摘 要:通过工程的施工实践经验，对大体积混凝土施工的温度控制从理论上进行了科学分析，提出了有效的控制措施，保证了施工质量。
关键词:承台大体积混凝土；混凝土施工；温度控制
1 前言
大体积砼工程条件复杂，施工情况各异，砼原材料品质的差异较大，因此控制温度变形裂缝不是单纯的结构理论问题，而是涉及到结构计算、构造设计、材料组成和其物理力学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。因此必须对砼的温度进行有效的控制使之不出现有害温度裂缝确保砼施工的质量。
2 工程概况
深圳泰明广场2 # 基础承台长23. 2m，宽18. 2m，高5. 0m的钢筋砼结构，砼设计标号为C30，砼方量为2111. 2m3 ，分两次浇筑完成。承台基础为20根钻孔灌注桩。为避免承台砼不出现有害温度裂缝，我们对承台砼进行了计算，并根据计算结果确定了承台砼不出现有害温度裂缝的温控标准，相应制定出了现场温控措施。
3 温控计算
承台砼在施工过程中，由于水化热的作用，其内部温度变化历经升温期、降温期、稳定期三个阶段。与此同时砼的体积亦随之伸缩，若砼体积变化受到约束，就会产生温度应力。如果该应力超过其同期砼的劈裂抗拉强度，砼就会出现温度裂缝。因此大体积砼必须采用温控防裂措施，而温控计算则是防裂措施的基础。温控计算采用武汉港湾工程设计研究院开发的《大体积砼施工期温度场及仿真应力场分析程序包》进行。
3. 1 计算条件
a. 根据承台结构特点，取1/ 4 进行计算；
b. 基岩按强风化岩考虑，其弹性模量取25GPa ；
c. 砼按两层浇筑，浇筑厚度分别为2. 5m ，2. 5m。
3. 2 温度场主要特征
砼浇筑后一般在3d 后即达到温度峰值，温峰持续8 h 后温度开始下降，初期降温速度较快，以后降温速率逐渐减慢，至15～20d后降温平缓，温度趋于准稳定状态。第一层砼内部最高温度约为59 ℃，第二层砼内部最高温度约为63 ℃。
3. 3 力场主要特征
砼应力计算显示，砼应力最大值出现在第一层底部和第二层中部。
3. 4 结果分析
根据计算结果，承台砼早期(14 d 左右) 最大温度应力为1. 1MPa ，而此时C30 砼劈裂抗拉强度1. 5 - 2.0 MPa ，抗裂安全系数K≥1. 4 ，后期也有1. 5以上的抗裂安全系数，不会产生有害温度裂缝。
3. 5 温度控制标准
根据计算成果，在施工期内为保证承台不出现有害温度裂缝，本工程采取如下温控标准:
(1) 砼最大绝热温升不应超高42 ℃；
(2) 砼内表温差不超过25 ℃；
(3) 砼降温速率不超过2. 0 ℃/ d。
(4) 水泥入场温度不应超过50 ℃，否则应采取相应措施；
(5) 砼浇筑温度不超过20 ℃，否则应采取相应措施。
4 现场温控措施
4. 1 优化砼配合比，降低水化热温升合理选择级配良好的砂、石料，选择优良的砼外加剂，控制砼配合比，节约水泥用量，是降低砼内部水化热温升的重要环节。
4. 1. 1 砼原材料质量控制
a. 水泥:水泥使用温度不得超过50 ℃，否则必须采取措施降低水泥温度。水泥应分批检验，质量应稳定。
b. 粉煤灰:粉煤灰入场后应分批检验，质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》( GB1596 - 91) 的规定。
c. 砂:采用中粗砂。细度模数为2. 3～3. 1 ，属Ⅱ级配范围，含泥量≤2 % ，入场后应分批检验。
d. 石:石子颗粒级配为5～30 mm 连续级配或二级配。石子必须分批检验严格控制其含泥量不超过1.5 %。
e. 外加剂:掺加缓凝型高效减水剂FDN - 5。外加剂在使用前称量分包，在砼搅拌过程中采用后掺，配制应有专人负责，做好配制记录。
4. 1. 2 砼配合比
砼初始坍落度控制在16～18 cm ，初凝时间大于15 h。施工采用配合比如表3。
4. 1. 3 现场砼施工要求
a. 施工当中严格控制砼质量，使其和易性满足施工要求。坍落度检验在出料口进行，拒绝使用坍落度过大或过小的砼料。
b. 自高处向模板内倾卸砼时，为防止砼离析，按以下要求进行操作: ①当直接从高处卸料时，高度不应超过2 m； ②当高度超过2 m 时，应通过串筒、溜管等措施； ③在串筒出料口下面，砼堆积高度不应超过1 m ，及时摊平，分层振捣。
c. 砼按规定厚度、顺序和方向分层浇筑，必须在下层砼初凝前浇筑完毕上层砼。砼分层浇筑厚度不宜超过0. 3 m ，并保持从仓面一侧向另一侧浇筑的顺序和方向。
d. 浇筑时采用振动器振捣振实: ①使用插入式振动器时，与侧模应保持5～10 cm 距离，避开预埋件或监控元件10～15 cm ，应插入下层砼5～10 cm； ②对每一部位砼必须振动到密实为止。密实的标志是:砼停止下沉，不再冒气泡，表面呈平坦、泛浆。
e. 严格按《砼结构施工规范》要求进行层间水平施工缝处理。
f . 砼浇筑完毕后，自砼初凝以前应进行二次振捣。
4. 1. 4 现场砼浇筑温度的控制
在每次开盘之前，试验室要量测水泥、砂、石、水的温度，专门记录，计算其出机温度，并估算浇筑温度，计算方法如下:
①混凝土的出机温度T0
T0 = (0. 20 + QS ) WS TS + (0. 20 + Qg) WgTg + 0.20WCTC + ( WW - QSWS ) TW/ 0. 20 ( WS + WG + WC) +WW
式中:QS 、Qg 分别为砂、石的含水量，以% 计；WS 、Wg 、WC 、TW 分别为每方砼中砂、石、水泥和水的重量(粉煤灰计入水泥中) ；TS 、TG、TC 、TW 分别为砂、石、水泥和水的温度。
②混凝土的浇筑温度
Tp = T0 + ( Tn - t0) (θ1 +θ2 +θ3 +……+θn)
式中: Tn 混凝土运输和浇筑时气温:θ1 、θ2 、θ3 、θn —有关的系数，其数值如下:
a. 混凝土装、卸和运转，每次θ = 0. 03 ； b. 混凝土运输时θ = Aτ，τ为运输时间以分钟计；
c. 浇筑过程中θ = 0. 03τ，τ为浇筑振捣时间以分钟计。
严格控制砼原材料的温度，水泥要求水泥厂家出厂前放置一段时间；砂、石料要采取遮阳措施，防止太阳直晒；拌和水白天温度更高时采取加冰块降温措施，使水在池内静置12～24 h ，以降低水的入模温度。
4. 2 埋设冷却水管及其要求
(1) 根据砼内部温度分布特征，在每层砼中埋设两层冷却水管，冷却水管为Φ32 mm 的薄壁钢管，其水平间距为019 m ，冷却水管距砼表面大于110 m ，每根冷却水管长度不超过200 mm ，冷却水管进出口集中布置，以利于统一管理。冷却水管布置图如下:
(2) 冷却水管使用及其控制
①冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；
②砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层砼峰值过后即停止通水，通水流量应达到25 L/ min ，通水时间根据测温结果确定；
③严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与砼内部最高温度之差不超过30 ℃条件下，尽量使进水温度最低；
④待主通水冷却全部结束后，应采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。
4. 3 控制砼浇筑间歇期与砼养护
各层砼浇筑间歇期应控制在7 天。养护对砼强度正常增长及减少收缩裂缝具有重要意义，因此施工中十分重视砼的养护工作。承台顶面尽量蓄水养护，侧面采取洒水养护做法如下:砼侧面采用吊挂麻袋洒水养护，并推迟拆模时间，拆模时间20d ，拆模后涂刷养护液，防止砼出现裂缝。
4. 4 砼温控施工现场监测
(1) 温度测试内容。根据温度计算成果，为做到信息化施工，真实反映各层砼的温控效果，以便出现异常情况及时采取有效措施，本工程在承台中布置60 个温度测点。测点布置在1/ 4 范围并沿水平方向布置，测点布置图如图2 所示。
(2) 现场测试要求。各项测试项目宜在砼浇筑后立即进行，连续不断。砼的温度测试，峰值以前每2 h监测一次，峰值出现后每4 h 监测一次，持续5 d ，然后转入每天测2 次，直到温度变化基本稳定。
(3) 监测所用仪器。温度传感器为PN 结温度传感器，温度监测仪采用PN - 4C 型数字多路巡回检测控制仪。
5 内部温度检测结果
(1) 承台中心部位的温度变化规律
承台第一次浇筑层中心部位温度24 h 后比入仓温度升高一倍，差不多44 h 达到温度最高值，持续24h 后即开始下降，5～6 d 后逐步趋向平稳。
承台第二次浇筑时间在第一层开始下降后进行浇筑，由于下层砼对上层新浇砼的影响，第二层中心部位达到最高值，达70.1 ℃，持续时间14h ，即较急剧下降，冷却水停止，稍有反弹，8d后趋向平稳。
(2) 边缘温度变化情况
由于深圳当地气温较高，中午温度高，而夜间温度变化不大，边缘温度随气温影响较小。砼内表温差始终小于温控标准，末造成伤害。
(3) 冷却水温度情况
承台所布冷却水管是原设计的一倍，冷却水通水时间控制在砼一开始有温升即开始通水，待达到最高温度开始下降，并每日降温速率超过2 ℃时即停止通水，起到了早期削减温峰，减小内表面温差的作用。
6 实施效果
承台砼大体积施工当中，由于计算准确、措施得当、现场施工组织严密，承台没有出现有害的温度裂缝，温控效果良好。以上措施对大体积砼施工中的温度问题进行了有效控制，避免了裂缝的出现，确保了大体积砼施工的工程质量。
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