大體積混凝土熱導(dǎo)測溫技術(shù)的應(yīng)用

陳昌燕，王亞軍，陳嘉健

（中國建筑第二工程局有限公司，北京　100160）

大體積混凝土熱導(dǎo)測溫技術(shù)的應(yīng)用

陳昌燕，王亞軍，陳嘉健

（中國建筑第二工程局有限公司，北京100160）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的高樓大廈拔地而起，樓越蓋越高，基礎(chǔ)越挖越深。從而出現(xiàn)越來越多的大體量筏板基礎(chǔ)。如何實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的施工質(zhì)量成了保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。而溫度控制則是控制大體積混凝土裂縫開展的重要影響因素。文章就熱導(dǎo)測溫技術(shù)的應(yīng)用過程及溫度變化規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)描述。

大體積混凝土；測溫；大體積混凝土裂縫

1　大體積混凝土測溫概述

1.1大體積混凝土定義

目前，針對大體積混凝土不同的規(guī)范不有不同的定義，根據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。從定義可知，凡是因混凝土膠凝材料水化熱引起溫度變化和收縮導(dǎo)致不可逆裂縫且有害裂縫產(chǎn)生的混凝土即為大體積混凝土。

1.2測溫的必要性

大體積混凝土內(nèi)部熱量較難散發(fā)，外部表面熱量散發(fā)較快，內(nèi)部和外部熱脹冷縮過程相應(yīng)會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。溫差大到一定程度，混凝土表面拉應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，在混凝土表面會(huì)產(chǎn)生有害裂縫，有時(shí)甚至貫穿裂縫。另外，混凝土硬化后隨溫度降低產(chǎn)生收縮，由于受到地基約束，會(huì)產(chǎn)生很大外約束力，當(dāng)超過當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。為了了解基礎(chǔ)大體積混凝土內(nèi)部由于水化熱引起的溫度升降規(guī)律，必須掌握基礎(chǔ)混凝土中心與表面、表面與大氣溫度間的溫度變化情況，以便采取必要的措施。

2　結(jié)合工程實(shí)例簡述測溫過程

2.1工程概況

某工程建筑面積7萬㎡，地上51層，地下2層，由一棟塔樓及周圍地庫裙房組成，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)形式。東西方向長均為41m，南北方向長均為45.6m，坑中坑區(qū)域厚度3200mm，其余筏板厚度2700mm，主樓外圍底板板厚為400mm。除裙房外圍部分的筏板外其余的均為大體積混凝土筏板。由于本工程筏板太厚，分兩次進(jìn)行澆筑。

本工程大體積混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)均為P8；混凝土墻體、柱子的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C60。大體積混凝土配合比如下表所示。

項(xiàng)目　水　水泥　砂　石　外加劑粉煤灰礦渣粉　膨脹劑每立方米材料用量175　302　659　1075　7.78　39　87　58配合比　0.36 0.62 1.36　2.21　0.016　0.08　0.18　0.12水膠比　0.36砂率%　38　執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》其他技術(shù)要求　P8（摻12%UEA）

2.2測溫的方法

本工程采用建筑電子測溫儀（JDC-2）配合預(yù)埋測溫導(dǎo)線進(jìn)行測溫。具體操作如下：

①混凝土澆搗前測出各測溫探頭的初始溫度值，并作好記錄。

②混凝土澆搗前測出大氣溫度及入模混凝土溫度并作好記錄。

③自混凝土澆筑后約48h（第3天）達(dá)到溫度高峰值，每晝夜不應(yīng)少于4次，混凝土澆筑后具備上人條件后開始測溫，溫度監(jiān)測頻率在升溫階段和降溫階段的前3天不應(yīng)少于每2h一次，4～7天不應(yīng)少于每4h一次。根據(jù)降溫系數(shù)表至少應(yīng)測至第12天（如溫度變化超過要求，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測其溫度）。

④每測溫一次，應(yīng)記錄、計(jì)算每個(gè)測溫點(diǎn)的升降值及溫差值。

2.3測溫點(diǎn)的布置

為了有效控制混凝土里表溫差，使溫差控制在25℃以內(nèi)，防止溫差過大而產(chǎn)生裂縫，施工過程中實(shí)行測溫記錄管理，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布置測溫點(diǎn)。另外為檢測覆蓋蓄水養(yǎng)護(hù)的混凝土面層溫度，在覆蓋物下方、底板上表面之間放置2個(gè)測溫計(jì)，檢測混凝土面層溫度。

待測溫的混凝土平面區(qū)域長度=45.6m，寬度= 41m，對角線長度=61.62m。

1#測點(diǎn)，位于中心，屬于典型布點(diǎn)；

2#測點(diǎn)，位于長度1/4，寬度1/2處，屬于典型布點(diǎn)；

3#測點(diǎn)，位于離外邊線各1/4度處，屬于典型布點(diǎn)；

4#測點(diǎn)，位于離兩邊線各2.5米處，屬于典型布點(diǎn)；

5#測點(diǎn)，位于半對角線2/5分點(diǎn)處，屬于典型布點(diǎn)。

6#測點(diǎn)，位于半對角線4/5分點(diǎn)處，屬于典型布點(diǎn)。

平面共布點(diǎn)6處。

混凝土厚度為3200mm，同一立面上的傳感器個(gè)數(shù)為3個(gè)，采集器離混凝土上表面距離為1000mm。

傳感器間距為：1500mm

傳感器1引線長度：1200mm，取1.2m

傳感器2引線長度：2700mm，取2.7m

傳感器3引線長度：4200mm，取4.2m

混凝土傳感器立面布置示意圖（引線附著鋼筋上）

3　溫度變化規(guī)律

3.1理論溫度變化規(guī)律

在工程策劃之處，項(xiàng)目技術(shù)人員已將溫度變化的發(fā)展模式統(tǒng)計(jì)如下。

混凝土溫差變化曲線和混凝土抗拉強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律可將大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)與溫控分為如下三個(gè)階段。

第一階段：升溫階段，大約在1～5d。此階段混凝土處于硬化初期，強(qiáng)度尤其是抗拉強(qiáng)度很低，如果此時(shí)混凝土內(nèi)外溫差過大，表層溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，因此對混凝土表面采取覆蓋塑料薄膜（保溫保濕）或覆蓋麻袋、草包（層數(shù)可通過計(jì)算確定）等措施，進(jìn)行充分有效的保溫是非常必要的。

第二階段：降溫階段，大約在5～9d。此階段混凝土基本硬化，表面抗拉強(qiáng)度逐漸增大，彈性模量獲得較大程度的發(fā)展，但由于混凝土的溫度應(yīng)力發(fā)展很快，進(jìn)入易開裂期，如果溫度應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生貫穿性裂縫，因而這一階段是混凝土溫控中的重要階段。

第三階段：穩(wěn)定期。此階段混凝土表面溫度拉應(yīng)變減小，而混凝土抗拉強(qiáng)度已經(jīng)獲得足夠的發(fā)展，因而，只要溫差不超過最大溫差要求，混凝土就不會(huì)開裂。此階段應(yīng)有效控制混凝土內(nèi)部與表面以及表面與大氣之間的溫差，尤其是避免拆模時(shí)混凝土遭受冷激，使溫差控制在允許的范圍之內(nèi)。

3.2實(shí)際測溫線變化規(guī)律

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，大體積混凝土在嚴(yán)格按照方案實(shí)施的實(shí)際澆筑過程中溫度變化規(guī)律如下。

①現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境溫差變化不大，最大晝夜溫差僅為10℃，有利于大體積混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)工作的展開。

②測溫點(diǎn)1的最高溫度出現(xiàn)在砼澆筑完成后的14h～48h之間，溫差降最大速率為6℃/d。出現(xiàn)此現(xiàn)象的最大原因是混凝土澆筑從內(nèi)往外進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，未能實(shí)現(xiàn)全面雙層麻袋覆蓋，現(xiàn)場管理人員過于疲憊，出現(xiàn)管理松懈時(shí)刻。在采取了相應(yīng)的薄膜和麻袋覆蓋以及蓄水養(yǎng)護(hù)后，溫度變化值相對溫度，降溫速率嚴(yán)格控制在2℃/d的范圍內(nèi)。

③測溫點(diǎn)2的最高溫度出現(xiàn)在砼澆筑完成后的16h～50h之間，溫差降速率控制在2℃/d，得益于項(xiàng)目管理人員的積極組織及對勞務(wù)人員的管理。

實(shí)踐證明，對大體積混凝土的溫度測控工作應(yīng)高度重視，并根據(jù)實(shí)際工程測溫確定相應(yīng)的溫控措施，不得心存僥幸，否則后果將難以彌補(bǔ)。此外還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

①混凝土人模溫度的控制

混凝土中心溫度是混凝土人模溫度和絕熱溫升之和，混凝土人模溫度高，中心溫度越高，產(chǎn)生的溫差越大，越不利于混凝土溫差的控制。因此，應(yīng)采用冷卻拌和水、加冰或冷卻骨料等方法降低混凝土的人模溫度。

②混凝土內(nèi)部溫度的控制

應(yīng)選用低熱水泥，同時(shí)摻加粉煤灰和緩凝劑，以降低水泥水化熱，延緩混凝土內(nèi)部溫升，并采取相應(yīng)保溫散熱措施，從而減小混凝土內(nèi)表溫差和表外溫差。

③混凝土的表面處理

在混凝土終凝前應(yīng)進(jìn)行二次抹面，并在抹面后及時(shí)覆蓋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，以免混凝土表面產(chǎn)生發(fā)絲狀裂紋，影響表面效果。

4　結(jié)束語

在實(shí)際工程施工中，針對底板基礎(chǔ)混凝土中心水化熱高，尤其是本工程基礎(chǔ)混凝土中心溫度高達(dá)73℃的特點(diǎn)，通過建立細(xì)致周密的測溫制度，采取有效的保溫保濕措施，確保了混凝土的均勻散熱，使混凝土的內(nèi)表溫差和表氣溫差均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，起到了有效控制溫度裂縫產(chǎn)生的效果，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)有害裂縫，工程質(zhì)量良好。

綜上所述，大體積混凝土的溫度裂縫控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須采取有效的溫度測控技術(shù)，準(zhǔn)確了解其內(nèi)外溫度變化情況，以便及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，保證混凝土質(zhì)量，避免和減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。

TU755.6

B

1007-7359（2016）04-0066-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.024

陳昌燕（1988-），女，貴州三穗人，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，學(xué)士，助理工程師。