大體積混凝土整體澆筑溫度實(shí)測與控制研究

汪洋，許俊杰，姜曉敏 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

某圓形基礎(chǔ)直徑為40m，計(jì)劃分4層澆筑，3層總厚度4.1m，其中A層層厚為1300mm，C層層厚為1700mm，E層層厚為1100mm。為保證工程質(zhì)量、滿足工期要求，一次性澆筑A/C/E三層4100mm厚度的圓形基礎(chǔ)，本次監(jiān)測項(xiàng)目為A/C/E層4100mm厚的筏基一次性澆筑，選擇夏季施工，溫度在基本處于23℃～31℃之間，有利于大體積混凝土保溫、養(yǎng)護(hù)、澆筑及成型質(zhì)量。本次監(jiān)測的目的是實(shí)時(shí)了解并掌控混凝土主要部位的實(shí)際溫度變化情況，從而控制整個(gè)混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部溫度，得以最終把控混凝土裂縫產(chǎn)生。

2 主要儀器設(shè)備

為了使得監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)傳輸，本工程數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)采用全自動采集方式，整個(gè)采集過程中由計(jì)算機(jī)自動采集、自動存儲，并且無人工干預(yù)。

振弦式應(yīng)變傳感器：主要部件組成為熱敏電阻、線圈、保護(hù)管、鋼弦等。

全自動采集設(shè)備：主要組成為計(jì)算機(jī)、DATATAKER數(shù)據(jù)采集儀

整個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成示意如圖1所示。

圖1 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖

3 測點(diǎn)的布置

三層整體澆筑，混凝土澆筑時(shí)間增長，各部分混凝土的水化溫度差異懸殊增大，先澆筑混凝土溫度與后澆筑混凝土溫度會存在差異，由于澆筑時(shí)間不同引起的溫度差異同樣會在混凝土內(nèi)部形成溫度應(yīng)力，因此測點(diǎn)的布置應(yīng)能夠反映整體混凝土溫度與應(yīng)變狀態(tài)。測點(diǎn)布置如圖2～圖4所示。

圖2 測點(diǎn)布置平面圖

圖3 測點(diǎn)布置剖面圖（A-A）

圖4 測點(diǎn)布置剖面圖（B-B）

4 監(jiān)測結(jié)果

4.1 主要測試位置溫度變化

A/C/E三層混凝土入模溫度在20～25℃之間，在持續(xù)監(jiān)測過程中，最高溫度為混凝土中心（C1）69.5℃，所有測點(diǎn)中最大溫升是（C1）44.5℃，整個(gè)圓形基礎(chǔ)達(dá)最高溫度時(shí)間約為110h，處于中心點(diǎn)位。其他混凝土主要測位最高溫度和降溫速率見表1。

混凝土主要測點(diǎn)最高溫度、降溫速率 表1

4.2 溫度及分析

根據(jù)溫度監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，繪制出部分點(diǎn)位的溫度曲線如圖5。

圖5 典型測點(diǎn)溫度變化曲線

升溫階段溫度規(guī)律：對于下層、中層、上層，基本是中間層溫度較高，上層溫度相對較低。降溫規(guī)律大體如下：上層、中層平均降溫速率基本相同，下層降溫速率較小。所以達(dá)到一定時(shí)間后，上層溫度曲線先和下層溫度曲線相交、再是中間層曲線和下層溫度曲線相交。進(jìn)一步分析可知，隨著混凝土筏基熱量的散發(fā)，與筏基接觸面的基巖溫度愈來愈高，導(dǎo)致筏基與基巖的溫差愈來愈小，筏基熱量散發(fā)也變得愈來愈小，故與基巖接觸的筏基下層降溫速率愈來愈小直至某個(gè)相對穩(wěn)定數(shù)值為止，降溫曲線表現(xiàn)平滑，可見基巖的保溫效果比較理想。

4.3 內(nèi)外溫差及分析

根據(jù)溫度監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，通過分析繪制出部分點(diǎn)位的內(nèi)外溫差曲線如圖6。

圖6 典型測點(diǎn)內(nèi)外溫差變化曲線

中下層溫差曲線變化較為平緩，相對而言，中上層溫差變化起伏大，這是因?yàn)樯蠈訙囟热菀资艿酵饨绛h(huán)境影響。對于基礎(chǔ)外側(cè)壁相鄰測點(diǎn)同層溫差比較（基礎(chǔ)徑向），上層和下層溫差都控制在10℃之內(nèi)，中間層溫差控制在15℃之內(nèi)，溫差控制效果較好。

5 溫控措施

①升溫階段：通過實(shí)測數(shù)據(jù)，在整個(gè)基礎(chǔ)澆筑過程，溫度是持續(xù)上升的，為保溫，澆筑完后立即搭保溫棚和混凝土裸露外表面覆蓋保溫棉。在升溫后期，為保證混凝土最高溫度不超過80℃，適當(dāng)減少保溫棉覆蓋，或在混凝土內(nèi)部通冷水降溫。

②降溫階段：通過實(shí)測數(shù)據(jù)，降溫發(fā)生在溫度最高后開始，為防止降溫過快，在保溫棚內(nèi)架設(shè)暖風(fēng)機(jī)，取暖器等設(shè)備，在混凝土裸露外表面適時(shí)澆熱水等。

6 監(jiān)測效果及評價(jià)

通過內(nèi)部混凝土應(yīng)變反應(yīng)，混凝土內(nèi)部未出現(xiàn)過大或跳躍式應(yīng)變的情況，結(jié)合表面觀察無有害裂縫，說明基礎(chǔ)裂縫控制得很好，溫度監(jiān)測取得良好效果。

選擇在基礎(chǔ)中心、軸線點(diǎn)和較大應(yīng)變區(qū)域有針對性設(shè)置溫度控制測點(diǎn)，實(shí)時(shí)地反映基礎(chǔ)混凝土的整體溫度狀態(tài)，為及時(shí)有效地指導(dǎo)保溫養(yǎng)護(hù)工作提供有力參考。