北部引嫩泄洪閘工程大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)

馬耀輝，李向東，熊復(fù)慧

（黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080）

0 引 言

大體積混凝土被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代各種工程中，尤其在水利水電工程建設(shè)中，所澆筑的大體積混凝土約1 000×104m3／a。伴隨著大體積混凝土的廣泛應(yīng)用，大體積混凝土的控制技術(shù)也越來(lái)越受到建、管各方的重視，混凝土裂縫的產(chǎn)生不僅會(huì)影響構(gòu)件的安全，而且可能會(huì)影響到整個(gè)建筑物的安全性［1］。

黑龍江省北部引嫩工程是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)引水工程，泄洪閘工程是其重要的建筑物，混凝土施工方量很大，施工質(zhì)量控制難度大，為了更好地保證施工質(zhì)量，黑龍江省引嫩工程建設(shè)管理局與黑龍江省水利科學(xué)研究院合作，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行深度研究，在工程施工配比深度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的采集系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

1 影響溫度裂縫的主要因素

1）水泥水化熱的影響：大體積混凝土由于建筑物斷面大，自身的導(dǎo)熱性能又較差，澆筑后在硬化期間，水泥放出大量的水化熱，水泥水化熱聚集在結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部不能散失而引起升溫，引起不均勻膨脹，當(dāng)受到約束時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

2）澆筑溫度與外界氣溫的影響：在東北冬季澆筑混凝土，由于環(huán)境溫度較低，內(nèi)部與表面溫度差很大，特別是大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)平面尺寸很大時(shí)，澆筑溫度對(duì)混凝土內(nèi)部裂縫的開(kāi)展影響明顯，容易產(chǎn)生表面裂縫或貫穿性裂縫。北引工程泄洪閘底板工程施工期間正處于初春溫度較低季節(jié)，因此澆筑溫度是不可忽視的因素之一。

3）約束條件的影響：結(jié)構(gòu)物在變形過(guò)程中，由于約束條件的存在，必然會(huì)受到一定的約束或抑制而阻礙變形。若沒(méi)有約束，無(wú)論內(nèi)部溫度和外部溫度如何變化，都不會(huì)引起開(kāi)裂。對(duì)于大體積混凝土來(lái)說(shuō)，它總是置于一定的基底之上，這個(gè)約束產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就引起開(kāi)裂，直至貫穿［2］。

2 溫度檢測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)部位

針對(duì)北部引嫩渠首泄洪閘工程實(shí)際，黑龍江省水利科學(xué)研究院技術(shù)人員于2011年4月18日至5月7日對(duì)北引渠首泄洪閘閘室5＃底板（20.5m× 18.5m×2.0m）混凝土工程進(jìn)行了全程溫度監(jiān)控。5＃底板混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C20F200，施工配合比見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比Table 1 Mix proportion of concrete

2.2 監(jiān)測(cè)基本技術(shù)要求

以《大體積混凝土施工規(guī)范》 （GB50496－2009）中溫控指標(biāo)作為參考基準(zhǔn)：

1）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上溫升值≤50℃［3］；

2）混凝土內(nèi)溫差≤25℃；

3）混凝土澆筑體的降溫速率≤2℃／d；

4）混凝土澆筑體表面與大氣溫差＞20℃。

2.3 測(cè)點(diǎn)布置設(shè)計(jì)

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，依據(jù)分層、對(duì)稱的原則進(jìn)行布點(diǎn)。圖1為溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置圖，圖2為傳感器平面布置圖，圖3為傳感器立面示意圖，圖4、圖5為現(xiàn)場(chǎng)采集器圖片，圖6為溫控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)截圖。

2.4 各測(cè)點(diǎn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)曲線

各測(cè)點(diǎn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)曲線見(jiàn)圖7～圖14?；炷帘韺优c環(huán)境溫度變化曲線見(jiàn)圖15。

圖7 測(cè)點(diǎn)1溫度變化曲線Fig.7 Temperature variation curves of measuring point 1

2.5 測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)分析

圖8 測(cè)點(diǎn)2溫度變化曲線Fig.8 Temperature variation curves of measuring point 2

1）混凝土3d左右溫度將會(huì)達(dá)到峰值，中心溫度最高達(dá)到41℃左右，以后開(kāi)始降溫，大體積混凝土的降溫速率一般≤2℃／d，測(cè)溫中，受委托方委托監(jiān)測(cè)降溫速率指導(dǎo)施工，嚴(yán)格控制降溫速率避免降溫速度太快產(chǎn)生裂縫，當(dāng)降溫過(guò)快時(shí)及時(shí)通知施工單位采取覆蓋保溫等措施降低降溫速度。

圖15 表層與環(huán)境溫度變化曲線Fig.15 Temperature－point curves of concrete surface and environment

2）測(cè)溫工作24h連續(xù)監(jiān)測(cè)，由于晚上大氣溫度較低，往往是表面與環(huán)境溫差增大的危險(xiǎn)期，此次監(jiān)測(cè)過(guò)程中，出現(xiàn)4次溫差＞20℃，及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)混凝土表面進(jìn)行了保溫處理，避免溫差產(chǎn)生裂縫。

3）本次測(cè)溫達(dá)到了指導(dǎo)施工和防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的預(yù)期目的。在大體積混凝土施工過(guò)程中利用測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行信息化施工，全面了解混凝土在強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程中內(nèi)部溫度分布狀況，并且根據(jù)溫度梯度變化情況，定性、定量指導(dǎo)施工，控制降溫速率，防止裂縫的出現(xiàn)，有效保障了大體積混凝土的施工質(zhì)量。

3 結(jié) 語(yǔ)

水泥的品種及用量、混凝土的入模溫度、環(huán)境溫度、幾何尺寸等都是影響混凝土裂縫的因素［4］。從北引渠首泄洪閘閘室底板溫控過(guò)程可見(jiàn)要控制裂縫的出現(xiàn)，混凝土生產(chǎn)要進(jìn)行事前、事中、事后的全過(guò)程監(jiān)控，除優(yōu)化其原材料、加入外加劑，嚴(yán)格控制澆筑過(guò)程外，更應(yīng)對(duì)測(cè)溫環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制。在實(shí)際工作中應(yīng)重視施工人員與測(cè)溫人員的密切配合，使得測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)能指導(dǎo)施工正確、順利的進(jìn)行［5］。

［1］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制 ［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

［2］王鐵夢(mèng).建筑物的裂縫控制 ［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990：22－24.

［3］GB 50496－2009，大體積混凝土施工規(guī)范［S］.

［4］姚衛(wèi)國(guó)，黃慶貴.大體積混凝土溫度裂縫的主要影響因素［J］.散裝水泥，2007，（3）：50－51.

［5］朱伯芳.水工混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力與溫度控制［M］.北京：水利電力出版社，1976.