1  工程概况

某工程筏板基础厚度为 1900mm、2200mm、2400mm，电梯井、集水坑局部厚度达 5050mm、6300mm。筏板基础设计强度等级为 C35，抗渗等级为 P8，混凝土用量约 7000m3。该工程属大体积且有抗渗要求的特殊混凝土，其对混凝土密实度和耐久性要求较高，且施工期在 7 月，平均温度为 32℃，为防止因大体积混凝土内外温差过大而产生温度应变裂缝就显得尤为重要。在该工程筏板基础浇筑前，我们分析了大体积混凝土的施工控制要素，并进行了水化热分析，以论证施工方案的可行性。

2  配合比设计

依据 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》及 GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》进行原材料优选及配合比设计。

所选原材料在满足相关标准规范质量要求的同时，还应满足以下要求：

（1）采用低水化热的 P·O42.5 水泥。

（2）细骨料采用中砂，细度模数宜大于 2.3，含泥量不应大于 3%。

（3）粗骨料粒径宜为 5.0～31.5mm，并应连续级配，含泥量不应大于 1%，且为非碱活性的粗骨料。

（4）应采用缓凝型外加剂，使得混凝土初凝时间控制在 8～10h，避免出现混凝土接茬冷缝。

配合比设计应满足如下要求：

（1）严格控制水泥用量，并合理掺用矿物掺合料。

（2）混凝土拌合物坍落度不宜大于 180mm。

（3）拌合水用量不宜大于 170kg/m³。

（4）水胶比不宜大于 0.45。

（5）砂率宜为 38%～45%。

经反复试配调整，最终确定配合比如表 1 所示。

3  水化热分析

为掌握混凝土浇筑、养护过程中，水化热造成的温度变化情况，以便于控制混凝土温升、温降速率，防止混凝土内外温差过大，造成温度应力裂缝，结合设计配合比，进行热工计算如下：

3.1  胶凝材料的水化热

Q=(k1+k2-1)Q0

式中：

Q——胶凝材料的水化热总量，kJ/kg；

k1——粉煤灰掺量对应的水化热调整系数，取 0.95；

k2——矿渣粉掺量对应的水化热调整系数，取 0.93；

Q0——水泥的水化热总量，kJ/kg，采用 P·O42.5 水泥，取值 377kJ/kg。

3.2  混凝土的绝热温升值

T(t)=WQ(1-e-mt)/Cρ

式中：

T(t)——龄期为t时，混凝土的绝热温升值，℃；

W——每方混凝土中胶凝材料的用量 (kg/m3)，取值 436kg/m3；

C——混凝土的比热，J/(kg·℃)，

           取 0.96×103 J/(kg·℃)；

ρ——混凝土的密度，kg/m3，

          根据配合比取 2380kg/m3；

t——混凝土龄期，d；

m——与水泥品种、用量和入模温度等有关的单方胶凝材料对应系数，取 0.4d-1。

3.3  混凝土由水化热引起的实际温升（中心最高温度）

Tm(t)＝Tj＋T(t) ζ(t)

式中：

Tm(t)——龄期为 t 时，混凝土的中心最高温度，℃；

Tj——入模温度，经试验实测，取值 28℃；

ζ(t)—— t 龄期混凝土的降温系数，按表 2 取值。

该筏板基础厚度 1900mm、2200mm、2400mm，按最大值选取 2.5m 厚度不同龄期时的ζ 值。电梯井虽然厚度较大，但顶部及侧面（坑内）外露，不单独计算，加强测温养护。

3.4  混凝土的表面温度

Tb(t) = Tq + 4hˊ(H-hˊ)ΔT(t)/H2

式中：

Tb(t)——龄期为 t 时，混凝土的表面温度，℃；

Tq——龄期为 t 时，大气的平均温度，取 32℃；

ΔT(t)——龄期为 t 时，混凝土中心温度与大气的平均温度之差，℃；

H——混凝土的计算厚度，m。

H = h + 2hˊ

h——混凝土的实际厚度，取 2.4m；

hˊ——混凝土的虚厚度，m。

hˊ= Kλ/β

  λ——混凝土的导热系数，取 2.33W/(m2·k)；

K——计算折减系数，可取 0.666；

β——模板及保温层的传热系数，W/(m2·k)。

β=1/(Σδi/λi+1/βq)

δi——各种保温材料的厚度，m；

λi——各种保温材料的导热系数，W/(m·k)；

βq——空气层传热系数，取 23W/(m2·k)。

该筏板基础采用木模厚 0.015m；表面盖塑料薄膜厚度 0.0003m；表面洒水覆盖 0.01m。保温材料导热系数按表 3 取值。

3.5  计算与分析

根据以上公式及取值，可计算得出不同龄期时，混凝土中心与表面的温差和混凝土表面与大气的温差，具体数据见表4。

通过分析表 4，可知：

（1）入模温度 28.0℃＜30.0℃；

（2）最大绝热温升值 64.0-28.0=36.0℃＜50.0℃；

（3）混凝土中心与表面的最大温差为 23.4℃＜ 25.0℃；

（4）混凝土表面与大气最大温差 8.6℃＜20.0℃；

（5）最大降温速率 (58.2-46.4)/(18-12)=1.97℃＜ 2.0℃。

在 3～30d 龄期内，该筏板基础混凝土各项温度指标均满足 GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》规范要求。

4  结论

通过水化热分析，可知该施工方案中的配合比选用及保温养护措施是可行的。但此计算结果为理论设定计算结果，为确保大体积混凝土不出现温度应力裂缝，在实际施工时还应严格控制混凝土入模温度不超过30℃，并根据气温变化等实际情况，参考实际测温数据来控制保温覆盖材料的增减，及时对养护措施进行调整。

参考文献

[1] GB 50496—2018．大体积混凝土施工标准[S]．

[2] 杨嗣信．高层建筑施工手册[M]．北京：建筑工业出版社，2017．

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