大體積混凝土筏板基礎溫測分析及溫控研究

陜西建工第三建設集團有限公司          張裕星

    工程概況

    海悅廣場26#辦公樓及商業裙房工程，地上建筑面積76423m2，地下6027.3m2，地下3層，地上38層，基礎形式為筏型基礎，抗震設防烈度8度，設計使用年限50年，筏板標高為-16.1m至-13.1m,，平面尺寸49.6m×53.5m，澆筑高度3000mm，電梯基坑側壁澆筑高度為8000mm，裙樓筏板澆筑高度1000mm/500mm，筏板方量總計約9000m3，預計持續澆筑時間72小時，為大體積混凝土，主體結構采用鋼管混凝土框架+伸臂桁架+鋼筋混凝土核心筒結構，建筑高度190.2m，裙房35.8m，為高層建筑。

     施工現場采用泵送混凝土，混凝土強度等級為C40，具體配合比如表1所示。

表1 C40混凝土配合比

Table1 the mix proportion of mass concrete test 

     2、大體積混凝土筏板基礎溫控標準

    筏板基礎水泥用量較多，水化產生大量的熱，使得筏板基礎溫度變化和收縮作用較突出，由此產生溫度收縮裂縫，從而空氣、水分等通過裂縫進入到結構內部，致使鋼筋受到腐蝕，影響混凝土結構或者構件的正常使用功能和耐久性。為確保混凝土結構的正常使用功能，必須對大體積混凝土結構采取相應的降溫措施，從而抑制裂縫的產生[1-3]。

    結合西安當地實際情況以及《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50201-92)[4]相關規定，提出本施工方案中溫度變化的具體控制要求：

    (1)控制混凝土入模時溫度和最高溫升；

    (2)控制內外溫差范圍；

    (3)控制降溫速率范圍。

    為確保控制要求的實施，采取以下幾方面的措施：

    (1)施工作業環境溫度低于5℃時，覆蓋保濕材料及保溫材料；當環境溫度高于5℃時，根據混凝土內部溫升情況，適當推遲覆蓋保溫材料，降低混凝土內部最高溫升；

    (2)預警值設置為：表里溫差20℃，降溫速率2℃/d；

    (3)采用合理的養護措施，保溫保濕兼顧的同時，確保整體安全降溫，模板可延長至年后拆除。混凝土表面達到標高后，及時覆蓋塑料薄膜與棉氈，防止水分蒸發。混凝土終凝后，在薄膜下灑30℃溫水保濕養護；

    (4)澆筑完成后如遇降雨雪，必須覆蓋彩條布，防止雨水淋濕棉氈。大風天氣，外圍基礎梁模板外應掛棉氈，防止冷風直接吹向模板加速外圍降溫速度；

    (5)混凝土表面保濕14d，防止干燥收縮裂紋產生；

    (6)本工程混凝土終止測溫條件為：混凝土表層溫度降至15℃以下，以及混凝土表里溫差連續3天小于30℃。

    3、大體積混凝土溫度監測方案

    3.1.測試設備及其特點

    本工程采用的JYC數字溫度無線測溫儀具有如下幾大特點：

    (1)溫度傳感器采用美國Dalls公司的DS18B20數字溫度計，分辨率可達0.0625℃,不須二次儀表的溫度補償和二次處理，測量準確可靠，抗干擾性強；

    (2)具有溫差報警功能，當溫差大于控制溫差時，自動報警，便于及時采取相應的溫度控制措施；

    (3)現場大屏幕對各測點溫度循環滾動數字顯示，便于隨時掌握溫度變化，從而控制蒸養進汽溫度和進汽量的大小。

    3.2.測點布置及溫測方案

    為及時掌握不同深度、不同位置混凝土內部溫度與表面溫度的變化規律，對筏板基礎測定按照薄弱區域和代表性區域原則進行布置。先行澆筑的電梯井布置3個測位，后期澆筑的筏板布置14個。每個測位布置四個測點，分別測定混凝土表層、中部、底部和環境（保溫層之下）溫度。具體測位點如圖1、圖2所示。

圖1 一階段測溫點布置圖 

圖2 二階段測溫布點置圖

    Fig.1 Layout of the thermocouple point in phrase 1  Fig.2 Layout of the thermocouple point in phrase 2

    3.3.實時溫測結果分析

    3.3.1.測溫數據

本工程在測定過程中嚴格按照《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50201-92)[4]要求采集數據。根據對各個測量點的實時監測溫度，分析整理后繪制出溫度曲線。為便于比較計算混凝土內外溫差，每個測點的溫度變化曲線圖繪制出表層、中部、底部和環境（保溫層之下）溫度四個不同深度測試部位的溫度曲線。

具體溫測曲線圖如圖3所示。

(a) 測位1溫度曲線

(b) 測位2溫度曲線 

(c) 測位8溫度曲線

(d) 測位9溫度曲線

圖3 測溫點溫度變化趨勢圖

     3.3.2.測溫數據分析

   通過對各測溫點的原始數據及溫度變化曲線的分析可得出如下結果，如表2所示。

表2 測溫點實測數據

Temperature control charac teristics parameters in measure points  

    通過對圖3及表2的測試點溫度變化趨勢圖表進行分析，可知：

    該筏板基礎厚度較大，澆筑時采用分塊、分層形式，從而引起各層混凝土內部出現最高溫度時間不一致，使得混凝土底部與上部的溫差較大，故選取水化熱較低的水泥，從而控制在澆筑過程中溫升及內外溫差和溫降率，防止溫度裂縫產生。

    本工程施工季節為十二月至次年一月，西安地區最高氣溫10℃左右，夜間最低氣溫-5℃左右，土層溫度0℃左右，為防止有害溫度裂縫出現，混凝土澆筑前預先做好保溫措施，并提前做好防雨雪措施，保證保溫覆蓋物干燥，起到保溫效果。

    本工程采用木模板，散熱面積較大，不易保溫，混凝土中心溫度較高，冷卻過程較慢，必須嚴格控制其降溫速率和內外溫差，防止溫度應力裂縫產生。在整個施工過程中有特定人員進行實時監測，防止出現意外情況發生。

    (1) 溫升階段：由圖3及表2知，基本在第3天左右各個測溫點達到溫度峰值，水泥水化基本完成。由于某些點混凝土的厚度相對較薄或澆筑相對較早，溫度峰值會提前到達，在此施工階段，溫升速率控制在0.25℃/h 左右，各測溫點混凝土內外最大溫差均未超過《大體積混凝土施工技術規范》(GB50201-92)[4]規定的Tmax≤30℃的要求。

    (2) 溫降階段：施工現場采取一系列的保溫措施，有效地控制溫差的變化和降溫的速度，平均降溫速度在1.5～1.85℃/d，小于2℃/d，符合《大體積混凝土施工技術規范》(GB50201-92) 的硬性要求。

    經過嚴密的組織安排，測試結果符合相關規范的要求，混凝土沒有出現溫度裂縫，取得了預期的效果。

    4 、結語

    隨著高層建筑的發展，能抵抗不均勻沉降及結構自防水的筏板基礎越來越被現代工程所采用。但由此引起的高水化熱導致筏板基礎產生的溫差裂縫也越來越突出。

    本工程開展的對大體積混凝土筏板基礎裂縫控制而采取的實時溫度測定的研究對今后同類型工程的施工具有重要的借鑒和指導意義，并得出以下結論：

    (1) 在施工過程中，通過專業設備實時測定大體積混凝土筏板基礎的溫度變化，得到了西安地區大體積混凝土筏板基礎溫度測定的數據，從而對大體積混凝土溫度和內外溫差的變化規律有了一個明確的認識和了解；

    (2) 將實時測定的溫度數據進行列表和作圖處理，經整理和分析，得到了筏板基礎內部溫度變化的基本規律和溫度變化趨勢圖，明確了大體積混凝土筏板基礎最大溫度出現的位置和時間；

    (3) 對大體積混凝土筏板基礎澆筑過程中溫度的測定，為筏板基礎在施工前提出合理的溫控方案和監測方案提供了理論依據，也為解決西安地區的大體積混凝土的開裂問題提提供了客觀的、合理的的解決措施和依據。

    參考文獻

    [1]李青、基礎筏板大體積混凝土施工的裂縫控制、甘肅科技2012，12 (8)：95-110

    [2]過鎮海、時旭東．鋼筋混凝土原理和分析、北京清華大學出版社2003

    [3]彭立海、大體積混凝土溫控與防裂鄭州、黃河水利出版社2005

    [4]大體積混凝土施工規范(GB50496-2009)北京、中國建筑工業出版社、2009

 (本文來源：陜西省土木建筑學會     文徑網絡：劉軍 呂琳琳 編輯  劉真 文徑 審核)