某基礎底板大體積混凝土溫度監控技術研究

(上海市閔行區建設工程質量監督站，上海 201100)

1 概述

上海虹橋商務區是繼2010年上海世博會之后的城市重點發展區域。建成后，將形成以總部經濟、貿易機構、經濟組織、商務辦公為主體業態，會議、會展為功能業態，酒店、商業、零售、文化娛樂為配套業態的產業格局。虹橋商務區08號地塊D23街坊工程，由多棟地上8層～9層、地下3層的商辦樓組成，為商務區首個開工的工地，其順利完工將為商務區其余地塊施工提供良好的指導作用，其重要性自然不言而喻。

該工程基坑面積41300 m2，開挖深度達17 m，目前，已完成基礎底板的澆筑工作。由于地基持力層土質較差，故設計采用厚度為0.65 m ～1.2 m 基礎底板、1.6 m ～1.8 m 承臺，屬于大體積混凝土結構［1］。由于大體積混凝土結構的截面尺寸較大，易產生表面裂縫甚至貫通裂縫，會帶來極大質量隱患。影響大體積混凝土裂縫產生的原因有很多，最主要的是溫度的影響，包括:混凝土入模溫度、混凝土表面和內部的溫差，混凝土表面與環境溫差和混凝土溫降速率等。

該地板澆筑正值夏季，環境溫度較高，因此有必要對基礎底板混凝土施工養護階段的溫度及溫差實施全程監測，并據此采取相應的保溫養護措施。

2 監測方案

2.1 監測目的及對工程的指導作用

通過對混凝土溫度的監測，防止混凝土養護過程中由于內外溫差過大產生有害裂縫，甚至貫穿裂縫。

通過對基礎底板混凝土施工養護階段的溫度及溫差實施全程監測，來確定需采取的保溫養護措施，包括何時采取、何時撤銷保溫措施，采取的養護措施是否有效，從而把溫差控制在許可的范圍內，以保證工程質量。

2.2 監測判定標準

根據相關標準［2，3］及工程經驗，制定以下標準，以判斷養護措施是否行之有效。

1)混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不應大于50℃;

2)混凝土澆筑體的中心與表面溫差不大于25℃;

3)混凝土澆筑體的溫降速率不大于2.0℃/d;

4)混凝土澆筑體表面與環境溫差不大于20℃。

2.3 監測設備

監測設備采用大體積混凝土電腦測溫系統，包括:計算機、計算機監測軟件、數據適配器、電源系統、數據及電源傳輸線、現場數據采集器、傳感器等。整個監測過程由電腦自動采集數據，即時儲存到數據庫中，并實時動態在電腦屏幕顯示各個測溫點溫度變化曲線。通過設置監測報警值，對監測過程中可能出現的保水、散熱不到位的情況進行及時處理。

結合本工地情況，監測時間間隔設置為10 min，監測溫差報警值設置為23℃。

2.4 監測點布置

在1.2 m厚基礎底板內垂直埋設27根測溫支架，在1.6 m厚承臺處垂直埋設6根測溫支架，在1.8 m厚承臺處垂直埋設1根測溫支架，共計34根，見圖1。每根支架上均設3支溫度測試元件，總數為99支。支架最下端的溫度測試元件距離基礎底板底面5 cm，支架最上端的溫度測試元件距離基礎底板頂面5 cm，用于測混凝土表層溫度，見圖2。

圖2 監測點布置示意圖（單位：cm）

圖1 基礎底板溫度支架分布圖

2.5 現場采用的養護措施

養護的目的是為了保持適宜的溫度和濕度，控制混凝土的內外溫差，防止混凝土在強度增高過程中產生裂縫，本例采用外部養護和內部養護相結合，養護時間不少于14 d。

外部養護:

終凝時，在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜、兩層麻袋，搭接寬度不少于10 cm，下設軟管扎孔排水養護混凝土，使混凝土表面有一個濕潤的環境。當晝夜溫差大時，夜間在混凝土表面覆蓋一層保溫板，防止表面水分蒸發吸收熱量致使溫度降低過快，造成較大內外溫差。

內部養護:

在混凝土中心位置通入冷卻循環水，將混凝土內大量熱量通過循環水帶出，以便加快混凝土內部熱量的散發，見圖3。冷卻管采用鋼管，若與鋼筋相碰，可適當改變冷卻管形式。循環水冷卻系統，在澆筑時便啟動，在冷卻管中連續通水冷卻，并對進出口水溫和混凝土測溫孔內溫度即時監控，以保證進水水溫與混凝土內部溫度差小于20℃，冷卻管內進、出水溫差小于10℃，進水與出水溫差控制在3℃以內。當混凝土內外溫差在一定時間內始終低于25℃時，停止循環水。冷卻管停水后，仍需保持觀測，若溫度過高或溫差較大，則仍需繼續通水，努力做到大體積混凝土均勻的溫度。

圖3 混凝土內冷凝管布置圖

圖4 厚度為1.8 m底板測溫點測溫曲線（區域6）

圖5 厚度為1.6 m底板測溫點測溫曲線（區域5）

3 現場溫度數據分析

分別對厚度為1.2 m，1.6 m和1.8 m處大體積混凝土測溫點的溫度數據進行分析，并繪制測溫點溫度的時間歷程曲線和中心與表面的溫差曲線(見圖4～圖6)，得出以下結論:

1)本工程大體積混凝土安排在6月份澆筑，6區厚1.8 m，澆筑日期為6月15日，最高氣溫27℃，最低氣溫23℃;5區厚1.6 m，澆筑日期為6月12日，最高氣溫23℃，最低氣溫23℃;10區厚1.2 m，澆筑日期為6月4日，最高氣溫25℃，最低氣溫21℃。澆筑時的入模溫度高于環境溫度。由圖4可以看出，混凝土中心最高溫度，1.8 m 厚底板為71.6 ℃，1.6 m 厚底板為 69 ℃，1.2 m 厚底板為59.4℃，其與入模溫度溫差均遠小于50℃，滿足施工要求。

2)混凝土中心與表面的溫差，1.8 m厚底板為24.7℃，1.6 m厚底板為22.4℃，1.2 m厚底板為17.5℃，均小于25℃，滿足施工要求。

圖6 厚度為1.2 m底板測溫點測溫曲線（區域10）

3)混凝土澆筑體約在第4天開始降溫，溫降速率開始較大，后逐漸減小。

4)由于環境溫度一直發生變化，且晝夜不同，以澆筑當日的最低溫度計算，混凝土澆筑體表面與環境溫差:1.2 m厚的基礎底板，約在第2天達到最大值22.6℃，到第3天降低到20℃以下;1.6 m厚的基礎底板，約在第2天達到最大值25.3℃，到第3天降低到20℃以下;1.8 m厚的基礎底板，約在第1天達到最大值25.9℃，到第4天降低到20℃以下。且厚度越大的底板，水泥水化熱速率越快。

監測結果表明，現場采用的大體積混凝土施工和養護方法，能將混凝土在凝結過程中的溫度變化控制在有效范圍內，可最大程度地預防混凝土裂縫的產生。

目前，該基礎底板已基本達到養護期，通過目測未發現有影響結構質量的表面裂縫和貫穿性裂縫，采用超聲波探測，未發現有內部裂縫。

4 結語

通過專業的測溫技術手段，對底板混凝土施工和養護階段的溫度、溫差進行監測，配合施工單位及時掌握溫度變化情況，并及時采取措施，控制溫差，不僅可以為底板混凝土的施工和保溫養護提供科學依據，而且可以根據溫度、溫差的監測情況，為工程質量的評定提供技術依據。

［1］上海建工集團.上海虹橋商務區核心區08地塊D23街坊城市綜合體地下工程基礎底板施工方案［Z］.

［2］GB 50496，大體積混凝土施工規范［S］.

［3］DGJ 08-11，地基基礎設計規范［S］.