海南省农垦建工集团有限公司 海南海口 570206
摘要：本文结合了实际的工作经验，以海南某建筑工程为背景，介绍基础大体积混凝土施工过程中采取的温控措施及效果，说明循环水管在大体积混凝土降温中的重要意义。
关键词：建筑工程；循环水管；大体积混凝土；降温
一、工程概况
海南某建筑工程项目占地面积40729.46㎡，总建筑面积220473.15㎡，地下三层，地上二十二层、二十四层。本工程地下部分所处环境类别为二a及二b类。多层部分采用独立基础加防水板，并设抗浮锚杆，高层部分采用筏板基础。地下室防水等级为二级，地下室底板厚700mm、900 mm、1200mm、2000mm，混凝土采用C30，设计抗渗等级P8（防水密实砼）。本工程地下室为超长结构，地下室底板、外墙及顶板加入一定掺量的微膨胀纤维抗裂剂。写字楼项目地下室与商业中心标段地下室施工时按后浇带划分施工段。写字楼底板按后浇带分三个流水段施工。
其中写字楼部分基层底板根据混凝土C30、P8施工配合比要求，基础筏板砼总工程量为5600 m3。砼搅拌站材料准备分别为：P.042.5普通硅酸盐水泥2000吨，1-3cm碎石为3700m3，中粗砂 1700m3，粉煤灰为320m3，SY-Ⅰ膨胀剂240 吨。经过计算项目部决定对写字楼部分2m厚和1.2m厚大体积混凝土部分进行循环水管法对混凝土降温。
二、大体积混凝土质量控制措施
由于大体积混凝土的截面尺寸较大，在混凝土的硬化期间，水泥水化过程所释放的水化热所生产的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件共同作用所产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构裂缝的主要因素，因此如何采取必要措施预防是本分项工程的关键。具体措施有：
1、原材料的选用
针对本工程混凝土量大的特点，采用泵送混凝土浇筑基础筏板，选PO42.5普通硅酸盐水泥，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。粉煤灰的掺量控制在10%以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。采用新型的SY-G高性能膨胀抗裂剂，掺量为胶合料的12%，减少部分水泥用量，尽可能地选用粒径大的粗骨料，尽可能地降低水泥用量，降低水泥硬化所释放的水化热。
2、减小混凝土内外温差的措施
（1）降低水泥水化热，选用低水化热水泥。本工程基础底板采用华润昌江水泥厂生产的普通硅酸盐 P.O42.5 水泥。
（2）充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。掺加粉煤灰，降低水泥用量。
（3）埋设循环水管降低混凝土内在温度在混凝土内部埋设循环水冷却管，通过冷却水，降低混凝土内部温度，减小温差。
（4）控制出机温度和浇筑温度。
3、施工工艺措施
防止出现施工冷缝由于基础面积大，混凝土浇注时采用斜向分层，每层 0.3m 浇筑。如果混凝土浇筑速度过慢，在第二层混凝土浇筑之前，第一层混凝土已经初凝，则会在混凝土内部形成施工冷缝，从而影响混凝土的内部质量。施工冷缝主要由浇筑速度、布料形式和初凝时间三方面控制。
（1）混凝土浇筑速度。为了避免在混凝土浇筑过程中产生施工冷缝，必须保证混凝土的生产能力、运输能力和浇筑人员数量等。本工程采用 2台地泵、2台布料机、2台天泵进行浇筑。
（2）混凝土的布料形式。采用 4台输送泵，四个混凝土自卸口，从四个点均匀布料，分层浇筑。
（3）混凝土的初凝时间。应从配比设计中予以考虑，从而保证在第二层混凝土浇筑前，第一层混凝土不出现初凝现象。
4、保温，控制温差措施
（1）混凝土测温：为了掌握混凝土内部温度的变化情况，设置测温管及时采集混凝土内部温度数据。
（2）控制混凝土内部和表面的温差不超过 20℃。在混凝土浇注完成后在外露面先铺盖一层塑料薄膜进行保湿，待初凝后在基础四周砌筑3皮灰砂砖覆水保温养护。
三、降温水管与测温系统
1、埋设冷却水管
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。混凝土中水泥水化用水大约只占水泥重量的20%，在混凝土浇筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸发将使混凝上体积缩小。混凝土干缩率大致在（2～10）×10^-4范围内，这种干缩是由表及里的一个相当长的过程，大约需要4个月才能基本稳定下来。
为了保证砼内部降温，在南北塔楼2m厚筏板各埋设2层冷却管，间距为0.5m，沿南北向呈‘之’字型布置，下层距底0.5m，上层距顶0.5m，同层冷却管水平间距为1.0m，2条冷却管相互错开0.5m（如图一所示）。1.2m厚底板在中间设一层。
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冷却管直径为2.5cm，管厚为2.0mm的镀锌钢管。冷却用的循环用水，采用4个3m长×2m宽×1m高的水箱，水源为自来水，用外购的冰块倒入水中降低水温以提高冷却效果，配六台清水泵，在混凝土盖过冷却管时由专人负责往冷却管内循环注入凉水降温，进水、出水方向如图一所示。派专人用温度计每4h测进出口水温一次，冷却水流量视进出口探测的温度差及大体积内外探测的温度差进行调整流量，保证内外温差控制在20℃以内。如室外温度25℃，则保证内部温度不超过45℃。通过调节流量及入口水温进行调节内部温度。
2、测温系统布置
共设5个测温点，每个测温点设三个测温管，深度分别位于底板顶部、中部和底部，局体做法见附图。
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1、混凝土测温
（1）前期准备：根据测温面积准备20支可测100℃以内的温度计，Φ48钢管，钢管一端用60×60×5钢板封焊，如附图。
（2）测点布置：测温孔的留设采用埋设钢管法，即在浇筑砼时埋设一端封口的Φ48钢管作为测温孔，测温采用可测100℃以内的温度计，筏板的底部、中部和表面以及进、出水口处各安置一支温度计。作好测温点位的编号及温度测温记录，以便随时发现问题。
（3）测温次数：砼浇筑后，前4d每2h测1次，第5～7d内每4h一次，第8～14d每天测1次，同时测出大气温度；每天把测量结果向技术负责人汇报一次，对测出的数据应及时整理和分析，对温差超过20℃时，应及时采取措施。
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四、混凝土裂缝控制的理论计算
由于本工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土内部产生压力，表面产生拉力，表面拉应力超过表面混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这种降温差引起的变形加上混凝土失水引起的混凝土收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时，所可能产生有贯通整个截面裂缝。这两种裂缝不同程度上都属于有害裂缝。经以下计算可得出当不采取控温措施情况下的内外温差，该温差大于25℃，不满足规范要求。
1、砼内部绝热温升：
根据底板C30P8抗渗砼配合比设计经验，每立方米砼水泥用量约为309Kg（取我司泵送砼配合比用量，42.5级水泥），砼比热C=0.97（J／Kg·K），砼密实度2400Kg／m3，425#水泥每千克水化热Q=375KJ／Kg。
计算公式：T（t）=mcQ（1-e-mt）/cρ
式中：T（t）——混凝土浇筑完t段时间，混凝土的绝热温升值（℃）；
mc——每立方米混凝土水泥用量（kg） mc=309 kg/m3；
Q——每千克水泥水化热量（kj/kg） 见下表。
水泥水化热量值
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水泥为425号普通硅酸盐水泥。
c——混凝土的比热 c=0.97（J/ kg*K）；
ρ——混凝土的密度 ρ=2400 kg/m3；
e——常数 e=2.718；
m——随浇筑温度有关的经验系数 浇筑温度25℃ 取m=0.384；
t——混凝土的龄期（d）。
经计算
T（3）=309×375×（1-e-0.384×3）/（0.97×2400）=34.04℃
T（6）=309×375×（1-e-0.384×6）/（0.97×2400）=44.80℃
T（9）=309×375×（1-e-0.384×9）/（0.97×2400）=48.20℃
T（12）=309×375×（1-e-0.384×12）/（0.97×2400）=49.28℃
T（15）=309×375×（1-e-0.384×15）/（0.97×2400）=49.62℃
T（18）=309×375×（1-e-0.384×30）/（0.97×2400）=49.73℃
T（21）=309×375×（1-e-0.384×30）/（0.97×2400）=49.76℃
2、大体积混凝土内部最高温度计算
计算公式：Tmax（t）=Tj+ T（t）*ζ
式中：Tmax（t）——混凝土内部的最高温度（℃）；
Tj——混凝土的浇筑温度（℃） Tj=25℃；
T（t）——t龄期时混凝土的绝热温升（℃）；
ζ——不同的浇筑块厚度、不同龄期时的降温系数
本工程的大体积混凝土厚度为2.00m
T（3，max）＝25＋34.04×0.65＝47.13℃
T（6，max）＝25＋44.80×0.62＝52.78℃
T（9，max）＝25＋48.20×0.59＝53.44℃
T（12，max）＝25＋49.28×0.48＝48.65℃
T（15，max）＝25＋46.62×0.38＝42.72℃
T（18，max）＝25＋49.73×0.29＝39.42℃
T（21，max）＝25＋49.76×0.23＝36.44℃
3、环境温度取浇筑时温度25℃，则6天、9天内外温差大于25℃，不满足规范要求。故需采取措施，降低内外温差。
五、混凝土测温数据采集与对比
1、混凝土的温控
共设5个测温点，每个测温点设三个测温管，深度分别位于底板顶部、中部和底部，局体做法见附图。
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2、混凝土测温
（1）前期准备：根据测温面积准备20支可测100℃以内的温度计，Φ48钢管，钢管一端用60×60×5钢板封焊。
（2）测点布置：测温孔的留设采用埋设钢管法，即在浇筑砼时埋设一端封口的Φ48钢管作为测温孔，测温采用可测100℃以内的温度计，筏板的底部、中部和表面以及进、出水口处各安置一支温度计。南塔楼测温孔共3处，北塔楼2处，共计5个测温点。
作好测温点位的编号及温度测温记录，以便随时发现问题。
（3）测温次数：砼浇筑后，前4d每2h测1次，第5～7d内每4h一次，第8～14d每天测1次，同时测出大气温度；每天把测量结果向技术负责人汇报一次，对测出的数据应及时整理和分析，对温差超过20℃时，应及时采取措施。
3、数据对比
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由上图可以看出，在未通水时混凝土内部最高温度产生在浇筑后6天及9天时，温度值为 52.78℃和 53.44℃；而在循环水管通水后实测的到的内部最高温度分别为 44.5℃和45.2℃。符合规范要求。由此得出使用循环水管法对混凝土进行降温处理后使得混凝土6天和9天时内部温度分别降低了8.28℃和7.24℃。
六、结语
本项目大体积混凝土施工中采用了循环水管降温方法对混凝土内部进行降温处理养护后，基础无裂纹产生，保证了混凝土的施工质量。
在操作过程中只要调节好进水的水量和水温，就能有效地控制混凝土中心温度与表面温度差在规定范围内，施工质量安全可靠。可见循环水管降温法，是一种对大体积混凝土降温具有很强的主动性，可操作性的降温措施。
参考文献：
[1]王立荣，胡建琴，袁维红.冷水循环法在大体积混凝土温度控制中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2016，（21）.
[2]杨跃平，马跃原.循环水管法在大体积混凝土降温中的应用[J].科技信息.2012，（03）.