摘要：这几年我国经济及城市化建设发展迅速，大体积混凝土施工技术的应用越来越普遍。大体积混凝土施工己成为目前建筑施工的重点控制对象，控制大体积混凝土施工过程中的质量有利于提高建筑主体施工质量控制。而大体积混凝土内部温度差异大，难以靠一套循环系统满足降温要求。通过冷却管分环路降温施工方法，在混凝土浇筑和养护过程中，不同环路通入不同温度冷却水。能够做到针对大体积混凝土不同位置处的温度差异，削减混凝土水泥水化热峰值，减少水化热引起的温差，从而降低由水化热温差引起的温度应力，减少裂缝的产生。
关键词：冷却水系统 大体积混凝土 降温
1、概述
某项目办公楼基础采用桩筏基础，周边地下室采用桩基础。办公楼周边沉降后浇带围成的区域内底板混凝土为C40P8抗渗混凝土，板顶标高为-10.35m，板厚为3.5m、4m、5m，电梯基坑周边局部厚度达到8.95m。沉降后浇带范围内底板东西向总长度55m，南北向总长度约53m，共约3214㎡，混凝土总方量约为15000m³。
办公楼底板混凝土浇筑时间在2018年5月下旬，施工时气19-26℃。
根据设计要求，办公楼底板及周边沉降后浇带范围内地下室底板为一次性浇筑，不设后浇带和施工缝。
2、冷却水系统工作原理
2.1冷却水管的降温原理
在基础底板大体积混凝土施工过程中，在结构体内预埋冷却管，在浇筑过程中及浇筑完成后通冷却水，利用水管的导热性能，让流动的水流带走混凝土的部分热量，降低混凝土的温度，减小温度应力，减少裂缝的产生。
2.2冷却水管设计考虑的因素
（1）间距的选择
冷却速度与水管的间距呈反比，但管距减小的同时也使管材耗量相应增加，并有可能造成混凝土“超冷”，每一道温度筋布置一层冷凝水管，水平间距为1000mm至1500mm不等。
（2）管径及管材的确定
管材选用5cm直径的焊接连钢管。要求管材导热系数高、强度高（避免混凝土入仓辅料及振捣不被压坏及变形），选用2mm壁厚钢管，管与管之间的连接采用焊接，弯曲部分使用专门的弯头。
（3）水管流量与流速的选择
要保证管内的水成紊流状（在相同条件下，层流比紊流需要的冷却时间长25%），对于5.0cm管，形成紊流的临界流速为0.127m/s，即3.84L/min。根据混凝土产生的水化热、升温降温情况、混凝土缓凝时间、浇筑工艺及外界环境情况，初步流速控制在15L/min的较低速率，根据无线智能测温系统实时传输的温度，对流速逐步进行提升，达到降温要求。
（4）冷却水温的确定
冷却水温与混凝土温差越大，冷却效果越显著，但在冷却过程中，这一温差会在紧靠水管周围产生拉应力，甚至会产生一些细微的裂缝，因此冷却管附近混凝土温度与通水的水温差要适当限制。在本工程中采用实时测温仪HC-TW80与循环水系统相结合，增加冷热水混水调温控制，按照浇筑顺序分开设置回路。混凝土与通水水温温差也不能太小，否则冷却效果很差，必须保证一定的温度梯度。
（5）水管长度的确定
水管长度的确定影响到管内压力损失、水头损失和水泵容量。根据相关规范，水管总长度在250m左右为佳。
（6）冷却水管设计布置
温控设计把冷却水管布置在底板双向温度钢筋网片上，水平间距为1000mm至1500mm，距结构边缘2000mm，集水坑边缘等大于900mm。为避免冷却管被混凝土等堵塞，引出管口朝下弯，外露长度不小于15cm。当变换进出水方向时对洞口妥善保护，防止堵塞。混凝土浇筑前和浇筑过程中对已安装好的冷却水管进行一次通水检查，通水压力0.3MPa～0.4MPa，如发现漏水及堵塞现象，应及时处理。
待钢筋绑扎完毕，首先将钢管架设于浇筑仓位中，用钢丝将其固定在钢筋上，使用降水井抽取的地下水经冷却后通入冷却管，冷却降温速度及冷却水的允许温差按20℃控制，冷却时间15d。水流方向每天变换一次，使混凝土降温均匀。每分钟流量控制在20～25L为宜，在管道出水口装设流量计定期测量流量。
混凝土浇筑前应预先在冷凝水管中灌满水，使冷却水管中的水在混凝土升温的同时被加热，以保证开起冷却水管时，其冷却水的温度和混凝土的温差不会过大。如果不预先加水，会导致冷却水水管周围的混凝土出现放射状裂纹，影响混凝土的质量。
冷凝管连接质量控制措施，应在焊接过程中，确保施工无杂物落入管道中，并提前通水检查，确保不出现管路不通情况。
使用冷却水管冷却混凝土应按以下技术要求进行：
①初期通水是消减浇筑层水化热温升的措施之一。控制降温速度不大于1℃/d，且不应大于1oC/d。初期通水采用地下水，水温经热交换后可达13℃～15℃，满足制冷水水温要求，并控制混凝土最高温度与控制进水温差＜20℃～25℃，出水温度与进水温度之差宜为3℃～6℃;通水连续进行，通水时间15d左右或待混凝土温度达到稳定时。
②为避免堵塞管道，冷却水应为含泥沙量很少的清水，地下水经沉淀池过滤后再通入冷却管中。
（7）温度控制
采用无线测温仪传输温度数据，利用专用PC端软件，集成数据查看、曲线显示、报表导出等多项功能，实时监测温度。当水箱出水温度与混凝土内部温差过大时，关闭水箱冷水进水阀门，使水内部循环，水温上升。当混凝土内部温差与水箱出水温度温差过小时，打开水箱出水阀门，降低水温，并控制进水温度与混凝土温度差在25oC以内。
设置蓄水池，水池的尺寸为1.0m×1.0m×1.0m，每个水池配备单独的小型水泵，在水池出水管处设置温度计。实时监控出水温度。与大体积混凝土温度监测实时对比，控制温度。
（8）水流及水温控制措施
为保证大体积混凝土降温效果，且降温均匀，冷却水水流每隔24h变换一次方向，具体操作如下。 打开阀门2、4，关闭阀门1、3，水流将向阀门2方向流动，从阀门4附近的出水口流出，24h后，关闭阀门2、4，打开阀门1、3，水流变换方向，水流向阀门3方向流动，从阀门1附近的出水口流出，循环至内外温差小于25oC停止。
图1
2.3混凝土养护
混凝土浇筑完毕后立即进行表面覆盖塑料薄膜及岩棉被进行保温保湿养护，塑料薄膜和岩棉被的搭接长度不小于200mm。通过计算机监测混凝土硬化过程中的温度、温差、应力变化，当混凝土内外温差超过25℃及时
加盖保温层等措施，确保混凝土的内外温差控制在允许范围内。
针对集水坑及电梯井位置，用木方对塑料薄膜及岩棉被进行压实，防止塑料薄膜及岩棉被脱落，确保保温严密，针对电梯井位置处水分易于流失的特点，加大洒水频次，确保养护得当。
3、数据及结果分析
图2
根据对混凝土及冷却水的温度实时监测，预埋混凝土中的温度采集器每20分钟自动收集一次数据并上传。在温度监测过程中，混凝土的降温速率不大于2.0℃/d且每4h降温大于1℃；混凝土的里表温差小于25℃，混凝土表面与环境温差小于20℃；混凝土最高温度与环境最低温度之差连续3d小于25℃时，停止温度监测。
从图2中我们可以看到，整个测温共持续了24天，混凝土在浇筑后的第三到四天达到最高温度。混凝土核心最高温度达79.1℃。并且对现场进行观察，未发现裂缝，说明冷凝水管分环路降温取得明显作用。
4、结语
冷却水管分环路降温，能够有效的降低大体积混凝土施工时的温度，对控制大体积混凝土裂缝有着重要作用。但不可否认是，冷却水管降温技术，还是存在施工复杂，焊接量大，水温难以及时调控等因素的困扰，这项技术还有完善和提升的空间。
参考文献
［1］大体积混凝土裂缝成因及控制的探讨.徐晶.建材与装饰 2018-09-25.期刊
［2］浅谈大体积混凝土施工技术钟亦军.中国新技术新产品.2018-09-20.期刊
［3］大体积混凝土温度裂缝控制技术应用进展.程宝灵.建材与装 2018-09-13.期刊
论文作者:张爱兵,魏鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：混凝土论文; 温度论文; 水管论文; 温差论文; 冷却水论文; 体积论文; 水温论文; 《基层建设》2018年第33期论文;