论文部分内容阅读
摘 要：大体积混凝土基础进行了温度预测计算和现场测温，并对预测结果和实测结果进行了比较分析，混凝土温控监测数据表明采取的温度预测控制方法是有效的，混凝土在进行制作的过程中需要加强温度控制与现场监测。本论文从不同方面阐述大体积混凝土温度控制与现场监测，希望为研究大体积混凝土温度控制与现场监测的专家和学者提供理论参考依据。
关键词：大体积混凝土；温度控制；现场监测
大体积混凝土在连续浇筑和硬化过程中，水泥水化反应产生大量水化热，由于混凝土热阻很大，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较快，这样在混凝土内部和表层形成较大温差。混凝土内表温差、升降温变化加上环境因素如气候变化、拆模等的影响，导致不均匀温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土即时抗拉强度，就会在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。
1大体积混凝土温控分析
根据裂缝产生的机理，在施工中主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范要求，即通过合理措施有效控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内部与表面、表面与环境的温度差≤ 20℃。
经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下 ：（1）混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升 ；（2）合理有效的温控措施可以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是保证大体积混凝土施工质量的关键因素之一；（3）控制混凝土拌和温度，从而有效控制混凝土入模温度，是大体积混凝土温控关键因素之一。大体积混凝土浇筑后，水泥在水化过程中要发出大量的热量，而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就越来越大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。温度裂缝是混凝土早期开裂的主要原因之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。
2大體积混凝土的温度控制
2.1温度控制指标
大体积混凝土的温度控制是项复杂的系统工程，主要包括控制混凝土的最大温差、内部最高温度、最大升温降温速率、截面温度梯度和入模温度等内容。《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（送审稿）建议：任一时间和任一截面内的两点温差一般不宜超过20℃，最大不超过25℃；内部最高温度不高于75℃；降温速率低于3℃/d；入模温度一般在25℃以下，炎热气候下不超过28℃，负温施工时不宜低于12℃。
2.2温度控制措施
大体积混凝土的温度控制措施，贯穿于混凝土浇捣前、浇捣中及浇捣后三个不同的阶段，每个阶段都有其不同的侧重点，可以从原材料的选择、配合比设计、施工方案设计、养护措施以及工程状况等多方面综合考虑。常用有以下几种方法：
1.合理设计混凝土配合比，降低水泥用量，优先选用低热水泥，掺加矿渣、粉煤灰等水泥替代物，减少总的水化热；
2.采用缓凝剂延迟水化进程，降低温度高峰值；
3.通过骨料预冷、冰代替部分拌和水、运输防晒等措施降低混凝土入模温度；
4.混凝土浇筑后，通过有效的保温养护来提高表层温度、减小内表温差并控制降温速率，典型如表面覆盖蓄热养护法；
5.对于厚度大于3m的大体积混凝土，通过预埋冷却水管，采用循环冷却水养护法。不同的温控措施实现难易程度相差很大，造价也各不相同，应根据工程的具体情况，择而用之。
3混凝土温度监测
3.1大体积混凝土测温技术
在大体积混凝土工程中，需要进行温度控制和监测的项目很多，例如混凝土各组成材料的原始温度，混凝土的拌和温度、入模温度和浇筑温度等，以及为了正确掌握混凝土结构或试件的热性能，在混凝土中进行水化热温度的测定。
3.2测温方案及测点布置
（1）测温方案 ：本工程采用北京建工研究院生产的TM-902 型便携式建筑电子测温仪，其测温精度为 ±1℃，其原理是利用热电效应的关系量测测体温度，具有测量精度高、测点布设方便等特点，能够满足大体积混凝土温度测设要求，它是通过预埋固定在混凝土内的测温导线，导线一头伸出混凝土结构外侧，再通过配套的显示仪表读测数据。混凝土浇筑过程中，应检查引出测温导线是否正常，并加保护和标识。测温时按测温点编号顺序进行，读数准确快速，并记入测温记录，同时将测温点用保温材料原样覆盖好。
（2）测点布置 ：为了全面反映大体积混凝土温度场的变化情况，应根据结构物的具体情况埋设测温点，测温点的位置必须具有代表性。主墩下承台分别布设 9 个测温区（编号分别为 A～I），每个测温区沿承台厚度方向布设 7 个测温点，距离为500mm。
3.3测温方案实施
根据混凝土热工计算的结果和以往施工经验，确定的测温项目和测温频率如下。
（1）记录搅拌车中倒出时的混凝土温度，每 3h 测记一次 ；（2）施工现场大气环境温度，每 2h 测记一次 ；（3）混凝土浇筑完成后，立即测记混凝土浇筑成型的初温度，以后按以下要求测记 ：第 1～5 天 ：每 2h 测记一次 ；第 6～15 天 ：每 4h 测记一次 ；以后每 8h 测记一次。
测温过程中设专人负责，及时做出测温成果绘出温度变化曲线图，并做好信息的收集和反馈工作，遇有特殊情况（气温骤降或混凝土内外温差接近 25℃时）及时报告现场主管技术工程师，采取紧急保温措施。
参考文献：
[1]超厚大体积混凝土温度控制与现场监测[J]. 杨芸，辛立民.西部探矿工程. 2008（12）
[2]干燥收缩混凝土内部相对湿度变化实验研究[J]. 侯景鹏，袁勇.新型建筑材料. 2008（05）
[3]大体积混凝土温度监测和控制的探讨[J]. 吴晓枫，陆玲娣.山西建筑. 2007（03）
[4]大体积混凝土温度监测和控制的探讨[J]. 姚福强，吴晓枫.建设监理. 2006（05）
[5]大体积混凝土的温度监测实例[J]. 邵晓蓉，沈云刚.绍兴文理学院学报. 2005（03）
[6]筏板基础大体积混凝土温度控制与现场监测[J]. 邵世明.淮南职业技术学院学报. 2005（01）
[7]混凝土早期收缩试验方法评价[J]. 侯景鹏，袁勇，柳献.混凝土与水泥制品. 2003（05）
[8]大体积混凝土温度监测系统及应用[J]. 俞锐，方铭，黄阳，张军，冯颖慧.工程设计CAD与智能建筑. 2002（05）
关键词：大体积混凝土；温度控制；现场监测
大体积混凝土在连续浇筑和硬化过程中，水泥水化反应产生大量水化热，由于混凝土热阻很大，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较快，这样在混凝土内部和表层形成较大温差。混凝土内表温差、升降温变化加上环境因素如气候变化、拆模等的影响，导致不均匀温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土即时抗拉强度，就会在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。
1大体积混凝土温控分析
根据裂缝产生的机理，在施工中主要控制的是混凝土内部温度和表面温度的差值、混凝土表面与环境温度的差值，使二种温度差值满足规范要求，即通过合理措施有效控制或降低混凝土的损益温度、绝热温升、浇筑温度，确保混凝土内部与表面、表面与环境的温度差≤ 20℃。
经过对混凝土温度组成因素进行理论上分析，影响混凝土温度控制的主要因素如下 ：（1）混凝土绝对温升是指水泥水化热，选择适当品种水泥，以控制水泥水化热能，可有效控制混凝土绝对温升 ；（2）合理有效的温控措施可以降低混凝土的内外温度差值，达到设计温差要求，是保证大体积混凝土施工质量的关键因素之一；（3）控制混凝土拌和温度，从而有效控制混凝土入模温度，是大体积混凝土温控关键因素之一。大体积混凝土浇筑后，水泥在水化过程中要发出大量的热量，而大体积混凝土结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就越来越大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。温度裂缝是混凝土早期开裂的主要原因之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。
2大體积混凝土的温度控制
2.1温度控制指标
大体积混凝土的温度控制是项复杂的系统工程，主要包括控制混凝土的最大温差、内部最高温度、最大升温降温速率、截面温度梯度和入模温度等内容。《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（送审稿）建议：任一时间和任一截面内的两点温差一般不宜超过20℃，最大不超过25℃；内部最高温度不高于75℃；降温速率低于3℃/d；入模温度一般在25℃以下，炎热气候下不超过28℃，负温施工时不宜低于12℃。
2.2温度控制措施
大体积混凝土的温度控制措施，贯穿于混凝土浇捣前、浇捣中及浇捣后三个不同的阶段，每个阶段都有其不同的侧重点，可以从原材料的选择、配合比设计、施工方案设计、养护措施以及工程状况等多方面综合考虑。常用有以下几种方法：
1.合理设计混凝土配合比，降低水泥用量，优先选用低热水泥，掺加矿渣、粉煤灰等水泥替代物，减少总的水化热；
2.采用缓凝剂延迟水化进程，降低温度高峰值；
3.通过骨料预冷、冰代替部分拌和水、运输防晒等措施降低混凝土入模温度；
4.混凝土浇筑后，通过有效的保温养护来提高表层温度、减小内表温差并控制降温速率，典型如表面覆盖蓄热养护法；
5.对于厚度大于3m的大体积混凝土，通过预埋冷却水管，采用循环冷却水养护法。不同的温控措施实现难易程度相差很大，造价也各不相同，应根据工程的具体情况，择而用之。
3混凝土温度监测
3.1大体积混凝土测温技术
在大体积混凝土工程中，需要进行温度控制和监测的项目很多，例如混凝土各组成材料的原始温度，混凝土的拌和温度、入模温度和浇筑温度等，以及为了正确掌握混凝土结构或试件的热性能，在混凝土中进行水化热温度的测定。
3.2测温方案及测点布置
（1）测温方案 ：本工程采用北京建工研究院生产的TM-902 型便携式建筑电子测温仪，其测温精度为 ±1℃，其原理是利用热电效应的关系量测测体温度，具有测量精度高、测点布设方便等特点，能够满足大体积混凝土温度测设要求，它是通过预埋固定在混凝土内的测温导线，导线一头伸出混凝土结构外侧，再通过配套的显示仪表读测数据。混凝土浇筑过程中，应检查引出测温导线是否正常，并加保护和标识。测温时按测温点编号顺序进行，读数准确快速，并记入测温记录，同时将测温点用保温材料原样覆盖好。
（2）测点布置 ：为了全面反映大体积混凝土温度场的变化情况，应根据结构物的具体情况埋设测温点，测温点的位置必须具有代表性。主墩下承台分别布设 9 个测温区（编号分别为 A～I），每个测温区沿承台厚度方向布设 7 个测温点，距离为500mm。
3.3测温方案实施
根据混凝土热工计算的结果和以往施工经验，确定的测温项目和测温频率如下。
（1）记录搅拌车中倒出时的混凝土温度，每 3h 测记一次 ；（2）施工现场大气环境温度，每 2h 测记一次 ；（3）混凝土浇筑完成后，立即测记混凝土浇筑成型的初温度，以后按以下要求测记 ：第 1～5 天 ：每 2h 测记一次 ；第 6～15 天 ：每 4h 测记一次 ；以后每 8h 测记一次。
测温过程中设专人负责，及时做出测温成果绘出温度变化曲线图，并做好信息的收集和反馈工作，遇有特殊情况（气温骤降或混凝土内外温差接近 25℃时）及时报告现场主管技术工程师，采取紧急保温措施。
参考文献：
[1]超厚大体积混凝土温度控制与现场监测[J]. 杨芸，辛立民.西部探矿工程. 2008（12）
[2]干燥收缩混凝土内部相对湿度变化实验研究[J]. 侯景鹏，袁勇.新型建筑材料. 2008（05）
[3]大体积混凝土温度监测和控制的探讨[J]. 吴晓枫，陆玲娣.山西建筑. 2007（03）
[4]大体积混凝土温度监测和控制的探讨[J]. 姚福强，吴晓枫.建设监理. 2006（05）
[5]大体积混凝土的温度监测实例[J]. 邵晓蓉，沈云刚.绍兴文理学院学报. 2005（03）
[6]筏板基础大体积混凝土温度控制与现场监测[J]. 邵世明.淮南职业技术学院学报. 2005（01）
[7]混凝土早期收缩试验方法评价[J]. 侯景鹏，袁勇，柳献.混凝土与水泥制品. 2003（05）
[8]大体积混凝土温度监测系统及应用[J]. 俞锐，方铭，黄阳，张军，冯颖慧.工程设计CAD与智能建筑. 2002（05）