纪文龙 李建 廖涛

【摘要】大体积混凝土由于构件截面尺寸大，水化热无法及时扩散，由内表温差产生的过大的温度应力会对构件产生破坏，因此大体积混凝土的养护至关重要。本文基于实际测温数据对两种不同养护措施的内表温度差、逆推保护层传热系数、经济效益三方面进行对比研究，得到湿棉被养护在以上三方面均优于传统土工布加蓄水的养护方式。故采用湿棉被进行大体积混凝土养护的工法值得推广。

【关键词】大体积混凝土；养护措施；内表温差

引言

伴随着城市的发展，建筑的高度不断提升。而建筑高度的提高带来的自身荷载、风荷载等的增加对建筑的基础提出了更高的要求。在建筑施工中常碰到大体积混凝土，为了确保建筑物的可靠性和安全性，我们在施工过程中必须注意大混凝土的裂缝，采取相应安全处理措施。

1 裂缝产生原理

1.1大体积混凝土裂缝的成因

第一是由外荷载的直接应力，即按常规计算主要应力引起的裂缝；第二是由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝，即结构的实际工作状态同常规计算模型有出入所引起的裂缝。根据裂缝的深浅可分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。本文主要研究大体积混凝土从浇筑时起，到设计强度止，这一期间内由水泥水化热所引起的温度裂缝产生机理和控制方法。

1.2表面裂缝形成原因

大体积混凝土结构截面大，水泥用量多，浇筑以后，水泥放出大量的水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热小，因此混凝土结构内部水化热积聚，使内部温度陡升，外部则散热较快，温升较小，混凝土内外温差使结构沿构件截面产生温度应力，结构内部产生压应力，表面产生拉应力。

2 工程概况

2.1 A塔楼筏板

A塔楼筏板平面为37.6m×37.6m的正方形，最薄处厚度为3m，电梯井及集水井位置最深处厚度为7m，一次性浇筑方量为5500m?。混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P8。A塔楼的养护方式采用依次覆盖一层薄膜加两层土工布，再于其上蓄10mm水进行养护。

2.2 B塔楼筏板

B塔楼筏板平面为38.7m×38.7m的正方形，最薄处厚度为2.7m，电梯井及集水井位置最深处厚度为6.3m，一次性浇筑方量为4900m?。混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P8。B塔楼的养护方式采用依次覆盖一层薄膜与一层湿棉被进行养护。

3 测温结果及分析

3.1测量结果：

温度测量从混凝土浇筑入模开始测量，每两小时自动读取一次数据，测量总时长在7-8天，共得到将近90个时间点的数据值，以时间为横轴，温度为纵轴，将两栋塔楼筏板不同位置的内表温差绘制在同一张折线图，如图1所示，观察其变化趋势并比对结果。

图1 A、B塔楼不同厚度区域筏板内表温差变化曲线

3.2 数据分析

从图中可以看出，A塔楼采用的养护模式，在板厚为3m的时候还能较好的将内表温差控制在25℃以下，但在4.5m区及7m区基本就很难满足规范要求的25℃温度差，相反，B塔楼采用的养护模式，在2.7m、4.3m及6.3m厚度下都能较好的将内表温差控制在25℃左右。

同时，将A、B塔楼各3个不同厚度的表面温度测量结果共六组数据绘制在同一张折线图中，如图2所示，可以清楚的看到，在浇筑初期，混凝土快速释放水化热是混凝土表面温度急剧上升，而在水泥水化放缓的阶段，A塔楼表面热量散失大于内部传递过来的热量，表面温度出现明显下降，相比之下，B塔楼采用棉被养护，可以有效减少表面热量散失，使表面温度呈缓慢下降趋势，从而有效的将内表温差控制在25℃以下。

图2 A、B塔楼表面温度变化图

3.3 等效保温系数计算

根据《建筑施工计算手册》第11.22章节《混凝土表面温度裂缝控制计算》，混凝土的表面温度可按下式计算

根据上式以及测温数据，我们的已知量有 ，通过现有的已知量，可求出两栋塔楼养护方案对应的保温层传热系数 ，公式推导，对测温数数据计算，得到不同厚度及不同时间的 取值。

A塔楼保温层传热系数计算

按10mm蓄水养护计算 ，则

A塔楼采取的养护方式优于单纯蓄水10mm的养护方式，根据工程经验及实际测温结果判断， 值在10～20之间。分析求得，A塔楼采用依次覆盖一层薄膜加两层土工布，再于其上蓄10mm水的养护方式对应的保温层导热系数 取值在12～14之间。

B塔楼保温层传热系数计算

按30mm蓄水养护计算 ，则

棉被的厚度在20mm左右，B塔楼采取的养护方式优于单纯蓄水20mm的养护方式，根据工程经验及实际测温结果判断， 值在5～15之间。对测温数据进行初步汰选，将有效数据绘制成散点图，并求出回归线。分析求得B塔楼采用一层薄膜加湿棉被的养护方式对应的保温层导热系数 取值在4～4.4之间。

4經济性分析

由于两种方案都有覆盖一层薄膜，故仅对两层土工布与一层棉被的每平方造价进行对比。

市场上土工布价格为1.5-2元/㎡，取1.75元/㎡计算，则两层土工布造价为3.5元/㎡；我项目采用的棉被尺寸为1.2mx2.1m，每床价格为35元，故每平方养护造价为13.9元/㎡。

综上所述，从等效果角度分析，采用湿棉被的养护措施在经济上优于采用土工布加蓄水的防护方案。

5结束语

根据上文分析，对于高层建筑底部基础大筏板，由于其构件尺寸大，水泥产生的水化热无法得到有效传递，导致构件中心温度急剧上升，以我项目基础筏板尺寸为例，筏板中心最高温度可达到70+℃，如果表面养护措施不合理，很容易使构件产生温度裂缝，导致结构破坏。我项目A塔楼采用的依次覆盖一层薄膜加两层土工布，再于其上蓄10mm水的养护方式所得到的保温层隔热系数在12～14之间，在混凝土放热高峰期之后由于表面热量得不到及时补充，表面温度出现明显且连续的下降，在构件厚度为3m的时候，还能基本将内表温差控制在25℃，但在构件厚度进一步增加到4.5m及7m时，内表温差便明显超过了25℃；相对B塔楼采用的依次覆盖一层薄膜与一层湿棉被的养护方式，得到的保温层隔热系数在9～9.5之间，同时能将构件的表面温度保持在一个稳定的水平，不出现明显且连续的下降现象，能较好的将内表温差控制在25℃。同时，在造价上，并不逊色于传统的养护方式。

参考文献

[1]（GB50496-2009）《大体积混凝土施工规范》[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2]王佩云，肖绪文.《建筑施工手册（第五版）》[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.9