摘要：大体积混凝土施工中宜结合工程结构具体情况和施工条件，采取简单、经济、有效的技术措施，尽可能的避免有害裂缝的发生。通过理论计算核对技术措施，使混凝土的温差控制在规范范围内，从而避免有害裂缝的发生。
关键词：混凝土水化热绝热温升值 温差计算 温差控制 裂缝控制
一、前言：
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、医院直线加速器机房等。它主要的特点就是体积大，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土。浇筑大体积混凝土时，由于水化热的作用，内部升温大、中心温度高，与外界接触的表面温度低，当混凝土表面温度底，内部温度高，混凝土内外温差较大时，混凝土外部与混凝土内部之间相互约束，表面产生拉应力，内部产生压应力，当拉应力超过混凝土的允许拉应力时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。在大体积混凝土施工之前，如果温差计算不准确，温差超过规范允许值时，再采取补救措施控制温差，补救措施有难度，甚至不容易实现，因此通过温差准确计算，采取恰当措施控制过大的应力的出现，即可控制裂缝的发生显得极为重要。
二、现详细介绍大体积混凝土温差计算
在大体积混凝土浇筑之前，根据工程实际情况，施工拟采取的施工方法，裂缝控制技术措施和已知施工条件，并通过计算大体积混凝土水化热最终绝热温升值、各龄期混凝土水化热绝热温升值、混凝土各龄期内部最高温度、混凝土各龄期表面温度，最终确定大体积混凝土浇筑前理论温差值，理论温差值应符合相关要求。根据《大体积混凝土施工标准》相关条例规定：混凝土浇筑体里表温差（不含混凝土收缩当量温差）不宜大于25℃，拆模保温覆盖时混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃；若计算结果，满足上述相关规定的要求，则表明大体积混凝土所采取的温差裂缝控制施工技术措施能有效地控制裂缝的出现。否则应采取调整混凝土浇筑温度，减低水化热温升值，降低内外温差并改善混凝土施工操作工艺和性能，并重新进行计算，直至理论计算的温差值，在规范允许范围之内，以达到预防温度收缩裂缝出现的目的。在大体积混凝土施工中，为有效降低混凝土浇筑温度和混凝土内部最高温，减小混凝土里表温差，根据相关文献资料和实践证明，通过选择低水化热的水泥和添加粉煤灰和矿渣粉等技术措施优化混凝土配合比，及对构成混凝土的原材料石子进行降温措施，降低砂和水的温度及部分拌和水由冰屑代替，可有效降低混凝土拌合温度，减小里表温差。
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2.1计算步骤和方法如下：
2.1.1混凝土水化热绝热温升值计算
混凝土水化热绝热温升值是指假定结构没有散热条件（完全封闭绝热状态），水泥水化热全部转化成温度值，根据拟采用的施工材料、配合比，通过下式计算大体积混凝土内部绝热温升值：
Tmax=W×Q/(c×ρ) （1）
T(t)=Tmax×(1－e-mt) （2）
W-每立方米混凝土中胶凝材料用量 (kg/m3)；Q-胶凝材料水化热总量 (kJ/kg)；c-混凝土的比热容 (J/kg∙K)；ρ-混凝土的质量密度 (kg/m3)；m-与水泥品种、用量和入模温度等有关的单方胶凝材料对应系数（具体计算详见大体积混凝土施工标准）；e：常数t(d)：混凝土的龄期
2.1.2混凝土内部实际最高温升值计算
实际工程当中，不同截面尺寸的大体积混凝土非完全处于绝热状态，而是处于散热条件下，上下表面散热，根据大量测试资料显示，不同浇筑体厚度与混凝土最终绝热温升有密切关系查表，混凝土内部中心温度按下式计算：
Tmax(t)=To+T(t)×ξ （3）
Tmax-混凝土内部中心最高温度；To-混凝土浇筑入模温度；ξ-不同龄期和浇筑厚度的降温系数查表;
2.1.3混凝土表面温度裂缝控制计算
大体积混凝土施工前，根据当地室外天气预报，通过拟采取的控制裂缝技术措施，计算混凝土表面温度裂缝，混凝土浇筑体里表温差（不含混凝土收缩当量温差）不宜大于25℃，拆模保温覆盖时混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃，则可控制混凝土的裂缝出现，混凝土表面温度按下式计算：
Tb(t)=Tq+4×h'×(H-h')×△T1(t)/H2 （4）
H=h+2h' （5）
h'=K×λ/β （6）
β=1/∑(δi/λi+1/βq) （7）
式中Tq-不同龄期的大气平均温度 (℃)；H-混凝土的计算厚度 (m)；h'-混凝土的虚厚度 (m)；K-计算折减系数；λ-混凝土的导热系数 (W/m∙K)；β-模板及保温层的传热系数 (W/m2∙K)；δi-各种保温材料的厚度 (m)；λi-各种保温材料的导热系数 (W/m2∙K)，查表；βq-空气层传热系数 (W/m2∙K);
通过以上各龄期混凝土表面温度计算、各龄期混凝土内部最高温度计算得出的结果，可得知大体积混凝土浇筑前拟采取的施工保温措施，是否满足相关要求（即：混凝土里表温差控制在25℃以内），若不满足要求，则应采取其他施工技术措施，控制大体积混凝土裂缝的发生。
三、实际应用
潍坊市北辰医院项目，位于山东省潍坊市永康街以北，怡园路以西,清源街以南，在医院病房楼负二层设有直线加速器，直线加速器机房作为放射性治疗功能性房间，其对结构密实性要求严格，直线加速器设计基础厚度为1000mm、墙体厚度有1000mm、1700mm、3000mm顶板厚度有1700mm、3000mm，均属于大体积混凝土，现以3m厚的墙为例，该直线加速器于2019年7月中旬浇筑混凝土，当地7月份室外大气平均温度为25℃左右，选择室外大气温度较低的天气浇筑混凝土，混凝土通过添加粉煤灰和矿渣粉等外加剂、使用低水化热水泥并降低石子温度，混凝土表面采取木模板和30mm厚棉毡保温等施工措施，浇筑完大体积混凝土未出现裂缝。
通过以上理论公式进行潍坊市北辰医院项目直线加速器大体积混凝土浇筑前温差计算，结果显示混凝土内部最高温度为72℃，混凝土表面最高温度为54℃，混凝土里表最高温差为17℃；浇筑完混凝土，经过实测混凝土内部最高温为74℃，混凝土表面最高温度为58℃，混凝土里表最高温差为19℃；
四、结束语：
大体积混凝土温差通过理论计算及实践证明，上述大体积混凝土温差计算公式与实际情况会有一定的误差，但仍不失为作为大体积混凝土施工前估量温差和采取措施的重要依据。
参考文献：
（1）大体积混凝土现场温控措施比较分析[J]. 张明雷,李进辉,刘可心. 施工技术.2013(S1)
论文作者:张贺喜格图,李丛顺,乌凤文,郑纪明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：混凝土论文; 温差论文; 体积论文; 水化论文; 裂缝论文; 温度论文; 措施论文; 《基层建设》2019年第27期论文;