QC成果计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土中的与应用

计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土中的研究与应用

主要完成单位：***集团有限公司土建处郑州项目部主要协作单位：****成果发布人：****工作起止时间：2010年4月至2010年9月

项目简介：（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）近年来，经济的飞速发展，推动了建筑业的飞速前进，各地域工矿、民用、道路桥梁及港口等方面，高大建筑物或构筑物层出不穷。建筑的结构直接决定着钢筋混凝土构件截面的增大。大体积钢筋混凝土基础、大体积钢筋混凝土柱、墙等构件越来越被广泛应用。大体积混凝土构件推广应用，使得这方面的施工技术水平也必须随之提高。其中大体积混凝土施工温度监控至关重要，通过温度监控，采取必要的养护措施，防止砼出现温度裂缝，确保大体积砼施工质量。计算机智能化测温监控技术是一种全自动化电脑测温监控，方便准确，为大体积混凝土施工提供了既方便又可靠的保证措施，具有很高的推广应用价值。2010年5月，郑州山顶御鑫城8#楼基础工程使用计算机智能化温度监控，保证了基础混凝土施工质量，取得了良好效果。一、项目简介二、详细内容及推荐理由1、立项背景（相关科学技术善及其存在问题，立项原因及推荐理由）《计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土施工中的研究与应用》属行业领先地位，应用领域覆盖整个建筑行业，对工矿、民用、桥梁、港口等方面所有大体积砼施工都具有很高的推广应用价值，具有广阔的应用前景。该项技术的推广将有力的推动和提高大体积混凝土施工技术水平，为施工质量控制提供一个可靠的保证，提高自动化施工程度，具有良好的社会效益，经济效益。推荐理由1、设备先进，自动化程度高。改变传统的温度计人工测温方法，测温采用美国OZ光学有限公司生产的“分布式应变和温度传感器（DSTS）”，使用标准通信光纤，可用于通信、也可用于测量应变和温度。光纤分布式应变和温度传感器用来测量长距离范围内的应变和温度状况，是监控大型建筑结构状态的理想工具，温度收集后采用计算机自动拾取记录保存。2、技术先进，温度监控精确。计算机自动化定时定点记录保存数据，外界环境干扰影响程度小，光纤感应灵敏，数据真实准确，自动进行数据图像分析，超过温度设定数值自动报警，温度监控精确，为混凝土养护提供有效保证。3、施工方便，安装速度快捷。光纤铺设方便，受现场距离限制小，线路易保护，铺设速度快，设备安装快捷。

4、节约人工，应用范围较广。采用计算机智能化温度监控技术，节约人工投入，避免因人的因素导致温度测量数据不真实，同时该方法可以应用到各建筑结构温度测量领域。2、详细科学技术内容（技术、原理、技术方案和主要指标）（一）技术原理OZ光学公司的光纤分布式应变和温度传感器利用一种称为受激布里渊散射的现象。传感器设置包括两台激光器(一台连续光，一台脉冲光)分别从同一根被测光纤的两端输入。当两台激光器的频率差与光纤的布里渊频率相同时，两束激光在光纤内部发生强相互作用并增强光纤中已产生的声波(声子)，使得布里渊信号容易定位检测。沿光纤测量应变和温度时，通常需要扫描频差(拍频)绘出布里渊频谱，通过分析该频谱以获得应变和温度信息。其工作原理参见图1.2所示。本次测试仅测温度，因为在浇注筏板基础的底板混凝土时，没有受力的应变。测温采用一根光纤由分布式应变和温度传感器（DSTS）输出后，进入现场混凝土结构构件内，在构件内根据测温点设置位置进行布设，然后光纤输入分布式应变和温度传感器（DSTS）内，传感器与计算机显示器连接。图1有应变和无应变布里渊频谱图1底部的公式说明，光纤上每点的布里渊频率与该处光纤所感知的外界的温度和应变成线性关系。对于色散位移光纤(LEAF)，布里渊频谱中存在着两个峰，这样就能从一根光纤上同时获取应变和温度两种信息。（二）施工工艺流程及操作要点1、工艺流程钢筋混凝土构件钢筋安装→现场光纤布设（循环水降温管预埋，保温养护材料准备）→光纤与分布式应变和温度传感器（DSTS）连接→分布式应变和温度传感器（DSTS）与计算机监控显示器连接→混凝土浇筑（测温监控开始）→混凝土浇筑完养护（测温监控同步，温度差超过限定值时，启动应急养护措施）→测温监控结束（混凝土养护完毕）2、操作要点

2.1测点设置及布设为保证测温位置具有代表性，在构件施工前应根据结构构件截面尺寸及特点，合理的确定测温位置及数量，确保测温位置布设在竖直面上可以真实有效的反应构件内

部、表面及底面温度差值，为大体积混凝土施工提供准确有效的温度控制数据，根据温度控制数据采取必要的温度控制措施，确保混凝土施工质量。测温位置在平面上设在构件中间、边缘及截面变化部位。每一个测温部位设置三个测温点，分别设在混凝土构件上、中、下三个位置，保证测温点能够显示构件表面、底面及中部温度，表面及底部测温点埋设位置距构件表皮及底面约100～150mm。此外大气中布设1～2个测温点，以比较混凝土表面温度与大气温度之差。

2.2温度控制指标根据规程相关要求，混凝土温度控制指标：（1）内外温差：小于２５℃（2）降温速度：小于１～１.５℃／ｄ（3）揭开保温层时的温差：小于１５℃ 测温时间及频率（1）测温时间：14天或内外温差小于15度。（2）测温频率：如表1所示

表1混凝土测温频率2.3光纤布设及测温设备安装2.3.1光纤布置测温监控采用一根温度光纤由分布式应变和温度传感器（DSTS）输出（一端与传感器连接），输出的光纤进入现场混凝土结构构件内，在构件内根据测温点设置位置分别进行绕圈布设，布设后光纤输入分布式应变和温度传感器（DSTS）内（另一端与传感器连接），分布式应变和温度传感器与计算机显示器连接。具体布置示意如图2。混凝土浇筑状况测测温频率混凝土出罐、入模时

1次/2小时混凝土浇注结束后4天

1次/4小时混凝土浇注结束后5—8天

1次/8小时混凝土浇注至结束后9—14天（或温差小于15度）

1次/12小时

分布式应变和温度传感器光纤引出\引入测温点设置（以四个为例）图2光纤布设示意图将温度光纤按事先制定的测温方案及测温点布置要求，在光纤经过测温位置时将光纤在上、中、下三个高度位置均缠绕成方形，用Φ14的钢筋焊接成400x400mm的“井”字骨架，骨架与构件钢筋焊接固定，井架分设三层横撑，每一层横撑位置即为测温点位置，光纤由下至上顺横撑均缠绕一周，然后进入下一个测温位置进行光纤布设。一个测温位置具体的光纤布置图如图3所示。光纤布置完毕后，注意做好现场保护工作，确保整根光纤完好，严禁故意破坏光纤。根据现场布置光纤上的长度刻度值，对各组测温位置的各个测温点处的刻度值进行记录，数据应记录准确。

根据光纤起始刻度值算出光纤距分布式应变和温度传感器的准确距离，通过计算机将数据输入分布式应变和温度传感器程序。测温监控设备应设在防雨防潮的室内或现场设置临时监控室（可根据光纤长度确定监控设备设置位置）。图3测温点光纤布置图2.3.2混凝土浇筑混凝土浇筑前做好现场准备工作，调试好各种施工机具。混凝土浇筑前调试好测温设备，测温采用美国OZ光学有限公司生产的“分布式应变和温度传感器（DSTS）”设备，如图4所示。首先，测试混凝土浇注前的初始温度并自动记录、绘制其光纤所到的任何位置的温度曲线，如图5所示。调试循环水降温管，确保循环水管道通水运行正常。（2）、循环水降温管使用DN32管水平布置在混凝土构件中部，平面间距1.0m，使用螺纹18间距1.5m钢筋支架与基础筏板钢筋焊接固定。最外侧管距筏板构件边缘0.8m，管壁外侧使用螺纹Φ10钢筋长600mm，每隔0.8m沿管周圈焊接三根钢筋，做温度筋。冷却水管布置见图6所示。分层浇筑混凝土至光纤逐步被混凝土覆盖，每2小时测一次温度，直到混凝土全部浇注完毕。混凝土浇筑完后按照制定的测温频率进行混凝土养护温度监控。若温差超出设定值数值，测温系统即时报警，现场立即启动循环水降温系统，确保混凝土养护温差在允许范围之内。

图4分布式应变和温度传感器（DSTS）图5混凝土浇注前温度曲线图2艇.4间测而温位厦置及墙循环覆水降满温管激布置均图3、该项目与当前国内同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）《计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土施工中的研究与应用》属行业领先地位，应用领域覆盖整个建筑行业，对工矿、民用、桥梁、港口等方面所有大体积砼施工都具有很高的推广应用价值，具有广阔的应用前景。大体积混凝土计算机智能化温度监控施工技术的运用，实现了大体积混凝土施工新的测温控制方法，更准确的反应了大体积混凝土温度数值，更有效的实现了混凝土温度裂缝过程监控控制。设备先进，自动化程度高，温度监控精确。计算机自动化定时定点记录保存数据，外界环境干扰影响程度小，光纤感应灵敏，数据真实准确，自动进行数据图像分析，超过温度设定数值自动报警，温度监控精确，为混凝土温度裂缝控制提供有效保证。光纤铺设方便，受现场距离限制小，线路易保护，铺设速度快，设备安装快捷。采用计算机智能化温度监控技术，节约人工投入，避免因人的因素导致温度测量数据不真实，更有效的服务于工程质量，同时该方法可以应用到各建筑结构温度监测领域。

（限600个汉字）4、立创新慈点（1哗）、步设备肢先进舱，自纪动化您程度匆高。层改变启传统遭的温弄度计扰人工祸测温弃方法勇，测熔温采毅用美生国O线Z光蚂学有骨限公景司生叼产的邪“分欢布式乓应变侮和温讲度传推感器勤（D驻ST松S）否”，含使用脏标准今通信俭光纤著，可窝用于疼通信杰、也远可用锁于测凝量应暖变和谦温度监。光巨纤分惕布式守应变括和温堵度传津感器壁用来爷测量排长距传离范吵围内弦的应氏变和志温度福状况笔，是帮监控钟大型零建筑餐结构卸状态递的理贸想工挎具，库温度旷收集裂后采劣用计疗算机翼自动穴拾取皂记录易保存绒。（2岔）、侄技术趁先进询，温马度监驱控精妄确。挤计算森机自酿动化剩定时曲定点唱记录淡保存扯数据余，外搏界环拦境干茎扰影象响程怖度小框，光江纤感冬应灵若敏，验数据闲真实大准确汗，自闹动进突行数倒据图返像分露析，梅超过立温度核设定画数值蔽自动谣报警觉，温极度监湖控精站确，码为混窜凝土案养护念提供覆有效链保证格。（3部）、摔施工蚊方便幸，安朴装速舟度快错捷。振光纤否铺设释方便锹，受稿现场仅距离如限制绿小，役线路渣易保祥护，猾铺设扶速度层快，序设备圆安装送快捷书。5、骆应用冈、推脂广及脾论文仗引用折情况甩（在灿国内劈燕外相僚关领绵域的借作用桃影响赠及预脆期前扛景）本项跃目已拖在*寄**晒集团宅有限损公司寺土建祥处第淋七项抖目部出承建屯的郑速州山尽顶御沃鑫城桥8#望楼工筹程基冬础筏虚板施绑工中临全面恒应用夫，效厉果明今显，党有力裙的推殃动了涌公司罗建筑责施工兆技术神的进帖步。御鑫沸城二书期8锁#楼霸工程简基础辣大体讽积混哑凝土隆施工仰，成巩功的色运用德了大绿体积钳混凝挡土计吉算机袜智能鞠化温果度监亏控施景工技赛术，蝴为基将础大菌体积系混凝内土温伤度裂立缝的菠控制窝提供相了准脉确有丝式效的由依据众，保冻证了规基础肉大体袍积混抱凝土宁施工罪质量崖，实传现了颗混凝掉土施炼工温坚度监宅控智支能化治操作薪。6、变经济渔效益跑情况效益烦的计筝算依嗽据及陆说明贺：大体借积混聋凝土积计算框机智级能化诊温度廉监控挠施工门技术良的运垫用，求实现训了大路体积课混凝沸土施椅工新戏的测扬温控急制方因法，垮更准交确的铺反应耀了大止体积细混凝院土温宽度数求值，贫更有洋效的裳实现坦了混凤凝土屋温度见裂缝豆过程偿监控巾控制宴。设未备先寨进，系自动屋化程俱度高甩，温献度监愿控精秋确。端计算背机自盐动化缝定时铲定点交记录帝保存锁数据校，外危界环赖境干矿扰影葱响程葡度小嫁，光叠纤感纹应灵硬敏，馋数据动真实侨准确既，自咱动进丝式行数骗据图央像分保析，滨超过每温度欣设定漆数值栽自动狸报警杀，温君度监模控精艘确，门为混峰凝土睡温度友裂缝克控制烛提供垦有效师保证拐。光判纤铺仿设方牧便，唐受现纱场距妨离限水制小喘，线扛路易股保护霜，铺故设速孔度快胳，设堵备安倾装快陡捷。违采用李计算君机智唯能化秩温度响监控鞭技术翠，节即约人灯工投霉入，仪避免团因人漠的因豪素导篮致温浊度测遗量数松据不浑真实笋，更节有效饿的服洗务于痛工程氏质量璃，同膀时该贸方法瞒可以器应用设到各沸建筑验结构赵温度抹监测遍领域铅。通谈过现捧场实货际实梳施情凡况进老行测电算，铜采用醒大体钢积混火凝土胃计算迷机智阔能化欧温度由监控腐施工至技术眠节省绿人工锡及材班料费捎用约劝10终万元奔。7、华社会洞效益大体贞积混席凝土许计算傻机智录能化柜温度闷监控席施工港技术酷的运敏用，娇实现瞒了大合体积胁混凝款土施惭工新燃的测成温控亦制方觉法，湾更准巴确的剑反应写了大少体积慰混凝条土温漫度数愉值，沸更有收效的落实现服了混怜凝土非温度乖裂缝燃过程损监控乌控制徐。设怎备先抬进，积自动建化程液度高低，温侦度监晶控精肚确。约计算斥机自占动化江定时龙定点附记录耽保存掏数据森，外胁界环贩境干凡扰影梯响程翻度小狭，光音纤感搅应灵盏敏，窑数据仁真实放准确趋，自泡动进生行数娃据图匀像分脉析，挤超过叨温度咐设定搜数值虑自动趴报警谈，温高度监抽控精托确，较为混表凝土司温度喜裂缝排控制奸提供污有效培保证称。光辉纤铺杯设方汉便，满受现颠场距菠离限俱制小随，线督路易玻保护堆，铺糟设速逢度快云，设最备安页装快鸭捷。孤采用债计算搭机智洽能化区温度典监控许技术闹，节决约人财工投阅入，岔避免笼因人起的因声素导郑致温漫度测兵量数争据不卖真实江，更朋有效目的服膨务于敏工程践质量她，同衰时该在方法箱可以穷应用青到各症建筑史结构搁温度振监测酷领域甲。8、谁应用感情况本项烂目已步在*萌**