大體積混凝土的溫度監(jiān)測

1、大體積混凝土的溫度監(jiān)測【摘要】 對大體積混凝土溫度應(yīng)力的有效控制是防止產(chǎn)生裂縫的技術(shù)措施之 一，本文詳細(xì)的介紹了大體積混凝土的測溫方法，溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的機(jī)理， 結(jié)合工程實(shí)例，提出了大體積混凝土溫度應(yīng)力控制的有效措施。【關(guān)鍵詞】 大體積混凝土 測溫技術(shù) 溫度應(yīng)力1. 大積混凝土的概念 按照“普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程”對大體積混凝土的定義，指混凝土結(jié)構(gòu)物中，實(shí)體最小尺寸大于或等于 1m 的混凝土。在工業(yè)與民用建筑 結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常遇到大體積混凝土。如高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，混凝土基礎(chǔ) 和大型設(shè)備基礎(chǔ)等等。2. 溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的機(jī)理 大體積混凝土的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)體量大， 相對散熱面積小， 在澆注混凝土 前

2、幾天，水化熱積聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致溫度急劇升高，造成混凝土內(nèi)部與 表面產(chǎn)生較大的溫度差異，內(nèi)部高、外部相對較低。加上材料的熱脹冷縮 效應(yīng)，容易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力， 混凝土表面由表及里地相對受拉， 內(nèi)部相對受壓， 當(dāng)拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度時， 就會產(chǎn)生宏觀裂縫， 這就是溫差裂縫，或溫度裂縫。溫差應(yīng)力的產(chǎn)生是與混凝土內(nèi)外溫度差密切相關(guān)的， 因此在大體積混 凝土施工時， 要實(shí)時監(jiān)測溫度差異， 以提示施工現(xiàn)場采取降低溫差的措施， 保證不產(chǎn)生導(dǎo)致裂縫的溫差?；炷两Y(jié)構(gòu)的升溫和隨之而來的降溫過程中， 由于下述原因會產(chǎn)生裂 縫：（ 1） 內(nèi)外溫差：混凝土內(nèi)部熱量積聚不易散發(fā)，外部則散熱較快，無論

3、在升溫或降溫過程中，混凝土表面的溫度總低于內(nèi)部溫度。即使在 混凝土硬化后期，水化熱散盡，結(jié)構(gòu)溫度已接近周圍氣溫，這是若 受到寒潮侵襲，氣溫驟降，結(jié)構(gòu)表面急冷，仍會產(chǎn)生內(nèi)外溫差。這 種溫差造成內(nèi)部和外部熱脹冷縮的程度不同，就在混凝土表面產(chǎn)生 拉應(yīng)力。當(dāng)溫差大到一定程度，表面的拉應(yīng)力超過當(dāng)時的混凝土的 極限抗拉強(qiáng)度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。（ 2） 收縮作用：大體積混凝土澆注初期，混凝土處于升溫階段及塑性狀 態(tài)，彈性模量很小變形變化所引起的應(yīng)力很小，故溫度應(yīng)力一般可 忽略不計。但過了數(shù)日混凝土硬化（多余水分蒸發(fā)時引起的體積收 縮）以后發(fā)生的收縮，將受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時才引起 的拉應(yīng)力，

4、當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就會在混凝土內(nèi)部 產(chǎn)生裂縫。表面裂縫與內(nèi)部裂縫疊加起來， 就可能貫穿結(jié)構(gòu)的整個截面， 造成嚴(yán) 重危害。 所以在施工及養(yǎng)護(hù)階段應(yīng)嚴(yán)格控制溫升， 對于強(qiáng)度要求較高的混 凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達(dá)35 C左右，加上初始溫度可使混凝土內(nèi)部最高溫度達(dá)到7080 C, 一般混凝土的熱膨脹系數(shù)為 10X 10-6/C，當(dāng)溫度下降 2025C時造成的冷收縮量 為22.5 X 10-4,而混凝土的極限拉伸值只有11.5 X 10-4 ,因而冷收縮常引起混凝土的開裂。3. 大體積混凝土溫度監(jiān)測3.1 測溫儀器我們采用 JDC-2 型便攜式建筑測溫儀，

5、其主機(jī)分別與測溫探頭或測 溫線連接構(gòu)成測溫系統(tǒng)， 可根據(jù)現(xiàn)場需要的測溫點(diǎn)數(shù)量靈活配置。 測溫探 頭可直接測量混凝土拌和物溫度及環(huán)境溫度，測溫線預(yù)埋在混凝土內(nèi)部， 適宜測量混凝土內(nèi)部溫度。JDC-2型測溫儀的測溫范圍：-30 C130 C,測溫誤差：w 0.5 C（與測溫探頭配合）；w 1.0 C （與測溫線配合）。3.2 測區(qū)布置及測溫方法大體積混凝土澆注塊體溫度監(jiān)測點(diǎn)布置， 以真實(shí)地反映出混凝土塊體的里外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則，一般可按下列方式布置:1) 溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置范圍以所選混凝土的澆注塊體平面圖對稱軸的半條軸線為測溫區(qū)(對長方體可取較短的對稱軸線)，在測溫區(qū)內(nèi)溫度測點(diǎn)呈平面布

6、置；2) 在測溫區(qū)內(nèi)，溫度監(jiān)測的位置與數(shù)量可根據(jù)混凝土澆注塊體內(nèi)溫度 場的分布情況及溫控的要求確定；3) 保溫養(yǎng)護(hù)效果及環(huán)境溫度監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定；4) 混凝土澆注塊體的外表溫度，應(yīng)以混凝土外表以內(nèi) 50 200mm處的 溫度為準(zhǔn)；5) 混凝土澆注塊體底表面的溫度，應(yīng)以混凝土澆注塊體底表面以上50200mm處的溫度為準(zhǔn)。在澆注混凝土之前，每一測溫點(diǎn)分上、中、下分三處埋設(shè)測溫線(測 溫線由插頭、導(dǎo)線和溫度傳感器組成)分別測各部位的溫度，其中上、下部傳感器距混凝土表面 50200mm。測溫線的埋設(shè)方法見下圖:固定測溫線混凝土表面的鋼筋3.3.1觀測時期與觀測頻率大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)特別重要

7、, 溫是為了減少混凝土水化熱的散失,達(dá)到保溫降低溫差和保濕的目的。保減小混凝土的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫，并充分發(fā)揮混凝土的潛力和材料的松弛特性，使混凝土的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度，防止混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。保濕的作用是使尚在強(qiáng)度發(fā)展階段的混凝土，不因表面脫水而產(chǎn)生干縮裂 縫，并使水泥的水化順利進(jìn)行，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。也有預(yù)埋水 管，從一端灌入冷水，排除混凝土內(nèi)部的熱量，降低溫度差。溫度監(jiān)測是在混凝土成型后即混凝土養(yǎng)護(hù)期間監(jiān)測混凝土內(nèi)外溫度變化情況，以確?；炷琉B(yǎng)護(hù)期保溫、保濕的目的實(shí)現(xiàn)，控制混凝土的內(nèi) 外溫度差在 25 C范圍內(nèi)，以保證混凝土不出現(xiàn)裂縫，尤其是不出現(xiàn)

8、貫穿 性的裂縫，保證混凝土的質(zhì)量。測溫工作在混凝土成型后即開始，約連續(xù)觀測57天，即混凝土溫度變化處于平穩(wěn)階段時結(jié)束。觀測頻率以能反映出并控制混凝土的溫度變 化，即混凝土降溫速度，混凝土內(nèi)外溫差為原則，一般情況是每晝夜不少 于兩次。這里以重慶市建委統(tǒng)一制定的“大體積混凝土施工溫度測量記錄（電測）”表格“建設(shè)-43 ”中所規(guī)定的觀測頻率為基礎(chǔ)，04天內(nèi)每兩小時觀測一次，47天內(nèi)每4小時觀測一次。4. 實(shí)例分析此圖為重慶市腫瘤醫(yī)院職工集資住宅-12.2米筏板基礎(chǔ)其中一點(diǎn)的測溫曲線，該工程筏板基礎(chǔ)長x寬x厚=26米x 10米x 1.3米，混凝土強(qiáng)度等級C40,采用商品混凝土泵送入模。養(yǎng)護(hù)措施塑料薄膜

9、加麻袋，混凝 土內(nèi)部埋設(shè)冷卻循環(huán)水管，2003年7月30日20: 30開始澆注，入模溫度為32C，環(huán)境溫度2940 C。該點(diǎn)在8月1日12: 00達(dá)到最高溫80C, 持續(xù)9小時后開始降溫，即澆注后約40小時達(dá)到最高溫度，內(nèi)外平均溫差 18C,最高溫差 24.8 C。由于是夏季施工，環(huán)境溫度高，將升溫值控制 在30C較難，混凝土強(qiáng)度等級較高、水化熱量，再加上攪拌運(yùn)輸時間過 長，水泥水化開始，造成升溫值超標(biāo)。采用麻袋的保溫，和冷循環(huán)水的溫 控措施是有效的。如果表面采用薄膜覆蓋效果更佳。重慶市新華書店圖書金融大廈筏板基礎(chǔ)此圖為重慶市新華書店圖書金融大廈-7.8米筏板基礎(chǔ)其中一點(diǎn)的測溫曲線，該工程筏板

10、基礎(chǔ)長x寬x厚=20米x 20米x 1.5米，混凝土強(qiáng)度等級C30,采用商品混凝土泵送入模。養(yǎng)護(hù)措施在混凝土表面依次覆蓋塑 料薄膜、草墊、塑料彩條布，再在其上用塑料彩條布搭棚（四周封閉），2003年2月25日23: 00開始澆注，入模溫度為 23.8 C,環(huán)境溫度14 19C。該點(diǎn)在2月28日15: 00達(dá)到最高溫68C,澆注后約40小時達(dá)到 最高溫度，持續(xù)9小時后開始緩慢降溫，從圖中橫坐標(biāo)42123區(qū)間的降溫速度為0.12 C /h，內(nèi)外平均溫差在橫坐標(biāo)132 （ 3月4日9: 00）前約5C,其后，即3月4日9: 00因施工原因拆除塑料薄膜、草墊、彩條布， 混凝土表面溫度迅速下降，內(nèi)外溫差

11、增大，最高溫差24.6 C。該大體積混凝土施工屬冬季施工，環(huán)境溫度低，用彩條布搭棚可提高環(huán)境溫度，對混凝土保溫非常有利。 從曲線可看出塑料薄膜 +草墊+彩條布，再加上彩條 布搭棚的養(yǎng)護(hù)措施使內(nèi)外溫差、 降溫速度得到有效的控制。但應(yīng)延長養(yǎng)護(hù) 時間。時代廣場D座轉(zhuǎn)換層42.8米大體積混凝土測溫曲線圖（5點(diǎn)）時代廣場座轉(zhuǎn)換層42.8米大體積混凝土測溫曲線圖（11點(diǎn)）上面兩個曲線為重慶時代廣場D座轉(zhuǎn)換層42.8米大體積混凝土第 5和第11點(diǎn)的測溫曲線，該工程工程轉(zhuǎn)換層位于主體工程的第八層，筒體 的強(qiáng)度等級為 C60,板厚2000mm混凝土強(qiáng)度等級為 C45,共計3000卅, 分兩次澆注，第一次澆注厚度

12、800mm第二次澆注厚度1200mm采用商品混凝土泵送入模。養(yǎng)護(hù)措施在混凝土表面依次覆蓋塑料薄膜、草墊、塑料 彩條布，2003年9月14日20: 30開始澆注，入模溫度為 32 C,環(huán)境溫 度2140 C。第5點(diǎn)先澆注，內(nèi)部最高溫度72.4 C,內(nèi)外平均溫差12C;第11點(diǎn)最后澆注，混凝土表面一直有約30mn50mm的積水未清除干凈，該點(diǎn)表面溫度始終比第 5點(diǎn)低約8C,內(nèi)部最高溫度70.7 C,內(nèi)外平均溫 差17C,兩點(diǎn)分別在澆注后約 40小時達(dá)到最高溫度，持續(xù)約9小時后開始降溫。所以在施工過程中應(yīng)及時清除積水，避免混凝土局部降溫。5總結(jié)由以上的實(shí)例分析看出，在施工過程中加強(qiáng)溫度控制是非常必要的， 為有效的控制內(nèi)外溫差及溫度應(yīng)力，應(yīng)注意以下幾個方面 :a、 盡可能選用中低強(qiáng)度的混凝土，利用60天強(qiáng)度 民。，避免