大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术
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摘 要：本文介绍了通过优化大体积砼配合比技术、一种在冷却管外包螺旋筋技术、一种新型抗裂模板技术以及大体积混凝土智能温控系统的应用，从而实现大体积混凝土智能温控及抗裂养护。
关键词：大体积;混凝土;智能温控;抗裂
1 引言
在现代建筑中，时常涉及大体积混凝土施工。所谓大体积混凝土，为结构物实体最小几何尺寸大于1m的大体量混凝土。因混凝土中的胶凝材料水化而引起温度变化及收缩导致产生有害裂缝。由于其特点是长、宽、厚度尺寸较大，混凝土浇筑面和浇筑量大，整体性要求较高。混凝土浇筑后水泥水化热量大并且都聚集在构件内部，形成较大的混凝土内外温差，容易造成表面产生收缩裂缝等问题。为了节约材料及水资源，保证施工质量，提高施工速度，有必要对传统的大体积混凝土施工及时进行研究，丰富传统大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术。
2 工程实例
我司承建的广东金融技术服务区C区市政工程五胜河南路Ⅰ标，该项目部分主体结构的砼强度等级C40，抗渗等级为P8，底板厚1.2m～1.6m，侧墙厚1.0m～1.6m，中墙厚1.4m米，地下室顶板板厚有1.0m～1.2m和1.8m，侧墙、底板、中墙厚1.0m，部分顶板厚1.6m，钢筋砼结构均为大体积砼结构。该部位大体积混凝土施工主要是混凝土浇筑后水泥的水化热量大且都聚集在构件内部，形成内外温差，容易造成混凝土表面产生收缩裂。在混凝土内部预埋冷却水管，通过电子温度监测点与冷却水管泵送系统的电子通信联系，实现智能测温及温控，通过不同温差调节冷却水水泵的流量及时调整着保温养护措施，将混凝土内外的温度差控制在25℃以下，从而加强温度控制;同时设计一种在冷却管外包螺旋筋技术，能有效防止冷却管在埋设及浇筑砼过程中发生堵塞或损坏，通过螺旋筋提高冷却管周边砼的抗裂能力，保证了大体积砼施工质量;通过采用18厚木夹板+保温膜+钢丝网的组合式新型抗裂模板技术，模板自带保温及砼表面抗裂措施，模板拆除后混凝土表面光洁、密实。磨细矿渣不发热，强度高，可与普通硅酸盐水泥等量代换，通过采用磨细矿渣等量代替水泥用量，以不增加原材料用量和保证砼强度前提下，控制大体积砼最终水化热，最终完成了该工程大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术的施工工作，很好地改善了工程大体积混凝土裂缝的问题，对工程结构质量的提高起到了积极的作用。
3 施工工艺
3.1 工艺流程
钢筋绑扎、预埋外包螺旋筋的冷却管→预埋测温传感器→18厚木夹板+麻布+钢丝网的组合式新型抗裂模板加工制作→结构模板安装→智能控温系统安装→混凝土浇筑施工及开启智能控温系统→混凝土养护及运行智能控温系统。
3.2 操作要点
（1）预埋外包螺旋筋的冷却管;水管冷却指的是在混凝土内预埋冷却水管，利用管道中流体的低温与水化热产生的高温进行热量的交换，根据流体力学，水流在紊流状态时能确保流体在限定时间内与周边热源作有效接触，提高降温速率。
冷却水流动时的速度发生改变的同时其对流系数也会随之改变，通常状况下20cm/s～60cm/s流速时间计算对流系数的公式如下：hp=19.887v+180。根据施工现场常用的水泵（流量为0.6m3/h～2.8m3/h），为保证紊流的顺利产生，冷却管采用钢管光-32-YB234-63黑铁管，其外径为42.25mm，壁厚3.25mm。外包 Ф6螺旋钢筋，螺距10cm。冷却管绑在侧墙或顶板箍筋上，其每层长度可根据隧道的宽度做适当调整。冷却管在埋设及浇筑砼过程中应防止出现堵塞、漏水和震坏一系列问题。并通过螺旋筋提高冷却管周边砼的抗裂能力。
（2）测温点的布置。温度的监测是大体积混凝土质量检控的一个重要措施。本项目测温是对浇筑温度、养护过程的内外温差、升温值、降温速度及环境温度进行了监测。大体积混凝土智能温控系统主要通过预埋电子测温传感器（内含数据发送装置）、多级调节水泵（内设4G网络卡、数据收发Wi-Fi装置）通过智能控温监控平台组成的大体积混凝土智能控温系统。
根据工程特点，大体积砼结构将划分为20×50m一块作为独立的大体积混凝土智能温控系统，每块独立系统不大于10m设置一组测温点（横向短距应设置不小于3组）。温度监测设施是在砼内埋设3支为一组的测温线，第一支埋设在离砼表面10cm深处，第二支埋设深度为砼厚度的1/2，均露出混凝土面100mm，第三支埋设深度为距离砼底部20cm深处，两支测温线相隔净距50mm。每一支镀锌钢管在接触砼的顶部应加盖密封，不漏水。镀锌钢管垂直放设与钢筋网焊牢，使用精度准确100℃的温度计。测温点选在底板中央及一这些较为代表性的点分别埋设一组测温装置，一般是不少于三组。根据结构特点，结构板测温区的测点布置在轴线交叉点外扩1000mm处，顶、底两个测温点距底板、顶板面各200mm。混凝土中测温预埋电子测温线。除此之外大气中应布设2个测温点，以比较混凝土表面温度与大气温度之差。电子测温线固定在钢筋上。
（3）安装18厚木夹板+麻布+钢丝网的组合式新型抗裂模板，采用860×1830×18mm厚胶合板。为保证胶合板能容有透气保湿抗裂的功效，于胶板面铺设麻包袋，麻包袋除将胶合板面满铺外，还应将胶合板四边以麻包袋封死，以保证能将浇筑的砼中的多余空气通过麻包袋由模板与模板间的缝隙中排出。除于胶板面铺设麻包袋外，还应于麻包袋面满铺Φ1@150×150mm焊接铅水线网，并且采用U型钉将麻包袋和钢丝网与模板稳固固定好。此模板能将砼表面多余水分和空气防止早外泄，有效提高了砼表面的密实度和抗裂能力，能提高砼表面温度降低砼体内外温差，防止表面开裂。另外有一层Φ1@150×150mm焊接铅水线网嵌入砼表面，可大大提高砼表面的抗裂能力。因此，采用上述多功能模板，能相当有效地减少甚至避免产生的早期表面裂缝。在模板安装工作完成后，方可在进行大体积混凝土浇筑。
（4）调整大体积砼配合比的技术，选用普通硅酸盐水泥;由于普通硅酸盐水泥每增加10kg/m3砼温度约升高1℃，为保证砼浇筑后内外温差不大于25℃，砼中的普通硅酸盐水泥的用量应严格控制，普通硅酸盐水泥的用量应不大于200kg/m3，其余水泥用量可采用细磨矿粉取代30%～40%水泥用量作为混凝土掺合料代替，减少水泥的用量，避免暴晒对，要以降低入仓温度，尽量避免在天气高温时浇筑承臺砼。我们用的砂、石在使用前用冰水冲洗，能有效降低含泥量，降低砼入模温度;选用10cm～15cm粒径的优质花岗岩石作分层浇筑的层间连接，能有效降低水化热，吸收热量，提高防辐射能力。角石待顶板砼二次振捣后，安排专人向顶板砼投掷角石，投掷角石至露出浮浆面一半为止，角石总用量应严格控制，角石总用量不得大于砼浇筑量的20%。
（5）混凝土浇筑开始后，依次启动系统各个水循环系统，使循环水与混凝土同步进行升温。开启1天后，部分混凝土开始凝固，根据测温情况调节水流量。如当每个独立测温系统内的某组测温组的内外温差>20°C时，自动调节泵将会自动设置到最高档位，增加冷凝管内的冷水流量，若测温系统的所有测温组的内位温差为15°C～20°C时，自动调节泵将会自动设置到第三档位，降低冷凝管内的冷水流量。当混凝土内外温差达到5°C左右时停止循环冷却。
（6）冷却管使用完毕后，即灌浆封孔，将外露部分截除。
4 结语
大体积混凝土智能温控及抗裂养护施工技术在现有提出了比现有技术更为完善的理念。该技术工艺简便、操作简单、施工方便，提高了工程质量，增强了建筑使用功能，节省了混凝土养护费用。
参考文献：
[1] 林鹏.大体积混凝土通水冷却智能温度控制方法与系统.水利学报，2013（8）：10.
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