無線測(cè)溫技術(shù)在大體積混凝土溫度控制方面應(yīng)用

1、無線測(cè)溫技術(shù)在大體積混凝土溫度控制方面的應(yīng)用摘 要：結(jié)合工程實(shí)例，介紹了無線測(cè)溫系統(tǒng)在大體積混凝土溫度控制上的應(yīng)用，探討了大體積混凝土的溫控抗裂技術(shù)措施，提供合理的溫控防裂方案，以保證混凝土的工程質(zhì)量。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；無線測(cè)溫；裂縫控制隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展，大體積混凝土越來越多的應(yīng)用于橋梁、水利工程以及高層建筑基礎(chǔ)。與普通混凝土比較，大體積混凝土具有形體龐大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)和質(zhì)量要求高、混凝土絕熱升溫高和易收縮等特點(diǎn)。因此大體積混凝土在設(shè)計(jì)和施工中除了必須滿足強(qiáng)度、整體性和耐久性的要求外，還必須控制因溫差導(dǎo)致的有害裂縫，保證結(jié)構(gòu)的整體性和建筑物

2、的安全。因此控制溫度應(yīng)力和有害裂縫的產(chǎn)生，是大體積混凝土施工中的一個(gè)重要課題。大體積混凝土的定義以及溫度裂縫出現(xiàn)機(jī)理根據(jù)我國規(guī)范，大體積砼的定義：“砼結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1.0m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起砼內(nèi)外溫差過大因而導(dǎo)致裂縫的砼結(jié)構(gòu)”。大體積砼強(qiáng)度評(píng)定可根據(jù)GBJ146-90技術(shù)規(guī)范按60天或90天評(píng)定。大體積砼在澆筑過程中及其后的一段養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，對(duì)其內(nèi)部及表面溫度進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，根據(jù)溫度變化狀況及時(shí)采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，對(duì)于防止因大體積砼內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力而導(dǎo)致有害裂縫（深層、貫穿性裂縫）的產(chǎn)生有至關(guān)重要的作用。大體積混凝土出現(xiàn)的裂縫，按其開裂深度的不同分為表層裂縫和貫穿性

3、裂縫。大體積混凝土在施工階段，氣溫的變化對(duì)混凝土的水化熱有較大影響。外界氣溫越高，混凝土澆筑溫度也越高，同時(shí)混凝土的絕熱溫升也越高。而外界氣溫下降，特別是溫度的驟降，會(huì)在混凝土表面引起急劇的降溫，在表層形成很陡的溫度梯度。從而引起很大的溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生表面裂縫。隨著混凝土齡期的增長，水泥水化會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，使混凝土內(nèi)部的溫度升高，混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。地下工程防水技術(shù)規(guī)范GB50108-2008中中明確要求：混凝土中心溫度和混凝土表面溫度之差不應(yīng)大于25，再一個(gè)就是混凝土表面溫度與大氣溫度之差不應(yīng)大于2

4、0。無線測(cè)溫系統(tǒng)在大體積混凝土測(cè)溫方面的應(yīng)用筆者常見的大體積混凝土測(cè)溫是試驗(yàn)員用溫度計(jì)，從測(cè)點(diǎn)混凝土澆筑完10小時(shí)（初凝）后開始，72小時(shí)內(nèi)每2小時(shí)測(cè)溫一次，72小時(shí)后每4小時(shí)測(cè)溫一次，7天14天每6小時(shí)測(cè)溫一次，直至溫度穩(wěn)定為止。這種方法對(duì)試驗(yàn)員的要求較高，不同的人測(cè)出的結(jié)果誤差往往超過12度，也不能準(zhǔn)確的反映出大體積混凝土的溫度峰值。本文以安康貴豪領(lǐng)郡房屋建筑工程大體積筏板基礎(chǔ)的澆筑為例，探討無線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用以及混凝土有害裂縫的控制。2.1本工程大體積混凝土特點(diǎn)工程基礎(chǔ)部分砼標(biāo)號(hào)為C35P6，底板面積約3543，砼方量約5000 m3。本工程主樓基礎(chǔ)為等筏板基礎(chǔ)，筏板厚度1700。測(cè)溫時(shí)

5、環(huán)境情況如下：工程地處市內(nèi)，風(fēng)力較小，并且有風(fēng)天氣少，有利于養(yǎng)護(hù)工作；施工期間雨水較多，有降溫天氣，給保溫養(yǎng)護(hù)工作帶來一定難度；養(yǎng)護(hù)期間晝地表最高氣溫22.0，夜最低氣溫1.3，單日內(nèi)最高溫差13.0。基礎(chǔ)外模板均采用木模板，頂部散熱面積較大，不易保溫，且砼中心溫度較高。必須嚴(yán)格控制其降溫速率和內(nèi)外溫差，以防止溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生，因而考慮在砼表面和側(cè)面均采取適當(dāng)?shù)谋睾捅翊胧娞菥诰谟帽∧じ采w。施工時(shí)每個(gè)獨(dú)立施工段按斜面分層的方法進(jìn)行澆筑，以2m左右的澆筑寬度，分層沿長方向進(jìn)行澆筑，澆筑完第一層砼時(shí)緊接著澆筑第二層砼，1700mm厚筏板分三層澆筑完畢。從最后的監(jiān)測(cè)曲線圖可以看出，下、中、

6、上三層先后升至最高溫，而不是同時(shí)升至最高，有利于后期養(yǎng)護(hù)工作。2.2混凝土溫度的計(jì)算由于結(jié)構(gòu)場(chǎng)散熱的邊界條件比較復(fù)雜，要嚴(yán)格解出混凝土澆筑后的實(shí)際溫升非常困難，目前采用近似的方法進(jìn)行計(jì)算。本工程大體積混凝土的水化熱絕熱升溫值： Th=(mc+KF)Q/（c）mc每立方米砼水泥用量(包括膨脹劑)（kg/m3）：取330K摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.250.30，取0.28F砼活性摻合料用量（kg/m3） ，取160Q水泥28天水化熱（kJ/kg），取461c砼的比熱（kJ/kgK），取0.92砼的密度（kg/m3），取2400公式中所用的各項(xiàng)數(shù)值來源于“砼配合比報(bào)告單”Th =（330+0.28

7、160）461/（0.922400）=78.25（）混凝土中心溫度：T1（t）=Tj+Th（t） Tj混凝土澆筑溫度（），取14 （t）t齡期降溫系數(shù)，取0.52（砼厚1.7m，齡期3天） T1（t）=14+78.25*0.52=54.692.3無線測(cè)溫系統(tǒng)筆者使用的是由陜西省建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)的JYC數(shù)字溫度無線測(cè)溫儀，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)字溫度傳感器、多通道溫度數(shù)據(jù)采集器、大屏幕溫度顯示器、低功耗無線數(shù)據(jù)通信基站、數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)通信接收器和計(jì)算機(jī)組成。通過在預(yù)埋的測(cè)溫孔中布置探頭，可以24小時(shí)對(duì)其進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)。無線測(cè)溫系統(tǒng)主要技術(shù)性能如下：傳感器測(cè)量溫度范圍 ：55125溫度測(cè)量分辨率：0

8、.1監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)與基站無障礙通訊距離：不小于1000米基站無障礙通訊范圍： 500700m基站最大瞬間功耗：20mW溫度采集器工作溫度范圍：-10652.4混凝土的測(cè)溫及養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)接收計(jì)算機(jī)位于基坑?xùn)|南角，離最遠(yuǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)直線距離大約80米，信號(hào)良好。測(cè)溫孔制作以及布置如下圖，澆筑前將測(cè)溫孔焊在筏板鋼筋上，不得松動(dòng)。每區(qū)布置5個(gè)測(cè)溫孔，其中電梯井口邊2個(gè)，外側(cè)模板邊1個(gè)，另外2孔分散布置?；炷脸跄罅⒓磳⑻筋^布下，每個(gè)測(cè)溫孔布置上、中、下三個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)定砼表層（距砼表面50mm）、中部和底部（距砼底部50mm）溫度。 電梯井口和外側(cè)模板邊上布置的測(cè)溫孔目的是監(jiān)測(cè)電梯井以及外模板的保溫狀況，防止同一

9、水平面上的溫差過大。由曲線圖（后附）可以看出，砼內(nèi)部溫度變化比較緩慢，升溫最快5/h，2天左右達(dá)到溫度峰值，各測(cè)點(diǎn)峰值在5560，與計(jì)算相差不大。降溫過程更慢，最快3-5/d。該系統(tǒng)的巡檢周期為30s，計(jì)算機(jī)終端的顯示溫度與砼內(nèi)部的溫度同步變化，我們?cè)O(shè)定采集周期為15分鐘，完全可以滿足工程的實(shí)用要求。養(yǎng)護(hù)工作根據(jù)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行。在砼表面用塑料薄膜覆蓋后先不急于覆蓋保溫層，等到區(qū)域混凝土中部溫度達(dá)到峰值后再對(duì)此區(qū)域進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。砼表里溫差控制在20以內(nèi)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況適當(dāng)調(diào)整保溫層厚度；電梯井口同一水平面溫差控制在20以內(nèi)，根據(jù)測(cè)情況適當(dāng)調(diào)整井口的封閉。從監(jiān)測(cè)曲線可以看出，環(huán)境溫度有個(gè)急劇下降的過程

10、，這是當(dāng)時(shí)突發(fā)降雪，導(dǎo)致保溫層被淋濕且有積水，于是立即組織人員排除積水，更換保溫材料，并且覆蓋彩條布防水。2.5測(cè)溫結(jié)果 根據(jù)混承臺(tái)凝土澆注施工進(jìn)度監(jiān)測(cè)兩個(gè)區(qū)，依據(jù)檢測(cè)承臺(tái)內(nèi)外溫度變化及環(huán)境溫度變化，向施工方提出合理的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)措施，有效的控制了混凝土內(nèi)外溫差。經(jīng)過十四天的溫度監(jiān)測(cè)，養(yǎng)護(hù)過程中承臺(tái)內(nèi)部最高溫度分別降至35以下，表面溫度相應(yīng)降至15左右。后附溫度時(shí)間曲線。3結(jié)語隨著一次性澆筑混凝土體量的增大以及施工質(zhì)量要求的提高，傳統(tǒng)的測(cè)溫方式已經(jīng)不能滿足施工以及養(yǎng)護(hù)的需要，信息化施工是未來發(fā)展的趨勢(shì)。本文僅從后期監(jiān)測(cè)及養(yǎng)護(hù)方面簡單介紹了有害裂縫的預(yù)防，但大體積砼結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和控制是一門邊緣科學(xué)，也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須從材料、設(shè)計(jì)、施工和