计算机测温技术在大体积混凝土施工中的应用

大体积混凝土基础浇筑, 混凝土内部会释放出大量水化热, 造成混凝土内部温度急剧上升。由于混凝土中各处散热条件不同, 会形成较大温差, 使内部产生压应力, 外部产生拉应力。当内外温差超过25℃时, 会导致混凝土产生表面裂缝;当温度下降的时候, 如果下降温度过快, 会使混凝土内部产生拉应力, 并导致混凝土底部产生裂缝。严重时上下裂缝贯穿, 会造成混凝土的渗漏, 钢筋的锈蚀, 严重降低混凝土的耐久性, 为建筑物的安全性和经济性留下重大隐患。为了能够掌握混凝土内各点和深表层温差, 并及时指导混凝土施工养护, 防止因温差过大而引起裂缝, 必须对混凝土内部水化热进行监测。

1 工程概况

该工程位于某市中心繁华路段, 建筑面积为54451m2, 是一栋集住宅、办公、商场为一体的综合性智能化大厦。该工程一裙两塔, 东塔为25层住宅楼, 高度为91.2m。西塔为23层综合楼, 高度为82.7m, 3层裙房, 2层地下室, 现浇框架一剪力墙结构, 片筏基础, 基础长86m, 宽44m, 厚度主要有2.1m、2.4m两种, 最厚达3.5m, 基底标高-12.6m、-12.9m不等, 最深达-14m, 筏板基础混凝土量为8100m3, 基础混凝土强度等级为C35, 抗渗等级为P8。

2 厚3.5m的C35大体积混凝土一次浇灌的可行性研究

为了探索厚3.5M的C35大体积混凝土一次浇灌的可行性, 我们于施工现场制作了一个3.5m×3.5m×3.5m的C35混凝土试件, 并模拟工程实情, 在该试件中预埋温度传感器, 以了解混凝土内部升、降温情况;并依据该试件试验结果, 对基础承台混凝土进行抗裂计算。

式中:a为混凝土线膨胀系数, 1.0×10-5;

μ为泊松比, 当基础为双向受力时取0.15;

chβiL/2为可据β1L/2值由双曲线函数表查得;

Ei (t) 为各龄其混凝土的弹性模量;

△Ti为各龄期综合温差[包括降温差Tx (t) 和收缩当量温差Ty (t) 以负值代人];

HI (t, ti) 为各龄期混凝土松驰系数。

据实测值计算各阶段的Ei (2) △Ti、HI (t, ti) 及σi, x列于表1, t为混凝土龄期。

由公式 (1) 得σmin=0.3921MPa, C35混凝土在28d龄期时, 取抗拉强度ftk=2.25M。则抗裂系数K=ftk/σmi n=5.74>1.15, 满足抗裂要求。故降温和收缩产生的拉应力不会引起混凝土的贯穿裂隙。研究表明:厚3.5m的C35混凝土一次连续浇灌是可行的。

3 计算机测温技术的应用

温度反馈是防止混凝土裂缝工作中至关紧要的一环, 所以测量精度要保证, 采用普通温度计不能满足需要。为此, 课题组决定采用上海市建筑科学研究院网络化温度监测系统, 系统采用测量精度为0.2℃的数字温度传感器。该套设备由温度传感器、信号测量装置、应用软件及计算机四大部分组成, 能定时在线监测各测温点温度, 并自动记录。该系统监测周期自基础底板混凝土浇注开始, 全天候24h连续监测30d, 将监测数据及其变化趋势以图、表两种方式实时显示, 真实反映混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速度及环境温度, 反馈现场信息。测温报警温差设置为25℃, 随时提醒现场采取有效措施, 控制温差及降温速率, 为施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据。

测温点布置主要依据混凝土浇筑方案, 沿底板长度方向中心线布置为主, 共布置18个混凝土测别监测位置, 每个测温点又根据混凝土浇筑厚度的不同及温度对比的需要, 分其沿其厚度方向布置3个测温点, 每个测温点布置1个温度传感器, 测温点布置如图1。

经过近一个月的昼夜测温, 各测温点主要实测温度结果如表2, 实测温度及温差曲线如图2。

由表2及图2可知, 基础大体积混凝土最高温度值为75℃～80℃ (底板中心温度) 大约发生在混凝土浇筑后的3～5天左右, 混凝土的中心温度与表面温度之差为25℃～29℃, 大约发生在混凝土浇筑后的5～7天, 虽然温差超过了规范规定的25℃, 但由于温差所产生的温度应力小于同期混凝土的抗拉强度, 因此, 混凝土浇筑半年后仍未出现任何裂缝。

4 计算机测温技术的优越性

(1) 科学、准确性。采用先进的电子软、硬件测温, 消除了人工测温带来的人为误差, 使数据及曲线既科学又准确。

(2) 灵活实用性。计算机测温信号采集快, 程序计算快, 显示器报警迅速, 信息反馈及时, 直观便捷, 提高工效。例如:以往人工测温从信号采集到温度求出需0.5h～1h, 而今用计算机只需2.5min～3min, 因此, 对指导施工, 尤其是特别环境下的施工指挥, 具有很大实用性。

摘要：本文以某工程筏板基础混凝土为例, 分析了大体积混凝土一次浇灌的可行性;重点介绍计算机测温技术在该工程中的成功应用, 解决了测温自动化问题, 为信息化施工提供了一个良好手段。

关键词：计算机测温技术,大体积混凝土,应用

参考文献

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