，测温设备如图。

（3）测温过程的控制

1）依据公式T = ∑Wi Qi/ Cρ对本次工程采用的配比进行计算得出T=42.6℃，依据公式Tmax=Tj+ξTτ, Tj混凝土的浇筑温度取30℃（浇筑期间日高气温均值）, 日最低气温取16℃，Tmax=30℃+42.6℃=72.6℃。内外最大差=72.6℃-16℃=56.6℃，经过计算大于标准值25℃，因此采取温控措施十分重要。蓄热保温时间计算：按混凝土最高温度72.6℃计算,混凝土浇好后半个月内日平均低气温(夜间)16℃计算,拆除保温层时间以混凝土块中心温度与外气温差小于25℃标准，则块体中心最高温度应降到16℃+25℃=41℃以内,最高温度降低数为:72.6℃-41℃=31.6℃,按平均日降温1.8℃计,则31.6/1.8≈17d。故保温时间不得少于17d, 实际施工与假定指标有差别，具体应以实测温度计算温差后决定。混凝土一般在3d左右温度将会达到峰值，以后开始降温，大体积混凝土的降温速率一般不宜大于2℃/d，测温中监测降温速率指导施工，严格控制降温速率避免降温速度太快产生裂缝，当降温过快时及时通知施工单位采取覆盖保温等措施降低降温速度。

2）控制混凝土的出机温度和浇筑温度，由于石子、砂、水、水泥每降温1℃会使混凝土温度降低约0.55℃、0.19℃、0.21℃、0.05℃,可知对混凝土拌合温度影响最大的是石子的温度,砂和水的温度次之,水泥的温度较小,降低混凝土拌合温度最有效的方法是降低石子温度。采取粗骨料遮阳及淋水以降低骨料温度,拌和时用冷水(深井地下水)拌和,以降低混凝土出机温度,控制混凝土出机温度不大于30℃。

3）测温工作24小时连续监测，由于晚上大气温度较低，往往是表面与环境温差增大的危险期，一旦出现温差超过控制值，应及时通知现场施工人员对混凝土表面进行了保温处理，避免温差产生裂缝。

4）在大体积混凝土施工过程中利用测温技术进行信息化施工，全面了解混凝土在强度发展过程中内部温度分布状况，并且根据温度梯度变化情况,定性、定量指导施工,控制降温速率,防止裂缝的出现，是大体积混凝土施工质量的有效保障。