大體積砼溫度控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)

1、大體積混凝土的溫度控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)1、 工程概況本工程基礎(chǔ)底截面厚度2300、1800mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B等級(jí)為S8的抗?jié)B砼。根據(jù)砼施工手冊(cè)規(guī)定，砼結(jié)構(gòu)單面散熱厚度超過(guò)800mm，雙面散熱厚度大于1000mm的，預(yù)計(jì)其內(nèi)部最高溫度超過(guò)25的結(jié)構(gòu)稱為大體積砼結(jié)構(gòu)工程，其施工應(yīng)按大體積砼考慮。作為大體積砼，解決施工過(guò)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(guān)鍵之一，其施工的重點(diǎn)難點(diǎn)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(guò)大而產(chǎn)生溫度應(yīng)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(shè)計(jì)、溫度控制計(jì)算、混凝土測(cè)溫以及混凝土的覆蓋保溫、養(yǎng)護(hù)等技術(shù)手段和措施才能實(shí)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(shí)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(guò)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(guò)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(guò)對(duì)混凝土溫度組成因素進(jìn)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(duì)溫升是指水泥水化熱，選擇適當(dāng)品種水泥，以控制水泥水化熱能，可有效控制混凝土絕對(duì)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(dá)到設(shè)計(jì)溫差要求，是大體積混凝土溫度控制的關(guān)鍵因素之一。3、環(huán)境溫度過(guò)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(guān)鍵因素之一。3、大體積混凝土溫度控制措施通過(guò)對(duì)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(yīng)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(duì)溫升.2、在混凝

4、土中應(yīng)摻加UEA高效緩凝早強(qiáng)減水劑，增加混凝土早期強(qiáng)度和滿足泵送要求，防止早期混凝土溫度應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生應(yīng)變裂縫。另外，在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)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(duì)溫升。3、采用對(duì)砼原材料進(jìn)行加熱，以提高砼的入模溫度。4、采用合理有效的保溫措施。考慮為了使底板混凝土表面與環(huán)境冷空氣之間形成一個(gè)溫差過(guò)度區(qū)，防止混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度出現(xiàn)過(guò)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(jī)制，有效控制，確保各項(xiàng)溫控技術(shù)措施有效落實(shí)，施工中將保溫措施和控制溫度編制成冊(cè)，下發(fā)至混凝土攪拌站和施工管理人員，要求嚴(yán)格按措施進(jìn)

5、行施工控制。4、大體積混凝土熱工計(jì)算A、簡(jiǎn)述本工程基礎(chǔ)底板厚達(dá)2300，采用C30、S8抗?jié)B混凝土，面積1500m2。本節(jié)除進(jìn)行必要的熱工計(jì)算及抗裂度驗(yàn)算外，還將根據(jù)結(jié)論進(jìn)行進(jìn)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(jì)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(shí)將根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)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(yīng)力較大，因此，以齡期d=3天為計(jì)算參數(shù)。C、熱工計(jì)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(cè)溫記錄可知砼澆筑三天后其溫度最高，所以計(jì)算以齡期T=3天計(jì)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(jì)算，基礎(chǔ)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(jì)算厚度

7、（m），H=h+2hh-砼的實(shí)際厚度2.3mh-砼的虛厚度h=K/ T-砼澆筑后至計(jì)算時(shí)的天數(shù)為3天-砼的導(dǎo)熱系數(shù)取2.33 W/MKK-計(jì)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(guān)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(shí)，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(yīng)適當(dāng)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(jì)算混凝土養(yǎng)護(hù)采用綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)，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(dǎo)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(shí)間及平均溫度計(jì)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(gòu)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(shí)度c=2400kg/m；透風(fēng)系數(shù)=1.8；砼入模溫度To=7。計(jì)算所需三個(gè)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(jì)算砼冷卻至0時(shí)間t0。T=e-Vcet-e- Vcet+ Tm，a =-6.58e-3.25×0.013t+17.88 e-0.013t-4.3當(dāng)t=82h時(shí),T=-0.0910結(jié)論:當(dāng)t=82h時(shí),即當(dāng)砼澆注82h后,砼溫度達(dá)到0.

11、計(jì)算冷卻過(guò)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(dá)到0時(shí)的臨界強(qiáng)度M=(T+15)t f=kae-b/M式中:M砼的成熟度T砼養(yǎng)護(hù)溫度t養(yǎng)護(hù)時(shí)間f砼強(qiáng)度K系數(shù)，取0.9a、b經(jīng)驗(yàn)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(guò)<<建筑工程冬期施工規(guī)程>>所規(guī)定的臨界強(qiáng)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(yàn)算砼泵送施工，在大氣溫度在-5至0時(shí)，泵管用一層草簾子包裹保溫，大氣溫度低于-5時(shí)用兩層草簾子包裹保溫。（1）砼泵送的溫度損失按下列計(jì)算Ts=0.01208KTtTs砼在泵送過(guò)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(shí)的溫度:Tm，a施工時(shí)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(shí)間(min),取3Ts=0.01208×1.01×19.3×3=0.7(2)砼澆筑過(guò)程的溫度損失,查<<冬期施工手冊(cè)>>在砼拌合物溫度與環(huán)境溫度差在25時(shí)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(shí)，砼的出罐溫度最低應(yīng)控制在12以上，才能保證入模溫度7的要求。

14、D.計(jì)算結(jié)果綜合性結(jié)論通過(guò)對(duì)本工程綜合性蓄熱法有關(guān)熱工計(jì)算表明,本工程所采取的技術(shù)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(qiáng)度均能滿足冬施砼的施工質(zhì)量。5、大體積混凝土溫度測(cè)設(shè)技術(shù)5.1、大體積混凝土測(cè)溫技術(shù)簡(jiǎn)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(cè)目的一方面是掌握結(jié)構(gòu)每個(gè)不同部位的測(cè)點(diǎn)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(chǎng)的變化值，依據(jù)這些情況以便及時(shí)的采取合理的結(jié)構(gòu)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(guò)大而導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力應(yīng)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(jìn)行溫度控制和監(jiān)測(cè)的項(xiàng)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(gòu)或試件的熱性能，在混凝土中進(jìn)行水化熱溫度的測(cè)定。了解混凝土澆筑后溫度場(chǎng)的變化情況，對(duì)于大體積混凝土施工是很必要的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)混凝土澆筑后溫度的測(cè)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(shè)計(jì)要求，進(jìn)而確定混凝土施工質(zhì)量。這種溫度測(cè)定的監(jiān)測(cè)范圍較廣，測(cè)溫的精度要求比較高，從某種意義上說(shuō)，混凝土入模后溫度變化是否具有真實(shí)性和代表性，主要取決于溫度檢測(cè)手段的可靠性和正確性。5.2、測(cè)溫方案及測(cè)點(diǎn)布置1、測(cè)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(cè)溫儀，其測(cè)溫精度為±1.2，其原理是利用熱電效應(yīng)的關(guān)系量測(cè)測(cè)體溫度，具有測(cè)量精度高、測(cè)點(diǎn)布設(shè)方便等特點(diǎn)，能夠滿足大體積混凝土溫度測(cè)設(shè)要求，它是通過(guò)預(yù)埋固定在混凝土內(nèi)的測(cè)溫導(dǎo)線，導(dǎo)線一頭伸出混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)，再通過(guò)配套的顯示儀表讀測(cè)數(shù)據(jù)。砼澆筑過(guò)程中，應(yīng)檢查引出測(cè)溫導(dǎo)線是否正常，并加保護(hù)和標(biāo)識(shí)。測(cè)溫時(shí)按測(cè)溫點(diǎn)編號(hào)順序進(jìn)行，讀數(shù)準(zhǔn)確，快速，并記入測(cè)溫記錄，同時(shí)將測(cè)溫點(diǎn)用保溫材料原樣覆蓋好。2、測(cè)點(diǎn)布置為了全面反映、了解大體積混凝溫度場(chǎng)的變化情況，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的具體情況埋設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫點(diǎn)的位置必須具有代表性。應(yīng)從澆筑結(jié)構(gòu)的斷面尺寸、平面尺寸進(jìn)行

17、測(cè)點(diǎn)布置，在澆筑高度方向上的測(cè)點(diǎn)距離一般為500800，在平面尺寸上一般為25005000，測(cè)溫點(diǎn)距邊角應(yīng)大于50。另外，為積累大體積混凝土的溫度資料，施工時(shí)，還可有針對(duì)性地增加一些布點(diǎn)。結(jié)合本工程的結(jié)構(gòu)特征和具體情況，確定總體布置方案：沿基礎(chǔ)底板外沿平面方向向每邊設(shè)置2個(gè)，分上、中二層；基礎(chǔ)底板中部梅花型布置6個(gè)，分上、中二層；詳見(jiàn)測(cè)溫點(diǎn)布置如下圖所示： 5.3、測(cè)溫方案實(shí)施對(duì)于混凝土的測(cè)溫時(shí)間及測(cè)溫頻度，目前尚無(wú)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(dá)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(gòu)物厚度的增加而增高根據(jù)工程

18、實(shí)際情況和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定確定的測(cè)溫項(xiàng)目和測(cè)溫頻度如下：1)、記錄攪拌車中倒出時(shí)的混凝土溫度，每3h測(cè)記一次;2)、施工現(xiàn)場(chǎng)大氣環(huán)境溫度，每2h測(cè)記一次;3)、混凝土澆筑完成后，立即測(cè)記混凝土澆筑成型的初溫度，以后按以下要求測(cè)記：第1-5d 每2h測(cè)記一次;第6-15d 每4h測(cè)記一次;以后每8h測(cè)記一次。 大體積混凝土施工溫度測(cè)記要設(shè)專人負(fù)責(zé)，并做出測(cè)溫成果即做出溫度變化曲線圖，及時(shí)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(shí)）要及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)主管技術(shù)工程師，采取緊急保溫措施。4.4、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的整理統(tǒng)計(jì)及分析大體積混凝土施工期間，應(yīng)注意天氣及氣溫的變化，而且要有專人負(fù)責(zé)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、混凝土攪拌原材料溫度、混凝土的拌和溫度進(jìn)行經(jīng)常性測(cè)溫，并對(duì)測(cè)溫記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，以便對(duì)大體積混凝土的施工控制溫度進(jìn)行前期預(yù)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(yīng)連續(xù)對(duì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、混凝土攪拌原材料溫度進(jìn)行測(cè)記，并對(duì)原始的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，畫(huà)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(guò)數(shù)學(xué)平均法做出一個(gè)攪拌原材料溫度與環(huán)境溫度影響關(guān)