電腦測溫技術(shù)在大體積混凝土施工中的運用

摘　要:以浙江清華長三角研究院創(chuàng)業(yè)大廈基礎(chǔ)混凝土工程為例,對工程監(jiān)測目的、方案的選擇、混凝土的澆筑方案及實際測溫情況等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述,為大廈的基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量提供了保證。

關(guān)鍵詞:大體積混凝土,溫度傳感器,監(jiān)測

中圖分類號: TU528. 06 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1 　工程概況

　　浙江清華長三角研究院位于浙江省嘉興市秀成新區(qū)嘉興科技城,分為南、北兩區(qū)。其中北側(cè)為創(chuàng)新區(qū),占地面積71 186 m2 ,南區(qū)占地面積為199 809 m2 。本工程為在浙江清華長三角研究院內(nèi)建設(shè)的首期工程———創(chuàng)業(yè)大廈,位于北區(qū)的東北角,分為A ,B兩段。創(chuàng)業(yè)大廈A 段為辦公科研建筑,總占地面積為31 898 m2 ,建筑面積為55 275. 2 m2 ,建筑層數(shù)為地下3 層,地上21 層,裙房3 層。本次混凝土的澆筑為A 段地下室底板澆搗,最大澆搗厚度為1. 800 m ,一次澆筑混凝土數(shù)量為3 300 m2 ,屬于大體積混凝土工程。

2 　工程監(jiān)測目的

　　由于地質(zhì)條件、載荷條件、材料性質(zhì)、施工條件以及外界其他因素的復(fù)雜影響,同時混凝土內(nèi)部固相、氣相、液相的相互作用,導(dǎo)熱過程、水分轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)過程以及各種孔隙、缺陷、內(nèi)部微裂等不連續(xù)客觀現(xiàn)象,很難單純從理論上預(yù)測大體積混凝土溫度變化規(guī)律,而且理論預(yù)測值還不能全面而準(zhǔn)確的反映工程的各種因素變化。所以,在理論分析指導(dǎo)下有計劃的進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測十分必要。

　　大體積混凝土基礎(chǔ)澆筑時,混凝土內(nèi)部會釋放出大量的混凝土水化熱,造成混凝土內(nèi)部溫度急劇上升。由于混凝土中各處散熱條件的不同,會形成較大的溫差,使內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,外部產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)外溫差超過25 ℃時,會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生表面裂縫;當(dāng)溫度下降的時候,如果下降溫度過快,會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,并導(dǎo)致混凝土底部產(chǎn)生裂縫。嚴(yán)重時上下裂縫貫穿,會造成混凝土的滲漏,鋼筋的銹蝕,嚴(yán)重降低混凝土的耐久性,為建筑物的安全性和經(jīng)濟(jì)性留下重大的隱患。

　　為了能夠掌握混凝土內(nèi)各點和深表層溫差,并及時指導(dǎo)混凝土施工養(yǎng)護(hù),防止因溫差過大而引起裂縫,必須對混凝土內(nèi)部水化熱進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測儀器見表1 。

表1 　監(jiān)測儀器一覽表

3 　監(jiān)測方案的確定

3. 1 　監(jiān)測儀器的選擇

　　采用美國進(jìn)口的數(shù)字式溫度傳感器,監(jiān)測時采用一線總線增強(qiáng)型遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng)進(jìn)行自動采集,以確保準(zhǔn)確、及時、高頻次獲取各量值的豐富變化信息。

　　一線總線增強(qiáng)型遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng),支持美國DALLAS 全系列12Wire 總線式數(shù)字化溫度傳感器,可實現(xiàn)多點溫度場監(jiān)測的自動化測量,自動識別傳感器數(shù)量、ID 自動排序,及時、高效、準(zhǔn)確的提供監(jiān)測數(shù)據(jù),以全面、高效地監(jiān)控整個被監(jiān)測工程的特征的溫度變化,掌握其施工過程中的溫度分布規(guī)律及變化規(guī)律。傳統(tǒng)的溫控布線為單線單只傳感器,由于是模擬信號,無法采用總線式網(wǎng)絡(luò)布線方式,這樣,施工現(xiàn)場就可能出現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)式的傳感器電纜,對施工也帶來了很大程度的不便。而一線總線增強(qiáng)型遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng),在同樣的測試數(shù)量的條件下,不但性能優(yōu)于常規(guī)的溫控系統(tǒng),而且由于采用了一線總線的網(wǎng)絡(luò)布線方式和12Wire 總線式數(shù)字化溫度傳感器,傳感器的電纜數(shù)量有很大的減少,最低限度地減少監(jiān)測對施工的影響。

3. 2 　測點布置

　　擬在待澆的混凝土中,共布設(shè)11 個溫度傳感器。其中在塔樓底板上布置3 個監(jiān)測點,每個監(jiān)測點沿厚度方向上布設(shè)3 個溫度傳感器,共9 個溫度傳感器;另布設(shè)2 個溫度傳感器來測量大氣溫度和混凝土表面溫度。

3. 3 　測點溫度觀測頻率及報表提交

　　大體積混凝土澆筑升溫時間相對較短,大約在澆筑后的2 d～5 d ,混凝土的彈性模量很低,基本上處于流塑狀態(tài),約束應(yīng)力低。在此階段主要監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度和表面溫度的溫差不要超過25 ℃。在降溫階段,彈性模量迅速增加,約束拉應(yīng)力也隨時間增加,在某時刻超過抗拉強(qiáng)度便出現(xiàn)貫穿性裂縫。因此應(yīng)重點監(jiān)控降溫過程中溫度變化歷時特性。在此階段主要監(jiān)控混凝土的日降溫不宜超過2 ℃。

　　本次監(jiān)測時間總共為15 d。據(jù)此制定觀測頻率如下:混凝土澆搗后馬上進(jìn)行測溫,檢測混凝土的入模溫度,以后可以充分利用電腦全自動測量采集數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確及可以連續(xù)監(jiān)測時間長,存儲數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢(系統(tǒng)把每一個月的數(shù)據(jù)存儲為一個曲線表,可以連續(xù)存儲5 年～10 年的歷史數(shù)據(jù)) ,設(shè)定每隔5 min 采集數(shù)據(jù)一次,這樣可以清晰、及時的反映混凝土內(nèi)外溫度的微小變化,為研究混凝土內(nèi)外溫度的變化規(guī)律提供最直接的原始資料。

　　在提供給業(yè)主、總包及監(jiān)理的報表數(shù)據(jù)時,根據(jù)實測數(shù)據(jù)的反映情況,在正常情況下可以按前3 d 每2 h 摘取數(shù)據(jù)制作混凝土溫度曲線報表,一日一交。如果出現(xiàn)接近報警值或超過報警值時,可以縮短采集數(shù)據(jù)的時間,按每1 h 摘取數(shù)據(jù)一次,一旦出現(xiàn)達(dá)到報警值時及時上報。在后11 d 按每4 h 摘取數(shù)據(jù)制作報表,一天一交。這樣可以為業(yè)主、總包和監(jiān)理方及時采取措施提供準(zhǔn)確信息,以達(dá)到最大的消除工程質(zhì)量隱患的目的。

4 　混凝土的澆筑

　　本工程混凝土澆筑于4 月13 日下午3 :15 正式開始澆筑,于次日下午6 :00 整段混凝土澆筑完畢。本次混凝土采用由嘉興市鑫橋混凝土有限公司供應(yīng)的摻有粉煤灰和礦粉的低熱混凝土,其主要配合比見表2 。

表2 　混凝土配合比報告

　　為了能夠保證混凝土連續(xù)的澆筑,嘉興市鑫橋混凝土有限公司特配備了兩臺37 m 汽車泵、一臺固定泵,五臺攪拌車/ 一臺泵,共十四臺攪拌運輸車(兩臺備用) ;攪拌機(jī)生產(chǎn)數(shù)量確保150 m3/ h。為了保證混凝土的澆灌質(zhì)量,施工總包方制定了混凝土澆灌應(yīng)堅持一個坡分層澆灌到頂?shù)脑瓌t,分層澆搗厚度不大于50 cm ,振搗半徑不超過25 cm ,并注意振幅搭接與“快插慢提”作業(yè)法,澆灌混凝土層銜接處必須在混凝土初凝前宜在2 h 內(nèi)進(jìn)行接坡澆灌,以免出現(xiàn)施工冷縫而造成質(zhì)量隱患。

5 　測溫情況

　　經(jīng)過各方的協(xié)調(diào)和配合,在混凝土澆筑前按時安置了測溫點并布好了線。在混凝土正式開始澆筑時,即開始了現(xiàn)場測溫工作。經(jīng)測算,混凝土的入模溫度均在20°左右,在隨后的3 d 時間里,混凝土的內(nèi)部溫度均達(dá)到最高值。其中以布置在混凝土中心的三個點的溫度最高,分別為T - 02 , T - 04 和T - 07 的59 ℃,60 ℃和61 ℃。

　　其中在15 日上午8 :00 即出現(xiàn)了混凝土內(nèi)部溫度急劇上升,與混凝土表面溫度的最大溫差達(dá)到25. 5 ℃,超過了報警值,及時向施工總包方發(fā)出了警報,并出具了報表。施工總包方龍元建筑公司高度重視,馬上采取了在混凝土表面覆蓋塑料薄膜與麻袋,并加水進(jìn)行蓄溫保濕養(yǎng)護(hù)的措施。經(jīng)過2 h 的僵持,終于混凝土的表面溫度急劇上升,很快將混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的差值降了下來,并始終保持在安全范圍之內(nèi),從而避免了一次惡性事故的發(fā)生,為大廈的基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量提供了保證。

6 　結(jié)語

　　本次大體積混凝土的澆筑正值春季,天氣變化無常,通常白天溫度高,到了晚上溫度下降很快,1 d 之中最大溫差可以達(dá)到20 ℃,對混凝土表面的溫度影響很大,為混凝土的澆筑質(zhì)量帶來了不利因素。通過在現(xiàn)場混凝土內(nèi)部預(yù)埋測溫點,利用電腦全自動測溫技術(shù),能夠及時掌握混凝土塊體內(nèi)部溫度的變化規(guī)律,并及時采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施,從而為保證混凝土的澆筑質(zhì)量提供了良好的技術(shù)保證。

　　通過混凝土澆筑后的情況和各個測溫點的溫度變化規(guī)律,在及時采取了養(yǎng)護(hù)措施之后,混凝土內(nèi)部的溫度變化規(guī)律是正常的,各個溫度曲線均在預(yù)測范圍之內(nèi)變動。證明了本次觀測活動是成功有效的,其中積累的反映混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律的大量數(shù)據(jù)資料,為以后研究混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律提供了最直接的數(shù)據(jù),因此具有很高的科研價值。