寒冷地區筏板混凝土越冬期間內部溫度的監測分析

陜西建工第九建設集團有限公司 榆林 719000

1 工程概況

西安榆林商會大廈總建筑面積180 391 m2，由A、B這2 幢塔樓及裙樓組成。A、B座塔樓為現澆混凝土框架+筒體結構，裙樓為現澆混凝土框架結構。裙樓地下2 層，地上4 層，建筑高度23.25 m；A座26 層，建筑高度99.95 m；B座34 層，建筑高度141.75 m，屋頂設有停機坪（圖1）。

本工程設計使用年限50 年，建筑工程等級為特級，是一座集辦公、科研、金融、休閑娛樂為一體的超高層公共建筑。

圖1 正在施工中的西安榆林商會大廈

根據地下室后澆帶的位置，將本工程地下室施工區域劃分為A～J共9 個施工區（圖2），根據計劃，2011年底必須將地下室基礎筏板混凝土約16 293 m3全部澆筑完畢。截至2011年11月15日，除J、H區（約1 844 m3）外，其余筏板混凝土已澆筑結束，而此時室外氣溫已降至－15 °C以下。

圖2 西安榆林商會大廈基礎分區施工

2 工況方案設計

針對上述情況，項目部確定了3 種養護方案并嚴格限定時間要求：

設計一：比較相同部位混凝土養護方法對結果的影響，并對其各種養護措施下的費用、混凝土強度進行對比，選擇最優的養護方案；

設計二：對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋，監測混凝土表面溫度與大氣溫度的關系，提取實際溫度差值；

設計三：在上述結論基礎上確定本工程11月15日后澆筑的筏板混凝土的養護方案，并埋設電子測溫探頭，分別監測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下250 mm、750 mm及1 500 mm處溫度，驗證在冬歇期的混凝土是否會受凍。

具體方案設計為：

A區域為自然狀態，B區域為塑料布1 層，C區域為棉被1 層，D區域為棉被2 層，E區域為塑料布1 層+棉被1 層，F區域為塑料布2 層+棉被1 層，G區域為塑料布1 層+棉被2 層，H區域為塑料布1 層+電熱毯1 層+棉被1 層，J區域為方木架空+塑料布1 層+棉被1 層。

測溫內容為混凝土底面（距混凝土底面上50 mm）、表面（距混凝土表面以下50 mm）、中心溫度和大氣溫度共4 個溫度值[1]。

為防止實體結構混凝土因試驗受損，故對A、B、C、D區域進行單獨澆筑試驗田，對E、F、G、H、J方案進行實體試驗。

測溫時間控制為：

（a）混凝土澆筑6 h后開始測溫，每4 h監測1 次，每次測量4 個溫度值[2]；

（b）在澆筑E區筏板混凝土時進行試驗田方案，實施測溫。

3 設計實施及結論

3.1 設計一的情況

繪制測溫管形態與布置分別如圖3、圖4所示。

圖3 測溫管示意

圖4 現場測溫點位置布置

筏板混凝土于2011年11月5日15：00進行施工，按照計劃針對不同部位的覆蓋養護措施進行覆蓋，6 h后開始測溫，同時對相應部位用彩條布菜棚式全面覆蓋。每次測溫數據達60 個，延續時間將近2 h，為保證測溫數據的真實性，克服室外氣溫低、保證測溫連續的要求，決定設2 人為1 個測溫小組，一天一輪換[3]。

經過連續7 d的測溫工作，共得超過4 200 個數據，將數據經過整理分析，前3 d的溫度記錄如表1所示。

表1 各種覆蓋養護測溫前3 d平均溫度（單位：°C）

匯總各種養護方法前7 d的平均溫度，以便對測溫數據進行詳細的對比分析，見表2所示，可以看出采取塑料布1層+棉被2 層的覆蓋養護，無論是上中下溫度均比其他養護措施的溫度要高，效果最好。

表2 各種覆蓋養護測溫前7 d平均溫度（單位：°C）

在表2中，點①采用塑料布1 層+棉被1 層的方法；點②采用塑料布1 層+棉被2 層的方法；點③采用塑料布1 層+電熱毯1 層+棉被1 層的方法；點④采用方木架空+塑料布1 層+棉被1 層的方法；點⑤采用塑料布2 層+棉被1 層的方法。根據測溫所得的實際數據繪制溫度曲線，如圖5～圖7所示。

從表1、2以及圖5～7可以看出：

（a）采取塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋養護，無論是上、中、下溫度均比其他養護措施的溫度要高，效果最好；塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋養護次之。

（b）混凝土澆筑后第6天，雖然室外氣溫已接近－20°C，但混凝土3 個部位溫度均在10 °C左右。

又由于塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋費用最大，塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋費用最低，結合測溫效果認為塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋效果最經濟。

圖5 各點混凝土上部溫度與大氣溫度數據對比曲線

圖6 混凝土中部溫度與大氣溫度數據對比曲線

圖7 混凝土下部溫度與大氣溫度數據對比曲線

3.2 設計二的情況

對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋，專人測量混凝土表面的溫度與大氣溫度的關系。測溫結果見表3。

表3 7 d內每4 h測溫數據對比表

可以看出，采取該種措施覆蓋，混凝土表面溫度與室外氣溫相比，平均能提高7 K。因此，采取1 層塑料雙層棉被覆蓋對新澆筑的筏板混凝土進行覆蓋養護，混凝土表面溫度最有保證，但不經濟；反而采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋混凝土表面溫度滿足規范要求，混凝土不會受凍且較經濟。該種覆蓋養護方法，一定程度上能提高混凝土的表面溫度。

3.3 設計三的情況

埋設電子測溫探頭，分別測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下750 mm處溫度及筏板表面以下深度1 500 mm處溫度，驗證在－15 °C～－24 °C室外氣溫下的混凝土是否會受凍。

采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋養護，在筏板混凝土澆筑前預埋溫度傳感器，同時要求每4 h測溫1 次，測溫歷時冬歇期2 個月。

經過2 個月的不間斷測溫，實測數據整理后見圖8。

圖8 越冬維護測溫記錄曲線

2012年3月初到現場檢查，混凝土表面無裂縫，經現場回彈儀回彈及同條件試塊試壓，強度數據評定均合格。

根據筏板近兩月的測溫數據看，室外最低溫度已達－20 °C，但預設各測溫點為正溫，混凝土強度能正常發展，筏板混凝土在越冬期間不會受凍。

4 結語

通過對養護方案的預先策劃并嚴格具體實施，用實際數據驗證了養護方法的可行性。通過后期的實施，表明3 種設計是能夠保證混凝土實體質量，達到了在極端溫度下冬期混凝土不會受凍的目的。該方法為大體量筏板混凝土在冬期施工的質量控制提供了有力證明。