大體積混凝土溫度控制與現(xiàn)場監(jiān)測

劉俊峰

摘 要：大體積混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行了溫度預(yù)測計(jì)算和現(xiàn)場測溫，并對預(yù)測結(jié)果和實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了比較分析，混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)表明采取的溫度預(yù)測控制方法是有效的，混凝土在進(jìn)行制作的過程中需要加強(qiáng)溫度控制與現(xiàn)場監(jiān)測。本論文從不同方面闡述大體積混凝土溫度控制與現(xiàn)場監(jiān)測，希望為研究大體積混凝土溫度控制與現(xiàn)場監(jiān)測的專家和學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度控制；現(xiàn)場監(jiān)測

大體積混凝土在連續(xù)澆筑和硬化過程中，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量水化熱，由于混凝土熱阻很大，熱量聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，而表面散熱較快，這樣在混凝土內(nèi)部和表層形成較大溫差?；炷羶?nèi)表溫差、升降溫變化加上環(huán)境因素如氣候變化、拆模等的影響，導(dǎo)致不均勻溫度變形和溫度應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過混凝土即時抗拉強(qiáng)度，就會在混凝土內(nèi)部或表面產(chǎn)生裂縫。這種溫度裂縫是混凝土早期開裂的主要因素之一，往往是貫穿性的有害裂縫，對結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、整體性、耐久性甚至承載能力十分不利。

1大體積混凝土溫控分析

根據(jù)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，在施工中主要控制的是混凝土內(nèi)部溫度和表面溫度的差值、混凝土表面與環(huán)境溫度的差值，使二種溫度差值滿足規(guī)范要求，即通過合理措施有效控制或降低混凝土的損益溫度、絕熱溫升、澆筑溫度，確?；炷羶?nèi)部與表面、表面與環(huán)境的溫度差≤ 20℃。

經(jīng)過對混凝土溫度組成因素進(jìn)行理論上分析，影響混凝土溫度控制的主要因素如下 ：（1）混凝土絕對溫升是指水泥水化熱，選擇適當(dāng)品種水泥，以控制水泥水化熱能，可有效控制混凝土絕對溫升 ；（2）合理有效的溫控措施可以降低混凝土的內(nèi)外溫度差值，達(dá)到設(shè)計(jì)溫差要求，是保證大體積混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一；（3）控制混凝土拌和溫度，從而有效控制混凝土入模溫度，是大體積混凝土溫控關(guān)鍵因素之一。大體積混凝土澆筑后，水泥在水化過程中要發(fā)出大量的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物一般斷面較厚，水泥發(fā)出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散失。由于混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就越來越大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。溫度裂縫是混凝土早期開裂的主要原因之一，往往是貫穿性的有害裂縫，對結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、整體性、耐久性甚至承載能力十分不利。

2大體積混凝土的溫度控制

2.1溫度控制指標(biāo)

大體積混凝土的溫度控制是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主要包括控制混凝土的最大溫差、內(nèi)部最高溫度、最大升溫降溫速率、截面溫度梯度和入模溫度等內(nèi)容。《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》（送審稿）建議：任一時間和任一截面內(nèi)的兩點(diǎn)溫差一般不宜超過20℃，最大不超過25℃；內(nèi)部最高溫度不高于75℃；降溫速率低于3℃/d；入模溫度一般在25℃以下，炎熱氣候下不超過28℃，負(fù)溫施工時不宜低于12℃。

2.2溫度控制措施

大體積混凝土的溫度控制措施，貫穿于混凝土澆搗前、澆搗中及澆搗后三個不同的階段，每個階段都有其不同的側(cè)重點(diǎn)，可以從原材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工方案設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)措施以及工程狀況等多方面綜合考慮。常用有以下幾種方法：

1.合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，降低水泥用量，優(yōu)先選用低熱水泥，摻加礦渣、粉煤灰等水泥替代物，減少總的水化熱；

2.采用緩凝劑延遲水化進(jìn)程，降低溫度高峰值；

3.通過骨料預(yù)冷、冰代替部分拌和水、運(yùn)輸防曬等措施降低混凝土入模溫度；

4.混凝土澆筑后，通過有效的保溫養(yǎng)護(hù)來提高表層溫度、減小內(nèi)表溫差并控制降溫速率，典型如表面覆蓋蓄熱養(yǎng)護(hù)法；

5.對于厚度大于3m的大體積混凝土，通過預(yù)埋冷卻水管，采用循環(huán)冷卻水養(yǎng)護(hù)法。不同的溫控措施實(shí)現(xiàn)難易程度相差很大，造價也各不相同，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，擇而用之。

3混凝土溫度監(jiān)測

3.1大體積混凝土測溫技術(shù)

在大體積混凝土工程中，需要進(jìn)行溫度控制和監(jiān)測的項(xiàng)目很多，例如混凝土各組成材料的原始溫度，混凝土的拌和溫度、入模溫度和澆筑溫度等，以及為了正確掌握混凝土結(jié)構(gòu)或試件的熱性能，在混凝土中進(jìn)行水化熱溫度的測定。

3.2測溫方案及測點(diǎn)布置

（1）測溫方案 ：本工程采用北京建工研究院生產(chǎn)的TM-902 型便攜式建筑電子測溫儀，其測溫精度為 ±1℃，其原理是利用熱電效應(yīng)的關(guān)系量測測體溫度，具有測量精度高、測點(diǎn)布設(shè)方便等特點(diǎn)，能夠滿足大體積混凝土溫度測設(shè)要求，它是通過預(yù)埋固定在混凝土內(nèi)的測溫導(dǎo)線，導(dǎo)線一頭伸出混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)，再通過配套的顯示儀表讀測數(shù)據(jù)。混凝土澆筑過程中，應(yīng)檢查引出測溫導(dǎo)線是否正常，并加保護(hù)和標(biāo)識。測溫時按測溫點(diǎn)編號順序進(jìn)行，讀數(shù)準(zhǔn)確快速，并記入測溫記錄，同時將測溫點(diǎn)用保溫材料原樣覆蓋好。

（2）測點(diǎn)布置 ：為了全面反映大體積混凝土溫度場的變化情況，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的具體情況埋設(shè)測溫點(diǎn)，測溫點(diǎn)的位置必須具有代表性。主墩下承臺分別布設(shè) 9 個測溫區(qū)（編號分別為 A～I(xiàn)），每個測溫區(qū)沿承臺厚度方向布設(shè) 7 個測溫點(diǎn)，距離為500mm。

3.3測溫方案實(shí)施

根據(jù)混凝土熱工計(jì)算的結(jié)果和以往施工經(jīng)驗(yàn)，確定的測溫項(xiàng)目和測溫頻率如下。

（1）記錄攪拌車中倒出時的混凝土溫度，每 3h 測記一次 ；（2）施工現(xiàn)場大氣環(huán)境溫度，每 2h 測記一次 ；（3）混凝土澆筑完成后，立即測記混凝土澆筑成型的初溫度，以后按以下要求測記 ：第 1～5 天 ：每 2h 測記一次 ；第 6～15 天 ：每 4h 測記一次 ；以后每 8h 測記一次。

測溫過程中設(shè)專人負(fù)責(zé)，及時做出測溫成果繪出溫度變化曲線圖，并做好信息的收集和反饋工作，遇有特殊情況（氣溫驟降或混凝土內(nèi)外溫差接近 25℃時）及時報(bào)告現(xiàn)場主管技術(shù)工程師，采取緊急保溫措施。

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