筏板基础大体积混凝土水化热监测分析.pdf

徐向莹等 ： 筏板基础 大体 积混凝土水化热监测分析 1 3 1 筏板基础大体积 混凝 土水化热监测分析 徐向莹 ， 徐颖 ， 白蓉 ( 1 安徽理工大学。 安徽淮南2 3 2 0 0 1 ； 2 中国建筑第四工程局。 广州5 1 0 6 6 5) 【 摘要】 结合广州某超高层实际工程大体积混凝土的施工 ， 通过严格控制混凝土温度 ， 降低底板混凝土 水化热内外温差以预防收缩缝 ， 减少坍落度损失 ， 延缓凝结时间等 ， 以保证大体积混凝土顺利施工。本文对此次 工程底板实测温度数据进行分析 ， 通过对比核心筒区不同部位测温结果， 得出了不同部位最高温值和到达时间的 不同， 并为今后大体积混凝土的设计和施工提供有益的参考和借鉴。 【 关键词】 大体积混凝土 ； 水化热 ； 筏板基础 【 中图分类号】 T U 7 5 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 1 3 1 0 3 RA F T F oUNDATI oN M_AS S CONCRETE ANALYS I S OF 咖M oNI ToR G oF T HE I I YDRATI ON HEAT XU Xi a n g y i n g ，XU Yi ng ，BAI Ro ng 。 ( 1 A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e& T e c h n o l o g y ， A n h u i Hu a i n a n 2 3 2 0 0 1 ， C h i n a ； 2 C h i n a C o n s t r u c t i o n 4 t h E n g i B u r e a u ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 6 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： C o mb i n e d w i t h the a c t u a l e n g i n e e r i n g a s u p e r - h i g h g u a n g z h o u ma s s c o n c r e t e c o n s t mc t i o n， t h r o u g h t h e s t r i c t c o n t r o l o f c o n c r e t e t e mp e r a t u r e，r e d u c e t h e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t we e n i n t e r n a l a n d e x t e r n a l ，p r e v e n t s h ri n k a g e s e a m，r e d u c e s l u mp l o s s ，d e l a y the s e t t i n g t i me t o e n s u r e s mo o th c o n s t r u c t i o n o f ma s s c o n c r e t e，a n d f o r t h e f u t u r e o f ma s s c o n c r e t e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n t o p r o v i d e the b e n e f i c i a l r e f e r e n c e a n d u s i n g f o r r e f e r e n c e Ke y wo r d s ： ma s s c o n c r e t e； h y d r a ti o n h e a t ； r a f t f o u n d a t i o n 1 工程简介 广州某超高层建筑工程的基础为筏板基础和箱 型基础的混合形式 ， 底板混凝土总浇筑量约 1 5 5 8 5 m ； 箱型基础墙及顶板浇筑量约 3 1 9 2 m ， 其中基础墙 C 6 0 浇筑 量约 2 6 1 2 m ， 顶板 C A 0浇筑 量约 5 8 0 m 。 本工程底板体量大， 要求一次连续浇筑混凝土， 浇 筑后在混凝土硬化过程中释放大量水化热。混凝土内 外温差增大， 容易产生较高温度应力和收缩应力 ， 处理 不好会导致产生温度裂缝 ， 危害结构使用性能。因此 ， 对于基础底板大体积混凝土的测温、 降温成为本工程 的难点之一， 必须予以足够重视。本文对筏板基础进 行混凝土水化热监测并对核心筒区域的监测结果进 行计算分析。 2温度场的现场监测 2 1 温度检测仪器的使用 测温采用一线通测温仪， 并配以导线。WZ C - 0 1 0 铜热电阻与导线必须焊接牢靠 ， 然后用环氧树脂封闭， 并老化处理， 确保不渗水。整套测温设备进人现场前 应进行调试 ， 无误后方使用。从现场到办公室需要一 条数据总线进行连接。 2 2 底 板混凝 土的测温 对于底板处的大体积混凝土测温 ， 本工程制定了 严格的温控方案加 以控制， 依据 J G J 3 2 0 0 2 高层建 筑混凝土结构技术规程 和 G B 5 0 1 0 82 0 0 1 地下工 程防水技术规范 的相关规定： 并要将混凝土 内外温 差控制在 2 5 以内， 混凝土内部温度控制在 7 5 ， 入 模温度 不得超 过 3 5 。根 据混凝 土 的浇捣方 向和底 板厚度来考虑测温点的布置 ： 大底板浇筑时， 现场布置 的 l 3个电脑测温点和 2 个大气温度采集点， 各测点位 置如图 1 所示 ， 电脑测温点立面布置如图2所示。升 温阶段( 一般在浇筑后 7 2 h以内， 具体以测温数据为 准) 需每2 h 测量一次混凝土水化热温度， 降温阶段则 只需每4 h 测量一次， 在 8 d后测得底板混凝土的内外 温差小于2 5 时， 就可以停止测温。如果温差还是大 于 2 5 就继续保持监测。 2 3 底板混凝土的测温结果分析 地下室筏板基础连续浇筑 5 2 h ， 根据实测的温度 数据 ， 结合测点布置图， 给出核心筒区域内各测点温度 1 3 2 低温建筑技术 2 0 1 2年第 3 期( 总第 1 6 5 期) 室外测温点 O 一线通测温点 图l测点位置圈 图2 测 温J 立 面布 置 图 场的分布， 验算其抗裂安全系数， 画出各测点的混凝土 浇筑水化温度 一时间曲线图并分析2 # 和 5 # 测点的温 度变化 。 2 3 1 核心筒 区 3 m厚底板混凝土温度应力计 算 2 3 1 1 混凝土内平均温度计算 参考文献 1 式( 1 05 1 ) 按本工程实测 和 f l 】( 表面下 5 01 0 0 r a m处) 温度( ) ， 得出t 龄期 内 混凝土内部最高温度如表 1 所示。 表 1 混凝土内部最高温度 t d 3 6 9 1 2 1 5 l 8 2l f l 1 5 3 1 5 2 1 51 2 5 4 9 6 5 4 8 7 5 4 7 9 4 7 6 2 3 1 2 地基 约束 系数计算 ( 1 ) 大体积混凝土瞬时弹性模量。参考文献 1 ， 2 式( 1 0 5 3 ) 得出本工程各区段内大体积混凝土 瞬时弹性模量如表 2所示。 ( 2 ) 地基约束系数。参考文献 1 ， 2 式( 1 O一 5 4 ) 算出t 龄期内的地基约束系数如表 3 ， 其中本区域 混凝土实际厚度为 3 0 0 0 m m， 根据参考文献 1 表 1 0 8 6 ， c 为单纯地基阻力取 1 ， c 正 为桩的阻力系数( N mm ) 取 0 。 表2 混凝土瞬时弹性模量 表 3 地基约束系数 2 3 1 3 混凝土干缩率 ( 1 ) 混凝土干缩率。参考文献 1 计算式( 1 0 5 5 ) 算出本工程混凝土干缩率如表 4 ， 其中标准状态下 混凝土极限收缩值 8 ： ， 取 3 2 41 0 ， 各修正系数 。 M 。 。 ， 查参考文献 1 表 l 0 8 8 。 表 4 混凝土 干缩率 ( 2 ) 收缩当量温差。参考文献 1 计算式( 1 0 5 6 ) 计算的收缩当量温差如表5 ， 其中混凝土线膨胀系 数 取 1 1 0 - 5 0 ( 1 ) 。 表 5 收缩当量温差 。 1 0 1 0 5 2 0 6 3 0 4 4 0 0 4 9 3 5 8 3 6 7 0 1 0 5 2 0 6 3 04 4 0 0 4 9 3 5 8 3 6 7 0 2 3 1 4 结构计算温差( 一般3 d 划分一区段) 参考文献 1 计算式( 1 0 5 7 ) 按本工程实测值得 出混凝 土结构计算 温差 如表 6 。 表6 混凝土结构计算温差 ATj i =3， 6， 1 8 2 01 1 8 3 3 06 1 3 3 1 7 5 1 1 7 2 3 1 5 各区段拉应力 参考文献 1 计算式( 1 0 5 8 ) 算得大体积混凝土 各区段拉应力如表7。i 区段内平均应力松弛系数根 据参考 文献 1 表 1 08 9取值 ， 混凝 土最大尺 寸 ( m i l 1 ) L 取 6 6 0 0 0 ra m。 表7 混凝土各区段拉应力 S ：0 5 7 0 5 2 0 4 8 0 4 4 0 41 0 3 8 6 N mm一0 0 5 0 1 0 1 5 6 0 0 6 0 0 7 2 0 0 4 5 2 3 1 6 到指定龄期混凝土内最大应力 参考文献 1 式( 1 0 5 9 ) 式中泊桑比 取 0 1 5 。 代入数据得出： = 1 ( 1 一 ) ： o 5 6 8 N m m 2 3 1 7 安全 系数 徐向莹等 ： 筏板基础大体积混凝土水化热监测分析 1 3 3 参考文献 1 计算式 ( 1 0 - 6 0 ) 大体积混凝土抗裂 安全系数 K， 应1 1 5 ， 到指定期混凝土抗拉强度设计 值 ， = ( N m m ) 根据参考文献 1 表 1 O - 8 7取值。 代人数据得出： K= f 盯 =1 8 0 5 6 8 ：3 1 6 1 1 5 ， 故满足抗裂要求。 2 3 2 实际测点温度 一时间曲线与数据分析 2 祥 和5 撑 实际测点温度 一时问曲线， 见图 3 、 图4 。 5 5 籍4 5 2 0 1 0 6 2 0 1 0 - 9 1 0 2 0 1 0 _ 9 1 4 2 01 0- 9 1 8 时间， d 图3 站点温度示意图 2 【 ) 1 0- 9 - 6 2 】 l 0 - 9 -1 0 2 Ul u _ 9 -1 4 2 01 u _ 9 一l 6 时间 d 图4 站点温度示意图 ( 1 ) 图3 、 图4曲线图表明， 混凝土浇筑完毕后 遵循着上升后缓慢下降的规律 ； 且 由图可见混凝土水 化热温度发展变化 曲线是一条依赖于龄期的复合指 数变化曲线。混凝土底板上表面因为接近大气 ， 所以 温度最低， 而且很快就降到大气的温度， 散热较快。底 板中心在第 3 d时升到最高温度后， 温度开始下降， 但 温度还是高于底板上表面和底板下表面， 底板下表面 由于地基的热传导性能差 ， 降温最缓慢。 ( 2 ) 对比图 3 、 图 4 ， 发现 5 # N点混凝土各部位的 温度均要高于2 测点， 其中5 替 测温点位于电梯井处， 5 # 测点底板中心在第3 d达到的最高温度为 7 0 c c( 由2号 传感器测得) ， 而2 # N点底板中心在第3 d达到的最高温 度为6 7 5 ( 由3 号传感器测得) ； s n N点底板上表面温 度( 1 号传感器测得) 上升至最高温度为5 6 C， 2 # 测点则 为5 2 5 C， 并且5 # N点底板上表面温度要先于 2 # N点 达到最高温。这也表明不同部位的混凝土水化热上升 至最高点的值不同且时间也有差异。 ( 3 ) 从图3 、 图4温控监测实际数据曲线图来看， 底板内外表面温度差均小于2 5 C， 所以温度特征值满足 温控标准 ， 根据实测温度数据对核心筒区3 m厚底板进 行温度应力计算且算得抗裂安全系数也满足要求， 说明 施工中采用的温控措施是合理而且有效的。 3结语 本工程的本次温度监测 ， 获得的数据完整且真实 地反映出大体积筏板基础 的温度变化并正确地揭示 了温度变化规律 ， 而且通过数据分析可知， 本次测温 结果符合大体积混凝土水化热的发展规律， 且温度特 征值和抗裂安全系数均满足要求， 同时对不同部位的 混凝土水化热温度是不同的， 尤其在电梯井处， 温度较 其他普通部位要高， 这时对电梯井处的降温措施可以 进行特殊处理 ， 并对电梯井部位的监测时间可以加长 ， 时间段可以缩小观察以便及时采取补救措施。实时的 温度监测对即时改进温控措施 ， 防止温度裂缝等起到 重要的作用， 达到了温度监控的目的。对实测数据结 果的分析也为今后大体积混凝土的设计和施工提供 了有益 的参考 和借鉴 ， 在施工过程 中掌握混凝 土 的温 度 ， 采取有效措施将其控制在允许范围内 ， 就能有效 地防止裂缝的产生。 参考文献 1 建筑施工手册 第四版 北京： 中国建筑工业出版社 M 2 0 03： 61 561 7 2 于海龙， 等 大体积混凝土抗裂安全系数的验算 J 经济技 术协作信息， 2 0 0 9 ， 1 3 ： 1 7 1 8 3 陈哲， 刘瑞春 大体积混凝土抗裂安全系数的验算 J 山西 建筑 ， 2 0 0 8 。 3 4 ( 1 2 ) ： 34 4 高晓德 地下结构超长大体积混凝土基础底板温度裂缝控制 研究 D 上海： 同济大学土木工程学院， 2 0 0 9 5 徐建 ， 刘钊 ， 吕立超 等 承台大体积混凝土水化热温度监测 分析 J 甘肃科技， 2 0 1 1 ， 2 7 ( 3 ) ： 9 7 9 8 6 吴献， 回国臣， 等 混凝土筏板基础水化热研究 J 混凝土， 2 0 1 0， 2 5 0 ( 8 ) ： 1 62 0 7 刘京红， 梁钲， 刘晓华， 等 大体积混凝土施工中的温度监测 及裂缝控制 J 河北农业大学学报， 2 0 0 8 ， 3 1 ( 2 ) ： 1 0 6 1 0 9 8 吴运兰， 等大体积砼防止裂缝的施工措施 一 秦山核电二期 汽轮机厂房 1 块底板砼施工 J 中国科技信息， 2 0 1 0 ， ( 5 ) 收稿日期 2 0 1 1 1 1 0 3 作者简介】 徐向莹( 1 9 8 6一) ， 女， 湖北宜昌人， 硕士， 研究方 向： 结构工程。 謇