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普及型混凝土温度测量技术和设备的开发应用 郁蕙 上海建工集团股份有限公司 上海 2 0 0 0 8 0 摘要 ：根据 多年来对 大体积 混凝 土温度监 测技术、设备 的研究 、开发 与实践 ，对大体 积混凝土施工过程 中温度监测技 术的发展进行总结 ，对各种温度监测的方法进行了比较，其中重点对普及型微机的自动监测系统、电子测温仪进行阐 述 ，并对操作简便 的人工测量大体 积混凝土温度 的技术作 介绍 。 关键词：大体积混凝土 施工温度监测 监测技术和设备 微机自动监测系统 电子测温仪 中图分类号 ：T U 5 2 8 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 1 6 6 0 3 De v e l o p me n t a n d Ap p l i c a t io n o f Po p u l a r i z e d Co n c r e t e T e mp e r a t u r e 。 - i = 0 0 0 Me as un ng l ec hni que s an d Equ i pmen t s Yu Hui S h a n g h a i Co n s t r u c t i o n Gr o u p Co ， L t d Sh a n g h a i 2 0 0 0 8 0 1 普及型数字式 电子测量仪 的开发 初期的测温仪是使用交流 电的，因为9 1 1 B ,3 市场上适用 于大体积混凝土测温的温度表头只有用交流电的。这种 测温仪在施工现场使用很不方便 ，且很不安全。后来通过 开发直流供电的温度表头 ，研发出适合于大体积混凝土测 温用的电池供电的温度表头。 数字式 电子测温仪由仪表盒和传感器2 部分组成 。仪 表盒 上有显示表头、 电池盒、 电源开关、传感器连接插 座、充电插座和外接 电源插座。传感器 由感温头和 电缆 以 及连接插头组成。 使用数字式电子测温仪测温时只要将传感器和仪表盒 连接后打开电源开关，显示屏就能显示温度数值 ，非常直 观。如果是用测温管测温，传感器放入测温管内后打开 电 源开关，显示屏显示的温度数值就会不断变化 ，当显示屏 上的温度数值稳定时，此数值即为该测温点 的温度值。从 传感器放入测温管到温度数值稳定大概要几十秒到一分钟 左右。如果测温点多，测一次温度就要耗费较长时间。当 然也可以多用几个传感器逐一放入测温管内，再回过头来 测先放入的传感器 ，测好一个传感器再将其放入后面测温 管内，这样多个传感器循环测温速度就会快一些 。但打 开的测温管放入传感器后都要将测温管口盖好 ，以防止测 温管内的温度散失。 随着传 感器生产规模 的不断扩 大和技 术的改进 ，加 上 电子元器件加工商业化程度 的提高 ，传感器 的封装和配 L 一 作者简介：郁惠 ( 1 9 6 8 一 )，女，本科，高级工程师。 通讯地址：上海市东大名路6 6 6 号 ( 2 0 0 0 8 0 )。 收稿日期：2 01 3 1 1 - 2 8 建筑施工 第3 6 卷 第2 期 线 已有专业工厂化、规模化 ，传感器质量和稳定性也提高 了 ，所 以现在 人工测温可以配置多个传感器 ，不用测温 管，直接将传感器按所需的测温位置埋入混凝土中，传感 器导线的接头留在混凝土外。待混凝土浇筑完毕后 即逐个 连接测温表进行测温。由于传 感器埋在混凝土 内随时传感 知混凝土温度 ，这样传感器一接上仪表就能立即显示该测 温点的温度。测一点温度只要几秒钟 ，速度大大提高 ，而 且就不用担心混凝土 内的温度会从测温管 口散失 ，这样测 温也更加准确 。 2 工程应用 自上世纪9 0 年代至今 ，上海建工采用了不同的大体积 混凝土温度监测方法、设备，完成 了新上海国际商厦 、徐 浦大桥、开开广场、恒隆广场 、中远两湾城、上海轨道交 通1 1 1 6 标、上海辛克设备基础、洛阳正大国际城市广场等 几十项不同大小、厚度和类型 、不同环境和气候条件下施 工的基础底板混凝 土温度监测 ，现选取其中2个项 目进行 分析。 2 1 上海恒隆广场2 楼基础大体积混凝土施工温度监测 上海恒隆广场2 楼基础的最长处约为1 O 8 m，最 宽处 约为7 O m，主楼基础厚度为3 5 m，其中电梯井的最大局部 厚度为7 5 m：裙房基础厚度为1 5 m，其 中电梯井的最大 局部厚度为3 5 m。混凝土的总方量为1 3 0 0 0 m ，为保证基 础混凝土构件的整体性，采用一次性连续浇捣 ，仅在主楼 基础与裙房基础间设立后浇带。混凝土标号为 C 4 0，抗渗 标号为P 8 ，每立方混凝土水泥用量为 2 8 0 k g ，水泥品种为 4 2 5 普通硅酸盐水泥 ，粉煤灰掺量为 8 5 k g ，S 9 5 磨细矿粉 6 2 k g 。混凝土配合比中的每立方水泥及活性掺和料用量高 达3 5 0 k g 以上 ，所 以基础 内由水化热引起的绝热温升将非 常高 ，上升线也非常陡峭 ，它将大大增 大我们对 内表温差 控制的难度。该工程混凝土浇捣成型后 的监控养护从1 O 月 2 1日 1 8 时起至1 1 月 1 2日6时结束，历时 5 1 2 h 。 2 1 1 监测方案 ( a)监测系统采用大型混凝土 温度微机 自动 测试 系 统 ，在浇筑和养护期间对基础混凝土的内表温度实施每天 2 4 h 的连续监测。 ( b) 传感器采用电流型的进 口精密集成 电路传感器 作感温元件 ，经老化筛选处理后用金属管套密封保护，正 式使用时对已作封闭的传感器再作一次标定。 ( c) 测点布置 因基础 混凝土 由东 向西连续浇筑 ，根 据 形状、厚度、时间和材料的对称性、相同性、一致性和 匀质性等临界条件，我们在主楼基础底板 1 4 区域里 的中心 区、边缘 区、角区及电梯井深坑 内布置A S 共1 9 根测温轴 计9 5个传感器，在裙房基础底板的中心区、角区及 电梯井 深坑 内布置T _ 共5个测温轴计1 7个传感器 ，此外在基坑 外设立1个大气环境温度监测点进行测控 ，共计1 1 3个 ，详 见测点平面布置图1 。 丌 T 图1 测点平面布置 3 + 4 A 一 1 蛆 2 u x 组 2 1 2监 测 结果 整个测试过程中所采集到的 2 7 0 0 0多个数据进行全面 分析后可得到以下的结果 ： ( a) 在基础混凝土内，根据测得的沿厚度方向各中心 点入模温度值 ，得到平均入模温度 为2 6 6 6 。 C 。 ( b) 根据各点在水化热 的作用下到达各 自的最高温 度 、绝对温升 以及经历的时间分析 ，恒隆广场2 楼主楼 基 础混凝土平均绝对温升为 4 4 2 8 。 C ，平均历时 9 7 h ，裙房基 础 混凝土平均绝对温升为 3 2 8 4。 c，平均历时 5 O h，其中 D ， (7 3 0 。 C)是恒隆广场2 楼基础混凝土内部出现的绝 对最高温度 ，其中V ( 6 1 9 。 C) 是裙房基础混凝土内部 出现的绝对最高温度。恒 隆广场2 楼 主楼基础 混凝土中心 平均最高温度为 7 O 0。 C ，裙房基础混凝土中心的平均最高 温度为s 9 O。 C 。 ( c) 大体积 混凝土的养 护过程采取控温措施。实测 各测试轴与表面温度的差值不大于2 5 K ，其 中2 4 5 K 是恒隆 广场2 楼基础混凝土内部出现的最高温差。 ( d)由 1 1月 1 2日 6时微机测试系统提供的即时数 据可以看到 ，当时恒隆广场2 楼基础混凝 土中心区域平均 最高温度为 4 4 4 8 。 C；内表最大温差为 1 9 1 K(I 轴) ；绝 对最低气温为 1 4 6。 C 。据此分析得出结论 ，该基础混凝土 已有效进入 “ 安全区”。 即在基础混凝土表面完全裸露的 情况下 ，都不会出现混凝土内表温差大于2 5 K 的可能。 由 此，施工单位和测控单位一致同意结束监控养护 ，移交后 续施工。 2 1 3 进行温度控制 的针对性措 施 ( a )当测得恒隆广场2 楼基础混凝土中心高达 7 O。 c 以上的绝热温升时 ，即要求在第一时间覆盖塑料薄膜 ，以 有效地封 闭基础混凝土水分蒸发的途径 ，减 少混凝土表面 产生干缩裂缝 的机会：在微机测试系统 的帮助下 ，做到不 到万不得 已时不加盖保温材料 ，以最大限度地帮助基础混 凝土自主散热 ，达到有效降低混凝土绝热温升的目的。 ( b) 充 分利用混凝土 内的 自有水分用于水泥最早期 的水化反应，在没有加盖保温材料前不浇水，以保证混凝 土表面温度不至于下降过快。 ( c) 在保温材料覆盖完毕后 ，要求养 护浇水要做 到 少、匀、勤 ，并坚决杜绝水管中途漏水的现象产生，以免 引起基础混凝土局部急速降温 ，危及构件的质量 ，力求混 凝土温度能 “ 平滑”、 “ 有控”地进入 “ 安全区”。 ( d) 在实际的监控养护期内，由于多次遇到 了暴雨 的侵袭 ，致使混凝土的表面温度急剧下降 ，基础混凝土内 表温差 出现了接近 2 5 K 的情况。在这一系列 的不利局面 中，微机监测系统每次都能及时提供 内表温度曲线 ，让我 们能掌握未来温差 变化的趋势 ，为我们采取及时有效的措 施赢得 了宝贵 的时间，保证了恒隆广场2 楼基础混凝 土的 质量 ，达到了预期的质量控制 目 标。 2 2 上海轨道交通1 1 1 6 标1 区 ( 高层办公楼 ) 基础大 体积混凝土温度监测 上海轨道交通1 1 1 6 标 为嘉定城北路站A 地块1 标段配套 开发工程 ，是一座多功能的建筑。1 区 ( 高层办公楼 ) 基础 为桩筏基础 ，最长 处为1 2 2 m，最宽处为6 0 m，筏板厚度 为2 2 m。中间设2条后浇带 ，分块浇筑。由于筏板混凝土 较厚 ，混凝土体量较大，属大体积混凝土。为保证基础混 凝土构件的整体性 ，每个区域都采用一次性连续浇捣。筏 板混凝土的设计强度等级为 C 4 0 P 6 ，商品混凝土采用 4 2 5 普通硅酸盐水泥拌制 ，每立方水泥用量为3 4 0 k g 。本工程 的混凝土温度监测从 1 0 月4 日下午1 4 时开始至1 0 月1 7 日上 午8 时结束，历时 3 0 6 h 。 2 2 1 监测方案 ( a) 本工程基础底板大体积混凝土的温度监测采用电 子温度表，在混凝土的浇筑和养护期间对埋设在基础混凝 土中心和表面的温度传感器实施连续的监测。 2 01 4 2 Bl l j 】 d i n g c。 n s t nI c 廿。 n f l 6 7 ( b) 测点布置根据基础形状、厚度等临界条件 ，我 们在基础 的最 先浇筑 的北块 中心部位 、边缘 区、角区等 部位布置，共计1 0个测组。每测温组再设2个测温点 ，计 2 O个测温点，此外在基坑外设立1 个气温测点共计2 1个测 温点 ，详见测点平面布置图2 。 一 是 一 一 一 一 1 = = 一 一 毫 荨 一 # * 一 至L 一 I I I 7 I l L 一 f 1 一 I I 29 8 5 o 册 O 图2 测点平面布置 各测濑组剖断 2 2 2监 测 结 果 本工程的温度监测在混凝 土浇筑时测得入模温度 ，当 混凝土浇筑完毕 ，终凝结束即开始连续监测。测量间隔时 间为第 1 天每2 h 监测1次 ，第2 天每3 h 监测1次 ，第3 天每 4 h 监测1次 ，第4 天每6 h 监测1次，直到混凝土中心温度 进入安全区为止。监测共进行6 5次采样 ，采集得温度数据 1 5 0 0 余个 ，进行全面分析后可得到 以下的结果 ( a) 根据混凝土的级配计算温升为 ： 混凝土级配为C 4 0，水泥用量为3 4 0 k g，粉煤灰用量为 8 0 k g ，测得混凝土入模温度为3 2 1 。 C 。 T m =3 2 1+3 4 00 1 2+8 00 0 2=7 45。 C ( b)根据各测温组测得 的汇总数据 ：其中第6 N温组 数值最高 ，其中心最高温度为7 9 9。 C，和经验理论计算的 7 4 5。 C的数值 比较接近 ；最大温升为4 7 8。 C，最大温差为 23 7 K。 ( C) 各测温组的最高温度均 出现在混凝土浇筑后 的 2 d 。各测温组的中心与表面的最大温差大多出现在混凝土 浇筑后的5 d 。由于本工程在养护期间曾遭台风暴雨袭击， 混凝土表面有积水 ，而且雨后麻袋受潮 ，保温效果下降 ， 使温差变大。在台风过后即更换麻袋 ，此时气温亦回升， 温差逐步缩小。 2 2 - 3 进行温度控制 的针对性措 施 ( a ) 本工程 以监测数据为依据提出：由于秋季日夜气 温相差较大 ，且气候干燥 ，故要求加强保湿和保温。在混 凝土浇筑完毕后马上盖好塑料薄膜 ，以防止混凝土表面失 水。同H ,- j n 盖麻袋及时保温，防止 因混凝土表面散热较快 而使混凝土的表面和 中心的温差变大。而且必须保持麻袋 的干燥 ，防止麻袋受潮后降低保温效果。混凝土浇筑后也 尽量不要浇水 ，以防弄湿麻袋影响保温。 因为混凝土浇筑 后如果及时盖上塑料薄膜，混凝土表面一般不会因失水而 1 6 8l 建 筑 施 工第 3 6 卷第 2 期 干燥，所以可 以不必浇水养护。如必须浇水时应先将麻袋 和塑料薄膜揭开 ，并且浇水量要少 ，浇好水后马上盖上 ， 务必不要把麻袋弄湿。发现湿麻袋要及时更换。对基础 混 凝土浇水只宜分块局部进行 ，不得将整个基础的塑料薄膜 和麻袋全部揭开。浇水养护要按照勤 、少、匀的三原则进 行。 ( b)与此同时，建议后续基础混凝土表面采用E P E 薄 膜覆盖。该材料是一种闭孔发泡塑料薄膜 ，一般3 mm左右 的厚度 即能达到很好 的保温效果。而且该材料是闭孔不透 水 的，只要盖1层就能达到既能保温又能保湿的效果 ，比 用塑料薄膜加麻袋进行保湿和保温要方便 ，且该薄膜在潮 湿和有水的情况下也不会影响保温效果，不像麻袋那样在 受潮后要影响保温效果。 3 结语 ( a)根据长期以来对大体积混凝土施工温度监测 的 几十项项 目数据分析发现 ：沿混凝土厚度的垂直剖面温度 曲线并不是以中心点成两面对称 的，而是成鼻子形的。其 最高温度点不是在中心点 ，而是都在中心点以下 ，按 比例 推算约在混凝土表面 向下厚度的0 6 1 0 6 3 m之间 ，即黄金 分割点0 6 1 8 附近。而现在常规测温布点每组都是从混凝土 表面到底面计 ，以中心点为准 ，平均布5个点 ，这并不能 精确捕捉到最高和最低温度点。为此我们建议 ：通过研究 不同混凝土底板厚度 的温度和应力梯度规律 ，进行科学布 点，达到测温布点能精确反映最 高和最低温度点 ，可实现 布少量点获得更； 隹 确 的实际数据 ，同时也大大减少了测温 费用。 ( b)从使用效果来看 ，微机 自动监测 系统采集信息 量大，数据分析处理 多，监测费用高 ，大多用于重大工程 项 目和大型施工企业或专业温度监测单位。 数字式电子测温仪测量； 隹备时间短 ，测量快捷稳定； 隹 确 ，使用寿命长，携 带方便，监测费用低 ，大多用于 中小 型项 目和 中小型施工企业。我们在应用时可根据不同工况 区别对待。 大体积混凝土温度监测技术和设备的提高、发展 ，为 工程施工提供 了科学可靠的数据 ，以利于采取有效的技术 和养护措施 ，提高混凝土质量 ，已成为 目前大体积混凝土 施工时的重要技术手段。 9 0 0 0 1 解荣 大体积混凝土温度监控的研究 D 西安： 长安大学， 2 0 1 1 2 】 王新虎 大体积混凝土的温度控制及施工工艺研 究【 D 北京： 中国石油大学， 2 0 1 1 3 】 张连春 小云峰大坝大体积混凝土温控技术研究【 D J 蛤 尔滨：哈 尔滨 工程大学， 2 0 1 0