大体积混凝土施工温度自动监控技术

大体积混凝土施工温度自动监控技术当前预拌泵送混凝土已经普及，水泥水化热使混凝土内部温度较高，形成较大的内外温差，采用大体积混凝土温度自动监控技术，进行热交换降低混凝土内部温度。可减少保温层厚度和养护时间，能提前插入后续工作，解决覆盖蓄热养护不足与工期要求的矛盾。标签：大体积混凝土;施工温度;测量;控制1概述当前，混凝土构件尺寸日趋增大、强度等级逐步提高，预拌泵送混凝土已经普及，特别是大体积混凝土的泵送施工，由于体积大、水泥用量多，水泥水化热使混凝土内部温度较高，形成较大的内外温差，内部产生压应力，外部产生拉应力，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，导致混凝土底部产生裂缝。大体积混凝土施工温度如不能有效控制，严重时形成裂缝贯穿，造成钢筋锈蚀，影响结构的承载力和耐久性。2大体积混凝土温度自动监控技术的优点与传统的埋管测温相比：首先自动测温，可实时自动测报混凝土内外部温度变化，数据准确，预警功能使操作简单。其二，智能化控制热交换冷却水，一旦混凝土内部温度过高，超过设定的预警温度，自动启动冷却水系统，进行热交换降低混凝土内部温度。其三，节能环保，与传统的蓄热养护方法相比，可减少保温层厚度和养护时间，能提前插入后续工作，解决覆盖蓄热养护不足与工期要求的矛盾。3大体积混凝土温度自动监控原理在优化混凝土配合比设计、合理安排施工的基础上，对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标。在混凝土浇筑体内埋入温度传感器并连接到自动测控系统，通过对非稳定温度场及应力场的实时监测，计算机分析水泥水化热、边界条件的变化，得到大体积混凝土水化热温度变化曲线，若混凝土内部水化热温度超过规范规定的数值（设定的预警温度），将自动启动冷却水系统进行热交换，降低混凝土内部温度，避免大体积混凝土发生温度应力裂缝。（其原理见下图）混凝土温度自动监测控制原理图4混凝土施工温度自动监控施工流程图5GB50496-2009，《大体积混凝土施工规范》的要求混凝土浇筑块体的里表温差不宜大于25°C，降温速率不宜大于2.0°C/d，体表与大气温差不宜大于20C，绝热温升值不宜大于50C。应对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标，采取相应的温控技术措施。计算水泥的水化热和混凝土的绝热温升可按《大体积混凝土施工规范》附录B.1.1和B.1.2执行。6施工操作要点6.1模板安装与拆除注意事项模板和支架系统，宜结合蓄热养护方法选取。覆膜竹胶板具有保温、吸水性小、表面光滑等优点，可用于大体积混凝土的外模。模板续存时间不少于7d。拆除模板时应结合天气状况，有预防突然降温、大风天气的措施，保证混凝土表面与大气温差不大于20C。6.2冷却水管布置混凝土厚度2.0m以内，冷却水管一般布置单层。厚度大于2.0m一般采用多层冷却水管系统，使混凝土内部散热降温。冷却水管采用钢管，管径①25〜50mm，间距1200mm，上、下两层水管相距800〜1000mm，上层水管与下层水管的排列方向相互交叉。6.3冷却水管安装埋设的管路畅通无堵塞，表面清理干净，安装牢固、可靠。接头宜选用丝扣连接，安装完毕通水检测，不漏水、不漏气。6.4温度传感器的布置与埋设监测点的布置以混凝土浇筑体平面对称轴的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置。一条测轴上，依结构的几何尺寸均匀布置3〜4个监测断面。每一个监测断面沿混凝土浇筑体厚度方向在表面、中间和底面安装三个温度传感器。温度传感器安装固定牢靠。引线引出后，通过自动测量单元转换仪连接到监控电脑。6.5混凝土浇筑混凝土的浇筑宜采用整体分层连续施工或推移式连续施工。浇筑坯的厚度宜为300〜500mm，入仓时的混凝土坍落度小于14cm，及时测量记录混凝土的浇筑温度。采用“二次振捣”和表面二次抹压工艺，预防表面出现干缩裂缝。浇筑完毕的混凝土12h内加以覆盖并保湿养护，宜采用两膜（塑料薄膜或彩条布）中间一层保温层（草帘、土工布）保温蓄热养护，保温层厚度的计算可按《大体积混凝土施工规范》附录C.0.1，保温保湿养护的持续时间不少于14d。6.6温度监测、通水冷却6.6.1混凝土温度监测温度传感器精度的为0.2°C。温度网络化监控系统，自动实时测报混凝土内部温度。此系统由两级分布式集散控制系统组成，即上位机管理监视、下位机智能巡检的二级监视控制。上、下机位采用串行通讯链路连接，使信息送入上位机，可实时显示记录及打印，实现远端操作，随时测报大体积混凝土内部温度变化的情况。里表温差小于20C时可停止测温。混凝土浇筑后的前3d的弹性模量很低，约束应力低。可以设定每2h摘取数据制作混凝土温度曲线报表。6.6.2自动通水冷却通过网络在线设定温差预警值，与冷却水箱的水泵连接，自动通水降温，使混凝土内部降温完全处于受控状态。混凝土的龄期不同，所产生的水化热是变化的，通过对冷却水的流量和进出水温差计算冷却水所带走的热量，确定通水时间，一般为7〜14d。冷却水进出温差＜5C，混凝土内部温度与通水温度之差控制在20C为宜，冷却水管中水的流速以0.6m/s为宜。水流方向每天调换一次，混凝土降温速率小于2C/d。6.7通水结束后，及时拆除设备与外露线缆，对冷却水管进行填充灌浆密实。7混凝土原材料的要求选用低热水泥是降低混凝土内部绝热温升重要手段;可在混凝土内掺入适量的混合材料，如粉煤灰、矿粉;添加具有减水缓凝、微膨胀的外加剂，混凝土早期产生适度膨胀，在钢筋、邻位混凝土的约束下转变为预压应力，能补偿混凝土的自生体积收缩变形和混凝土温缩变形。8施工质量与安全控制8.1冷却水管不得漏水。混凝土下料入仓不得损坏冷却水管。8.2振捣混凝土不得触及温度传感器，并保护好电缆引线。8.3严格控制骨料的含泥量，加强计量控制。8.4混凝土输送泵管覆盖降温，磨损严重的及时更换，泵管出口正前方严禁站人。9工程效果实施大体积混凝土温度自动监测控制，可缩短工期，工程提前发挥效益，且社会效益显著。某水闸闸墩厚1.4m，底板厚1.6m，混凝土强度等级C25。该工程2008年11月开工，混凝土浇筑时间集中在2009年3〜6月份，采用大体积混凝土温度自动监测技术。项目竣工验收前经检查未发现裂缝，质量达到优良标准参考文献：【1】GB50