大體積砼溫度控制和監(jiān)測技術

1、大體積混凝土的溫度控制和監(jiān)測技術1、 工程概況本工程基礎底截面厚度2300、1800mm，砼強度等級為C30，抗?jié)B等級為S8的抗?jié)B砼。根據(jù)砼施工手冊規(guī)定，砼結(jié)構單面散熱厚度超過800mm，雙面散熱厚度大于1000mm的，預計其內(nèi)部最高溫度超過25的結(jié)構稱為大體積砼結(jié)構工程，其施工應按大體積砼考慮。作為大體積砼，解決施工過程中混凝土產(chǎn)生的溫度裂縫是大體積混凝土施工質(zhì)量控制的關鍵之一，其施工的重點難點之一就是如何有效地控制混凝土溫度變形裂縫的發(fā)展，從而提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、耐久性等性能。因而控制施工期間大體積混凝土內(nèi)外溫度差值，防止因混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度應變裂縫，顯得尤為重要。2、 大體

2、積混凝土溫度控理論分析大體積混凝土溫度控制是確保大體積混凝土不產(chǎn)生微裂縫的主要因素，它必須由混凝土配合比設計、溫度控制計算、混凝土測溫以及混凝土的覆蓋保溫、養(yǎng)護等技術手段和措施才能實現(xiàn)。在絕熱條件下，混凝土的最高溫度是澆筑溫度與水泥水化熱溫度的總和。但在實際施工中，混凝土與外界環(huán)境之間存在熱量交換，故混凝土內(nèi)部最高溫度由澆筑溫度、水泥水化熱溫度和混凝土在澆筑過程中散熱溫度三部分組成，如下圖所示。在施工中，我們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)范的要求，即通過合理措施有效地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)外溫度

3、差25。經(jīng)過對混凝土溫度組成因素進行理論上分析，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、合理有效的保溫措施可以降低混凝土的內(nèi)外溫度差值，達到設計溫差要求，是大體積混凝土溫度控制的關鍵因素之一。3、環(huán)境溫度過低，增加混凝土拌和溫度，從而能有效地控制混凝土入模溫度，是大體積混凝土溫控關鍵因素之一。3、大體積混凝土溫度控制措施通過對大體積混凝土溫度控制理論分析，有效混凝土內(nèi)外溫差的主要措施如下：1、由于普通水泥水化熱高，應選用低水化熱32.5礦渣硅酸鹽水泥，降低水泥水化熱能，減少混凝土絕對溫升.2、在混凝

4、土中應摻加UEA高效緩凝早強減水劑，增加混凝土早期強度和滿足泵送要求，防止早期混凝土溫度應力過大產(chǎn)生應變裂縫。另外，在滿足設計標號和坍落度的條件下，盡可能減少水泥用量，減少水化熱，降低混凝土的絕對溫升。3、采用對砼原材料進行加熱，以提高砼的入模溫度。4、采用合理有效的保溫措施?？紤]為了使底板混凝土表面與環(huán)境冷空氣之間形成一個溫差過度區(qū)，防止混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度出現(xiàn)過大溫度差值，采用在砼表面覆蓋一層塑料布，一層彩條布、兩層草簾子的保溫保濕措施。5、采用系統(tǒng)的管理機制，有效控制，確保各項溫控技術措施有效落實，施工中將保溫措施和控制溫度編制成冊，下發(fā)至混凝土攪拌站和施工管理人員，要求嚴格按措施進

5、行施工控制。4、大體積混凝土熱工計算A、簡述本工程基礎底板厚達2300，采用C30、S8抗?jié)B混凝土，面積1500m2。本節(jié)除進行必要的熱工計算及抗裂度驗算外，還將根據(jù)結(jié)論進行進一步的措施，以確保底板混凝土澆筑質(zhì)量，滿足抗?jié)B要求。B、計算參數(shù)取定參考混凝土配合比為水泥：400Kg，粉煤灰60 Kg，砂705Kg，石子974Kg，水190Kg，UEA外加劑（施工時將根據(jù)實驗確定）。根據(jù)統(tǒng)計氣象資料，一月份天津地區(qū)旬平均氣溫-4.3。根據(jù)混凝土的溫度變化曲線，新澆混凝土在第三天水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度最高，其溫差應力較大，因此，以齡期d=3天為計算參數(shù)。C、熱工計算a、砼澆筑后三天的絕熱溫升：根據(jù)

6、砼溫度變化曲線以及以往工程測溫記錄可知砼澆筑三天后其溫度最高，所以計算以齡期T=3天計算。T=WCQ/C×0.83+FA/50=400×335÷2400×0.83+60/50=47.7其中：Q為425#礦渣水泥的發(fā)熱量335KJ/Kgb、砼內(nèi)最高溫度：Tmax=T+T=12+47.7×0.8=50.2混凝土的澆筑溫度按12度計算，基礎底板厚度2.3m，降溫系數(shù)=0.8。c、砼表面三天后溫度T(b)三天=Tq+4/H2×h(Hh)T（三天）以上式中:Tq-大氣平均溫度取-4.3Q-每公斤水泥的水化熱取335kJ/KgH-混凝土的計算厚度

7、（m），H=h+2hh-砼的實際厚度2.3mh-砼的虛厚度h=K/ T-砼澆筑后至計算時的天數(shù)為3天-砼的導熱系數(shù)取2.33 W/MKK-計算折減系數(shù)，取0.666;-模板及保溫層的傳熱系數(shù)（W/M2K）值是與i、i、q有關的模板及保溫層的傳熱系數(shù)(保溫材料考慮一層塑料布，一層彩條布，兩層草簾子i=0.03m、i = W/MK)=1/（i/i +1/q）=0.775h=K/=0.666×2.33÷2.5=2H=h+2h=2.3+2×2=6.3q-空氣傳熱系數(shù)，取23W/M2KT（三天）-是齡期t=3天時，混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差（）T（三天）= Tmax-T

8、q=50.2+4.3=54.5T（b）(三天)=-4.3+4÷6.32×2×(6.3-2)×54.5=42.9d、砼內(nèi)外溫差：砼表面與內(nèi)部溫差：T（3）=Tmax-T(b)(三天)=50.2-42.9=7.3砼表面與環(huán)境溫差：T（3）= T(b)(三天)-Tq=42.9-(-4.3) =47.2>25因此應適當控制保溫層內(nèi)溫度，保證保溫層內(nèi)溫度與混凝土表面溫度差小于25，方可滿足要求。 (2)混凝土綜合蓄熱法熱工計算混凝土養(yǎng)護采用綜合蓄熱法養(yǎng)護，一層塑料布、一層彩條布、兩層草簾子。草簾子保溫材料的熱工參數(shù)：導熱系數(shù)1=0.15w/mk 厚度：i=2

9、5mm保溫層總傳熱系數(shù)kk=3.6/(0.04+i/i)=9.05 KJ/m2.h.kA冷卻時間及平均溫度計算氣溫條件與參數(shù)：施工早期前三天平均氣溫Tm，a =-4.3；結(jié)構表面系數(shù)M=6.2m-1；保溫層總傳熱系數(shù)K=9.05 KJ/m2.h.k；礦渣硅酸鹽水泥用量mce=400kg/m3；水泥積累最終總放熱量Qce=240kJ/kg；水泥水化速度系數(shù)Vce=0.013h-1；砼比熱容Cc=0.96kJ/kg；砼密實度c=2400kg/m；透風系數(shù)=1.8；砼入模溫度To=7。計算所需三個參數(shù)=（KM）/（VceCcc）=（1.8×9.05×6.2）/(0.013

10、5;0.96×2400)=3.24=(VceQcemce)/( VceCcc-KM)=(0.013×240×400)/( 0.013×0.96×2500-1.8×9.05×6.2) =-17.88=TO- Tm，a+=7-（-4.3）+（-17.88）=-6.58將砼、代入如下公式，計算砼冷卻至0時間t0。T=e-Vcet-e- Vcet+ Tm，a =-6.58e-3.25×0.013t+17.88 e-0.013t-4.3當t=82h時,T=-0.0910結(jié)論:當t=82h時,即當砼澆注82h后,砼溫度達到0.

11、計算冷卻過程平均溫度Tm=(e- Vcet-e-Vcet/+/-)/ Vcet+ Tm，aTm=-17.88e-0.013×82+6.58 e-4.5×0.013×82/3.24-6.58/3.24+17.88/(0.013×70)-4.3=3.2B.用成熟度法推算達到0時的臨界強度M=(T+15)t f=kae-b/M式中:M砼的成熟度T砼養(yǎng)護溫度t養(yǎng)護時間f砼強度K系數(shù)，取0.9a、b經(jīng)驗回歸系數(shù)，查表a=25.63,b=850.1則:M=(3.2+15)×82=1492.4f=0.9×25.63×e-850.1/142

12、5.6=13.2(MPa)超過<<建筑工程冬期施工規(guī)程>>所規(guī)定的臨界強度4.0 Mpa的要求。結(jié)論：完全滿足建筑工程冬期施工規(guī)程要求C.砼入模溫度Tm的驗算砼泵送施工，在大氣溫度在-5至0時，泵管用一層草簾子包裹保溫，大氣溫度低于-5時用兩層草簾子包裹保溫。（1）砼泵送的溫度損失按下列計算Ts=0.01208KTtTs砼在泵送過程的溫度損失K泵管的保溫傳熱系數(shù)(KJ/m2hk):T=T0- Tm，aT0砼自罐車中傾出時的溫度:Tm，a施工時平均溫度K=1/R0R0= R1+ R2泵管1=58W/mk d1=0.01 R1=0.01/58.2=0.00017兩層草簾子保

13、溫 R2=3.571R0=0.00017+3.571=3.573K=1/3.573=0.28×3.6=1.01 KJ/m2hkT= T0- Tm，a=15-(-4.3)=19.3t 砼在泵管中的停留時間(min),取3Ts=0.01208×1.01×19.3×3=0.7(2)砼澆筑過程的溫度損失,查<<冬期施工手冊>>在砼拌合物溫度與環(huán)境溫度差在25時TJS=3（3）砼的入模溫度Tm=TO一TJS=12-2.55=9.45滿足假定砼入模溫度7的要求。即在最冷季節(jié)施工時，砼的出罐溫度最低應控制在12以上，才能保證入模溫度7的要求。

14、D.計算結(jié)果綜合性結(jié)論通過對本工程綜合性蓄熱法有關熱工計算表明,本工程所采取的技術措施方案可滿足<<建筑工程冬期施工規(guī)程>>要求，施工期間環(huán)境溫度，砼的臨界強度均能滿足冬施砼的施工質(zhì)量。5、大體積混凝土溫度測設技術5.1、大體積混凝土測溫技術簡述溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的重要參數(shù)，大體積混凝土溫度的監(jiān)測目的一方面是掌握結(jié)構每個不同部位的測點連續(xù)的、單值的溫度變化的數(shù)字，另一方面是了解和掌握混凝土內(nèi)部溫度場的變化值，依據(jù)這些情況以便及時的采取合理的結(jié)構保溫措施，減少混凝土表面溫度的散失，確?；炷羶?nèi)外溫度差值控制在規(guī)范要求的25，防止因混凝土內(nèi)外溫差過大而導致產(chǎn)生溫度應力應變裂

15、縫的產(chǎn)生和發(fā)展。在大體積混凝土工程中，需要進行溫度控制和監(jiān)測的項目很多，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)構或試件的熱性能，在混凝土中進行水化熱溫度的測定。了解混凝土澆筑后溫度場的變化情況，對于大體積混凝土施工是很必要的，因為通過混凝土澆筑后溫度的測定可以了解混凝土溫度變化情況、混凝土溫度差值是否滿足設計要求，進而確定混凝土施工質(zhì)量。這種溫度測定的監(jiān)測范圍較廣，測溫的精度要求比較高，從某種意義上說，混凝土入模后溫度變化是否具有真實性和代表性，主要取決于溫度檢測手段的可靠性和正確性。5.2、測溫方案及測點布置1、測溫方案本工程采用采用

16、北京建工研究院生產(chǎn)的JD2-2型便攜式建筑電子測溫儀，其測溫精度為±1.2，其原理是利用熱電效應的關系量測測體溫度，具有測量精度高、測點布設方便等特點，能夠滿足大體積混凝土溫度測設要求，它是通過預埋固定在混凝土內(nèi)的測溫導線，導線一頭伸出混凝土結(jié)構外側(cè)，再通過配套的顯示儀表讀測數(shù)據(jù)。砼澆筑過程中，應檢查引出測溫導線是否正常，并加保護和標識。測溫時按測溫點編號順序進行，讀數(shù)準確，快速，并記入測溫記錄，同時將測溫點用保溫材料原樣覆蓋好。2、測點布置為了全面反映、了解大體積混凝溫度場的變化情況，應根據(jù)結(jié)構物的具體情況埋設測溫點，測溫點的位置必須具有代表性。應從澆筑結(jié)構的斷面尺寸、平面尺寸進行

17、測點布置，在澆筑高度方向上的測點距離一般為500800，在平面尺寸上一般為25005000，測溫點距邊角應大于50。另外，為積累大體積混凝土的溫度資料，施工時，還可有針對性地增加一些布點。結(jié)合本工程的結(jié)構特征和具體情況，確定總體布置方案：沿基礎底板外沿平面方向向每邊設置2個，分上、中二層；基礎底板中部梅花型布置6個，分上、中二層；詳見測溫點布置如下圖所示： 5.3、測溫方案實施對于混凝土的測溫時間及測溫頻度，目前尚無具體規(guī)定，根據(jù)混凝土初期生溫較快，混凝土內(nèi)部的溫升主要集中在澆筑后的35d，一般在3d之內(nèi)溫升可達到或接近最高峰值。另外，混凝土內(nèi)部的最大溫升，是隨著結(jié)構物厚度的增加而增高根據(jù)工程

18、實際情況和結(jié)構特點，確定確定的測溫項目和測溫頻度如下：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1-5d 每2h測記一次;第6-15d 每4h測記一次;以后每8h測記一次。 大體積混凝土施工溫度測記要設專人負責，并做出測溫成果即做出溫度變化曲線圖，及時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）要及時報告現(xiàn)場主管技術工程師，采取緊急保溫措施。4.4、測溫數(shù)據(jù)的整理統(tǒng)計及分析大體積混凝土施工期間，應注意天氣及氣溫的變化，而且要有專人負責，對現(xiàn)場環(huán)境溫度、混凝土攪拌原材料溫度、混凝土的拌和溫度進行經(jīng)常性測溫，并對測溫記錄的原始數(shù)據(jù)進行整理和分析，以便對大體積混凝土的施工控制溫度進行前期預控，保證大體積混凝土的質(zhì)量。在大體積混凝土澆筑施工前10天，應連續(xù)對對現(xiàn)場環(huán)境溫度、混凝土攪拌原材料溫度進行測記，并對原始的記錄數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，畫出每日溫度變化曲線圖、各種原材料的溫度變化曲線圖，通過數(shù)學平均法做出一個攪拌原材料溫度與環(huán)境溫度影響關