大体积混凝土温度控制和测温技术(汪虎)(二等奖).doc

大体积混凝土温度控制和测温技术 作者：汪 虎 申报单位：福清核电项目部质量管理部 提交日期：2011年11月3日 大体积混凝土温度控制和测温技术 【摘要】本文主要结合福清核电3、4号机组8NL厂房底板施工实例，介绍了大体积混凝土测温系统的布置,对测温结果进行了分析,以掌握大体积混凝土的温升规律,为大体积混凝土施工提供科学依据,从而提高大体积混凝土的工程质量。 【关键词】 大体积混凝土 温度控制 裂缝 技术措施 养护 0.引言 建筑工程中，大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸≥1m部位所用的混凝土，其主要的特点为结构截面大、混凝土用量多，内部热量不易散发。目前我国在大体积混凝土裂缝控制方面的研究日趋成熟，其中以王铁梦教授和吴伟中院士的温度应力控制理论和变形控制理论为先导，此理论主要内容为：混凝土一般在浇筑后的二至三天内，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。混凝土降温阶段，弹性模量迅速增加，约束拉应力也随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强度便出现贯穿性裂缝。为了准确了解大体积混凝土内部由于水化热引起的温度升降规律，掌握基础混凝土中心与表面、表面与大气温度间的温度变化情况，以便采取必要的措施，需对混凝土进行温度监测，从而提高大体积混凝土的工程质量。该工程属于核电站核岛厂房，结构都涉及核安全，必须防止大体积混凝土出现有害裂缝，为控制混凝土的裂缝，根据温度应力控制理论和变形控制理论，需要对浇筑的混凝土进行测温监控，通过对混凝土内外温度变化情况及时采取有效方法控制混凝土内外温差，防止混凝土出现有害裂缝。 1.工程概况 8NL厂房包括8LX和8NA、8NB，基础为大体积现浇钢筋混凝土结构，工程质保等级为QAⅠ级。底板厚为3m，底板平面呈矩形状尺寸为46m×37.25m，混凝土设计强度为RS28，混凝土总方量约5100m3。该筏基分两块施工第一块平面尺寸为46m×22m，混凝土方量3000m3；第二块平面尺寸为46m×15.25m，混凝土方量2100m3。该地区属于沿海地区，气候特点就台风季节比较多的地方，风速年平均10.2m/s、极大风速34m/s。因此，如何养护好大体积混凝土，减少混凝土内外温差，预防混凝土开裂，是筏基施工中的重点。 2.大体积混凝土温度裂缝产生的原因 大体积混凝土出现的裂缝，按其开裂深度的不同一般可分为表层裂缝和贯穿性裂缝。 2.1表层气温差 大体积混凝土在施工阶段，气温的变化对混凝土的水化热有较大影响。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高，同时混凝土的绝热温升越高，混凝土的浇筑温度也越高，同时混凝土的绝热温升越高。而外界气温下降，特别是温度的聚降，会在混凝土表面引起急剧的降温，在表层形成很陡的温度梯度。从而引起很大的温度应力，使混凝土产生表面裂缝。如图1（a）所示。 2.2内表温差 水泥水化产生大量的水化热，使混凝土内部温度升高热量较难散发，外部表面热量散发较快，内部和外部热胀冷缩过程相应会在混凝土表面产生拉应力。温差大到一定程度，混凝土表面拉应力超过当时的混凝土极限抗拉强度时，在混凝土表面会产生有害裂缝，有时甚至贯穿裂缝。另外，混凝土硬化后随温度降低产生收缩，由于受到地基约束，会产生很大外约束力，当超过当时的混凝土极限抗拉强度时，也会产生裂缝。如图1（b）所示。 3.大体积混凝土温度控制理论分析 大体积混凝土温度控制是确保大体积混凝土不产生微裂缝的主要因素，它必须由混凝土配合比设计、温度控制计算、混凝土测温以及混凝土的覆盖保温、养护等技术手段和措施才能实现。在绝热条件下，混凝土的最高温度是浇筑温度与水泥水化热温度的总和。但在实际施工中，混凝土与外界环境之间存在热量交换，故混凝土内部最高温度由浇筑温度、水泥水化热温度和混凝土在浇筑过程中散热温度三部分组成，如下图所示。 在施工中，我们主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范的要求，即通过合理措施有效地控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内外温度差≤25℃。经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下： 1、混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升。 2、合理有效的保温措施可以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是大体积混凝土温度控制的关键因素之一。 3、环境温度过低，增加混凝土拌和温度，从而能有效地控制混凝土入模温度，是大体积混凝土温控关键因素之一。 3.大体积混凝土内部温度的计算 为了准确掌握混凝土内部温度的变化