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2 0 1 1 年第 8期 8月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 1 No 8 Au g u s t 计算机测温技术在大体积混凝土施工中的应用 李巧玲 ， 王银安 ( 河 南质 量工 程职业 学 院 ， 平顶 山 4 6 7 0 0 0 ) 摘 要 ： 以某工程筏板基础混凝土为侧 ， 分析 了大体积混凝土一 次浇灌的可行性 ， 介绍 了计算机 测温技 术在 该 工程 中的应用 ， 解 决了测温 自动化问题 ， 为信 息化 施工提供 了一个 良好手段。 关 键 词 ： 计 算机 测 温技 术 ； 大 体积 混凝 土 ； 应 用 A b s t r a c t ： F o r a n e x a m p l e a s a p r o j e c t o f r a ft f o u n d a t i o n c o n c r e t e ， t h e f e a s i b i l i t y f o r o n c e p o u r i n g o f m a s s c o n c r e t e i s a n a l y z e d T h e 印 p l i c a t i o n s o n c o mp u t e r t h e r mo me t r y t e c h n o l o g y i n t h i s p r o j e c t a r e i n t r o d u c e d ，a n d t h e p r o b l e ms o n a u t o ma t i c t h e r mo me t r y a r e s o l v e d，wh i c h p r o v i d e s a g o o d me an s for i n f o r ma t i o na l c o ns t r uc t i o n Ke y wor d s ：Co mpu t e r t h e r mo me t r y t e c h no l o g y ；Ma s s c o n c r e t e ；Ap pl i c a t i o ns 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 8 - 6 2 - 0 3 0前 言 大体积混凝土结构是 高层建 筑及 大型设备基 础 常见 的结构 型式 。施 工裂 缝在大 体积 混凝 土 中较 为普遍 ， 可直接影响结构 的整体性 、 防水 性和耐久 性 。大体 积混 凝土 施工 技术 的关键 在 于根据具 体情 况 采取 多 项 技术 措 施 来 实 现 温 度一 应 力 的 双控 制 ， 避免 出现 温 度裂 缝及 收 缩裂 缝 ，并 加 强过 程 跟踪 ， 针对所 出现 的问题 ， 及 时调整施工措施 ， 做到 既保 证工程质量又经济合理且便于施工。 1 工程概 况 工 程位 于某 市 中心 繁华 路 段 ，建 筑 面积 为 5 4 4 5 1 m 2 ， 是一栋集住宅、 办公 、 商场为一体的综合性 智 能化 大 厦 。该 工程 一裙 两 塔 ，东塔 为 2 5层 住 宅 楼 ， 高 9 1 2 m； 西塔 为 2 3层 综合 楼 ， 高 8 2 7 m， 3层裙 房 ， 2层地 下 室 ， 现 浇框 架一 剪力 墙结 构 ， 片筏 基础 ， 基础长 8 6 m， 宽 4 4 m， 厚度主要有 2 ： l m、 2 4 m两种 ， 最厚处达 3 5 m， 基底标高一 1 2 6 _ 1 4 m， 筏板基础混 凝 土量 为 8 1 0 0 m ，基 础 混 凝 土强 度 等级 为 C 3 5 ， 抗 渗 等级为 P 8 ， 属 于大体 积 混凝土 。 2工 程监测 目的 由于地 质 条件 、 荷 载条 件 、 材 料性 质 、 施 工 条件 以及 外 界其 他 因 素的 复杂 影 响 ，混凝 土 内部 固相 、 气 相 、 液 相 的 相互 作 用 ， 导 热 过 程 、 水 分 转 移 、 蒸 发 过 程 以及 各 种 空 隙 、 缺 陷 、 内部 微 裂 等 不 连续 客 观 现象 等 ， 很难 从 理论 上 预测 大 体积 混凝 土 温 度变 化 规律 ， 且 理论 预 测值 不 能全 面 而准 确地 反 映 工程 的 各种 因素变 化 。所 以 ， 在理 论 分析 指 导下 有 计划 地 进行 现场监 测十 分必要 。 一 6 2一 大体积 昆 凝土基础浇筑 ， 混凝土 内部会释放出 大 量水 化 热 ， 造成 混 凝土 内部 温 度 急剧 上 升 。 由于 混 凝土 中各 处 散热 条 件不 同 ，会 形 成较 大 温差 ， 使 内部产生压应力 ， 外部产生拉应力。当内外温差过 大时， 会导致混凝土产生表面裂缝 。温度下降时， 如 果降温过快 ， 会使混凝土内部产生拉应力 ， 并导致 混凝 土底 部 产 生 裂 缝 ， 严 重 时上 下 裂 缝 贯 穿 ， 会 造 成混凝土的渗漏和钢筋 的锈蚀 ， 严重降低混凝土的 耐久 性 ， 为 建筑 物 的安 全性 留下 重大 隐 患 。为 了能 够掌握混凝土内各点和深表层温差 ， 并及时指导混 凝土施工养护 ， 防止 因温差过大而弓 f 起裂缝 ， 必须 对 混凝 土 内部水 化热进 行监 测 。 3大体 积混凝 土温 度和温 度应 力计 算 在 大体 积 混凝 土施 工前 ， 必须 进行 温 度 和温 度 应力的计算 ， 并预先采取相应的技术措施控制温度 差值， 以控制裂缝的发展。 3 1 混凝 土配合 比 由于建筑物较高 ，混凝土一次浇注量较大， 造 成混凝土的运输困难。经过技术经济分析 ， 决定在 工程基础中全部采用泵送混凝土施工 ， 混凝土配合 比见表 1 ， 水 灰 比为 0 4 8 ， 砂率 为 4 0 。使用结 果表 明 ， 此配 合 比混 凝 土泵送 顺利 ， 强度稳 定 。 表 1 混凝土材料用量 k #m 3 3 2温度 计算 根据混凝土配合 比中各材料的用量和沙 、 石的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李巧玲 ， 王银安 计算机测温技术在大体积混凝土施工 中的应用 含水率 ， 计算出混凝 土拌合物的温度为 T 0 = 3 7 4 9 ： 混凝土拌合物的出机温度为 T = 3 6 3 C； 混凝土拌合 物浇 筑完 成 时 的温 度 为 T 2 = 3 5 9 5 ；由此 可计 算 混 凝土 的最 高温 升值 。 T = T 2 + Q K 1 0 + F 5 0 ( 1 ) 式中， T 一 混凝土的最高温升值 ， ； Q一 水泥 用量 ， 3 2 8 k g ； F一 粉 煤灰 用 量 ， 6 7 k g ； K一 系数 ， 4 2 5级普 通 硅 酸盐水 泥 取 1 2 5 。 即 ： T n = 3 5 9 5 + 3 2 8 1 2 5 l O + 6 7 5 0 = 7 8 3 该 温 度 为 底 板 混 凝 土 内 部 中心 点 的温 升 高 峰 值 ， 该温升值一般都略小于绝热温升值 ， 一般在 混 凝 土 浇筑 后 3 d左右 产 生 ， 以后 趋 于稳 定 不 再 升 温 ， 并 且开 始逐 步 降温 。 规范规定 ， 对大体积混凝土的养护应采取控温 措 施 ， 并 按要 求 测 定 浇筑 后 的混 凝 土 表 面 和 内部 温 度 ， 将 温度 差 控 制在 2 5 以 内。 由于混 凝 土 内部最 高温升值理论计算为 7 8 3 ， 因此 ， 将混凝土表面的 温 度控 制 在 5 5 左 右 ， 混凝 土 内部 温度 与 表 面 温度 及表面温度与环境温度之差均不超过 2 5 ， 可 以满 足规范要求 。 3 3 温度应 力 计算 混凝土浇筑 1 8 d左右 ， 水化热量值基本 达到最 大 ， 所 以 ， 要 计 算 此 时 温 差 和 收 缩 差 引 起 的温 度 应 力 。为 了探索厚 3 5 m的 C 3 5大体积混凝土一次浇 注的可行性 ，我们在施工现场制作 了 3 5 mx 3 5 rex 3 5 m的试件 ， 并模拟工程实际情况 ， 在该试件 中预 埋 了温度传感器 ， 以了解混凝土 内部升 、 降温情况。 依据 该 试 件 的试 验 结果 ， 对基 础 承 台混凝 土进 行 了 抗裂计算 。 O ma x - 一 毒 ( 卜 ) ( 2 ) 式中， 一 混凝土线膨胀系数 ， 1 0 x l 0 ； 一 泊松 比 ， 当基 础 为双 向受 力 时取 0 1 5 ； c h l 3 i 一可据 13 iI 2 值 由双曲线函数表查得 ； E m 一 各龄其混凝土的弹性模量 ； T i 一 各龄期综合温差 ， 包括降温差 T x ( t ) 和 收缩 当量温差 T y ( t ) 以负值代入 ； 一各龄 期混 凝 土松驰 系 数 。 据实测值计算 的各阶段混凝 土弹性模量 、 综合 温差 、 松 弛 系数及 盯 i 列于 表 2 。 由公 式( 2 )得 血 = O 3 9 2 1 MP a ， C 3 5混 凝 土 在 2 8 d龄期 时 ，取抗 拉 强 度 = 2 2 5 MP a 。则抗 裂 系数 K = f J o = 5 7 4 1 1 5 ， 满足抗裂要求 。故 降温 和收缩 产生 的拉 应力 不会 引起 混 凝 土 的贯 穿 裂 隙 。试验 及 表 2各 龄 期 实 测 数 据 计算结果表明 ，厚 3 5 m， 的 C 3 5混凝土一次连续浇 灌 是可 行 的 。 4计算机测温技术方案 4 1 监测仪器的选择 采用网络化温度监测 系统 ， 数字温度传感器 的 测量精度为 0 2 。该系统由温度传感器 、 信号测量 装置 、 应用软件及计算机 四部分组 成 ， 能定 时在线 监测各测温点的温度 ， 并 自动记录。该系统监测周 期为 3 0 d ， 自基础底板混凝土浇注开始 ， 全天候 2 4 h 连续监测 。监测数据及其 变化趋势以图 、 表两种方 式 实 时 显 示 ，可 真 实 反 映 混 凝 土 浇 筑 块 体 的升 降 温 、 里外温差 、 降温速度及环境温度。测温报警温差 设 置 为 2 5 ， 随 时 提 醒 现 场 采 取 有 效 措 施 ， 控 制 温 差及 降温速率。 4 2 测温要求 2 1 ( 1 ) 一般在混凝 土浇注完毕后 1 0 h开始测温 ， 每班定时测定混凝土的入模温度和气温 ， 以后每隔 2 4 h测一 次 。 ( 2 ) 升温阶段每 2 h记录 1 次 ， 降温阶段每 4 h记 录 1 次 ， 7 d后 4 8 h记 录 1 次 ， 直 至混 凝 土 中心温 度 与表 面温 差 小于 2 5 为 止 。 ( 3 ) 测 温 工作 2 4 h连续 进行 ， 从 入模 开 始 。 7 d内 每 2 4 h测 1次 ， 7 d后 每 4 8 h测 1次 ，最 少 检 测 1 4 d ， 最好 为 2 8 d 。 ( 4 ) 测温数 据应认真仔细记 录分析 ， 及 时向委 托单 位 汇 报结 果 ， 以便 对 混凝 土 的温 控 实施 更 及 时 的养护措施。 4 3 测 点 的布置 基 础 布 点 根 据 基 础 分 区 浇 注 部 分 按 照对 角 线 方向， 分三个区。实际布点时为了测温方便 ， 基本都 是布 两个 区 ， 省 略 中间部 位测 温点 的布 置 。 本 工 程 测 温 点 布 置 主 要 依 据 混 凝 土 分 区 分 层 浇 筑 方 案分 成 两 个 区 ， 以 沿底 板 长 度 方 向 中心 线 布 置 为主 ， 共布置了 1 8个测温点 ， 每个测温点又根据 一 6 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 8 期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 4 期 J 6 l 7 图 1 测 温 点 布 置 混 凝土 浇筑 厚 度 的不 同及 温度 对 比的需 要 ， 沿厚 度 方 向 布置 3个 测温 点 ， 每个 测 温点 布 置 1 个 温 度传 感 器 ， 测温 点布 置如 图 1 所示 。 4 4混 凝土 的浇筑 为保 证 混凝 土 的浇 筑质 量 ， 经 多 种方 案 综合 比 较 ， 决定 整个 基 础混 凝 土 以后 浇带 为界 ， 分 东 、 西 两 个施工段 ， 分别独立施工 ， 每个施工段要求整体浇 筑 ， 施 工 采 用 斜 面 分层 的浇 筑 方 法 ， 分 层 浇 捣 厚 度 不 大于 5 0 e ra， 振 捣半 径不 超过 2 5 c m。 浇灌 混凝 土层 衔接处必须在混凝土初凝前 2 h内进行 接坡浇灌 ， 以免 出现施 工 冷缝 。为 了保证 混凝 土连续 浇 筑 ， 启 用 了全 自动 化 集 中搅 拌站 和 1 0台混 凝 土搅 拌运 输 车 。 4 5测温情 况 测 温从 混凝 土 浇 筑前 2 4 h开 始 ， 直 到梯 度 温差 及最大温差稳定在要求范围内结束。温度数据 自动 采集 ， 并设置 1 2 5 o C m的临界温差报警值 。测温工 作连续进行 ， 升温阶段每 2 h测 1 次 ； 降温阶段每 4 h 测 1 次 ， 5 d后 8 h测 1 次 ， 同时测量 大气 温度 。测 温 期 间专 职测 温 员 2 4 h值 班 ， 随 时掌 握 温度 及 变化 情 况 ， 并将数据及时反馈给施工负责人及监理人员。 各 测 温点主 要实 测温度 见表 3 。 由表 3可知 ， 本 工程 基 础大 体 积混 凝 土最 高 温 表 3 测温点混凝土最高 温升 与最大温差实测值 测 温 点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 最 高 温升 量值2 0 7 9 。 c 7 5 c c 7 5 c c 7 6 c c 7 8 7 6 c C 7 8 c C 7 5 7 5 7 4 c c 7 6 c c 7 5 7 6 7 1 c C 7 1 c c 7 5 c c 7 5 e c 5 d 4 5 d 5 d 3 d 3 5 d 4 d 4 5 d 5 d 3 d 3 5 d 5 5 d 5 5 d 5 5 d 5 5 d 5 5 d 5 5 d 最 大 温 差 量 值2 2 2 3 q c 2 4 2 5 2 8 2 8 2 6 q c 2 9 2 5 2 4 q c 2 3 2 5 2 7 q c 2 6 2 7 q c 2 7 q c 2 7 2 7 6 d 5 5 d 5 5 d 4 d 6 d 5 d 6 d 6 5 d 6 5 d 6 d 6 d 6 5 d 5 d 度 值为 7 9 ， 混凝 土 的 中心温 度 与表 面温 度 之差 为 2 3 。 【 = 2 9 。虽 然温差 上 限超过 了规 范规定 的 2 5 ， 但 由于 温 差所 产生 的温 度 应 力 小 于 同期 混凝 土 的 抗拉强度 ， 因此 ， 混凝土浇筑半年后未出现裂缝。 4 6 控 温措施 由于本 工程 基础 混 凝 土施 工 正值 炎 热 夏季 ， 日 均气温 3 0 左右 ， 故须采取措施降低各集料 的原始 温度 和混凝 土入模 温 度 ( 控 制在 3 0 左 右 ) 。采 取 的 措施 主要 有 ： 混凝 土 泵 、 搅 拌 站全 部 搭棚 ； 散 装 水泥 出厂后冷却 1 5 d以上 ；砂石料场搭遮 阳棚 ， 并浇水降温 ；混凝土泵管用三层岩棉被包裹 ， 并 不断浇水保持湿润 ，搅拌车转筒经常洒水降温 ； 拌合水采 用低 温地 下水 。 5防裂措 施 本工程基础大体积混凝土仅经过 5 d便全部浇 注 完 毕 ， 基 础底 板 大 体积 混凝 土 施工 通 过对 试 块 的 检验 和非 破 坏性 检验 ， 均 符合 设 计要 求 。主要 采 取 以下 了措 施预 防大体 积混 凝 土开裂 。 ( 1 ) 内 部温 升 控 制 应 从 混 凝 土 的 原 材 料 、 配合 比着 手 ， 通 过 选 择 合 适 的 水 泥 品种 、 外 加 剂 等来 控 制混 凝土 早期 的水化 热口 。 ( 2 ) 控 制 原 材 料 的 人 机 温 度 、 搅 拌 车 的罐 体 温 度等 ， 以降低混凝土的入模温度。 6 4 ( 3 ) 通 过理论计算 ， 对混凝土 内部温升情况进 行估算 ， 以确定应采取的降温或保温措施。 ( 4 ) 选择合适 的混凝土浇捣时间， 避免在高温、 大风时段施 工 ， 配备合理的泵送设备 、 选择合适 的 浇捣 顺序 ， 并控 制浇 捣速度 。 ( 5 ) 采用分层布管 、 循环降温的方法 ， 合理控制 混凝土 内部的温度梯度及最大温差 ， 必要 时降低循 环水 源 的温度 ， 但 要 避免直 接用循 环 冰水降 温 。 ( 6 ) 加强混凝土的养护 ， 特别是早期对混凝土 表 面 的保 温 措施 ，避免 混凝 土 表 面 内外 温差 过 大 ， 同时保 证后 期混 凝土 温度 的平衡下 降。 参 考 文献 ： 【 1 刘道前 ，欧陧毅新 电脑测温技术 在大体积浊绨 土施工 中的运用 J 山西建筑 ， 2 0 0 7 ( 3 ) 【 2 杨嗣 信 高层建 筑施工 手册 M】 北京 ： 中国建 筑工业 出版 社 ， 2 0 01 【 3 方十源 热 电偶测温技术 在大体积 混凝土施工 中的应用 l J I 水运 工程 ， 1 9 9 2 ( 9) 收稿 日期 ： 2 01 1 0 6 1 7 作者简介 ： 李巧玲 ( 1 9 6 7 一 ) ， 女 ， 讲师。 通讯地址 ： 河南省平顶 山市姚电大道 中段 联 系 电话 ： 1 3 8 3 7 51 5 2 1 7 E ma i l ： Iq l i n g 1 9 6 71 6 3 c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m