浅谈大体积混凝土温度控制

1 概况

某工程设三层地下室, 基础设有24根φ3.2m的人工挖孔桩, 桩身混凝土强度等级C35。桩长16m～24m, 桩顶标高-14m, 桩周的土质均为中风化、微风化岩层, 桩底嵌入微风化岩5m, 每根桩混凝土量都大于120m3, 且截面都比较大, 属于大体混凝土。

2 降低混凝土内部温度措施

2.1 混凝土材料质量控制

混凝土是由砂、石、水泥、水、外加剂等材料混合而成, 这些材料是决定混凝土中心温度的主要因素, 要降低混凝土水化热, 就要控制混凝土的配合比和材料质量。

(1) 水泥:考虑普通水泥水化热较高, 特别是到大体积混凝土中, 大量水泥水化热不易散发, 在混凝土内部温度过高, 与混凝土表面产生较大的温度差, 便混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝, 因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥, 采用石井牌42.5R的矿渣硅酸盐水泥, 用量为255kg/m3。

(2) 粉煤灰:掺入优质粉煤灰85kg/m3。优质S95级的磨细矿渣粉70kg/m3, 替代部分水泥, 以减少水泥用量, 外掺料与水泥水化物起二次水化反应, 削减水泥水化热峰值, 以及可以改善混凝土和易性和可泵性。

(3) 外加剂:掺广州昌特FDN-2缓凝高效减水剂减少水泥用量, 延缓水泥水化放热速率, 以减少水化热。

(4) 骨料:选用细度模数为2.6～2.8的中砂, 降低混凝土的温升和减少混凝土的收缩。选用粒径5mm～31.5mm连续级配碎石, 减少混凝土收缩, 可减少用水量, 使混凝土收缩和泌水随之减少, 骨料中的针状和片状颗料<15% (重量比) 。

2.2 采用循环水降低温混凝土内部温度

浇筑混凝土之前在桩井内安装循环水降温系统, 循环水降温水管采用φ50镀锌自来水管12根, 下部距离桩底1m, 上部高出混凝土面0.5m。进水管与加压泵连接, 出水管引至相邻的桩井。水经过加压泵从进水管进入桩内, 吸收桩内的热量, 经过出水管流入相邻的桩井, 在相邻的桩井内散热降温以后加压循环使用。

2.3 桩顶蓄水养护

桩护壁高出桩顶标高500mm, 混凝土浇筑完毕, 初凝以后蓄水养护, 蓄水高度500mm, 减少桩顶部混凝土中心温度与表面温度的温差 (如图1) 。

3 混凝土温度监测

3.1 监测过程

由于版面篇幅有限, 不能把各桩的温度测量结果都列出来, 仅选择有代表性的一根桩 (19号桩) 为例, 介绍桩内混凝土温度变化情况。表中温度是当天各次测量的最高值, 室外温度是27℃～33℃。第16天以后, 混凝土表面温度与室外温度之差少于25℃, 停止温度测量。

19号桩温度测量记录 (单位℃) (见表1) 。

3.2 监测人员安排及要求

(1) 配备专职测温人员, 按两班考虑, 每班3人, 工作安排:2人监测、1人记录。作业前, 对测温人员要进行培训和技术交底。要求测温人员认真负责, 按时按孔测温, 不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁, 换班时要进行交底。

(2) 测温工作应连续进行, 每测一次, 持续测温及混凝土强度达到时间和强度, 并经技术部门同意后方可停止测温。

(3) 测温时发现混凝土内部最高温度与部门温度之差达到25度或温度异常, 应及时通知技术部门和项目技术负责人, 以便及时采取措施。

4 混凝土温度计算公式的调整

《建筑施工计算手册》中混凝土最大绝热温升公式 算得出的数值比实测结果偏少, 调整为 为合适 (K为掺合料折减系数, 在这里取K=0.5, F为每立方混凝土活性掺合料用量) , 因为混凝土的活性掺合料在水化热过程中也会发出热量, 计算最大绝热温的时候应该考虑进去, 计算出来的结果比较符合实际情况。

根据《建筑施工计算手册》混凝土中心温度计算公式Tmax=T0+T (t) ·ξ计算出来的混凝土中心温度误差较大, 主要是前9天的降温系数ξ引起, 调整了ξ以后, 基本上符合实际情况。调整以后的降温系数ξ如表2。

5 结语

目前设计资料中还没有提供岩土的传热系数, 难以计算桩表层混凝土温度, 根据本工程混凝土水化热温度测量结果推算中风化岩土的传热系数为β=1.23, 是否准确, 请各位同行有机会的时候进行检验, 大家共同交流探讨。

摘要：本文根据本人多年的工作经验, 介绍大体积混凝土灌注桩利用岩土作为天然保温层时, 通过监测混凝土内部的温度变化情况, 了解岩土的保温性能, 推算出岩土的导热系数, 为以后大体积混凝土灌注桩提供参考依据。

关键词：大体积混凝土,灌注桩,水化热,监测,控制