寒冷地區(qū)筏板混凝土越冬期間內(nèi)部溫度的監(jiān)測分析

陜西建工第九建設(shè)集團(tuán)有限公司 榆林 719000

1 工程概況

西安榆林商會(huì)大廈總建筑面積180 391 m2，由A、B這2 幢塔樓及裙樓組成。A、B座塔樓為現(xiàn)澆混凝土框架+筒體結(jié)構(gòu)，裙樓為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。裙樓地下2 層，地上4 層，建筑高度23.25 m；A座26 層，建筑高度99.95 m；B座34 層，建筑高度141.75 m，屋頂設(shè)有停機(jī)坪（圖1）。

本工程設(shè)計(jì)使用年限50 年，建筑工程等級(jí)為特級(jí)，是一座集辦公、科研、金融、休閑娛樂為一體的超高層公共建筑。

圖1 正在施工中的西安榆林商會(huì)大廈

根據(jù)地下室后澆帶的位置，將本工程地下室施工區(qū)域劃分為A～J共9 個(gè)施工區(qū)（圖2），根據(jù)計(jì)劃，2011年底必須將地下室基礎(chǔ)筏板混凝土約16 293 m3全部澆筑完畢。截至2011年11月15日，除J、H區(qū)（約1 844 m3）外，其余筏板混凝土已澆筑結(jié)束，而此時(shí)室外氣溫已降至－15 °C以下。

圖2 西安榆林商會(huì)大廈基礎(chǔ)分區(qū)施工

2 工況方案設(shè)計(jì)

針對上述情況，項(xiàng)目部確定了3 種養(yǎng)護(hù)方案并嚴(yán)格限定時(shí)間要求：

設(shè)計(jì)一：比較相同部位混凝土養(yǎng)護(hù)方法對結(jié)果的影響，并對其各種養(yǎng)護(hù)措施下的費(fèi)用、混凝土強(qiáng)度進(jìn)行對比，選擇最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)方案；

設(shè)計(jì)二：對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋，監(jiān)測混凝土表面溫度與大氣溫度的關(guān)系，提取實(shí)際溫度差值；

設(shè)計(jì)三：在上述結(jié)論基礎(chǔ)上確定本工程11月15日后澆筑的筏板混凝土的養(yǎng)護(hù)方案，并埋設(shè)電子測溫探頭，分別監(jiān)測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下250 mm、750 mm及1 500 mm處溫度，驗(yàn)證在冬歇期的混凝土是否會(huì)受凍。

具體方案設(shè)計(jì)為：

A區(qū)域?yàn)樽匀粻顟B(tài)，B區(qū)域?yàn)樗芰喜? 層，C區(qū)域?yàn)槊薇? 層，D區(qū)域?yàn)槊薇? 層，E區(qū)域?yàn)樗芰喜? 層+棉被1 層，F(xiàn)區(qū)域?yàn)樗芰喜? 層+棉被1 層，G區(qū)域?yàn)樗芰喜? 層+棉被2 層，H區(qū)域?yàn)樗芰喜? 層+電熱毯1 層+棉被1 層，J區(qū)域?yàn)榉侥炯芸?塑料布1 層+棉被1 層。

測溫內(nèi)容為混凝土底面（距混凝土底面上50 mm）、表面（距混凝土表面以下50 mm）、中心溫度和大氣溫度共4 個(gè)溫度值[1]。

為防止實(shí)體結(jié)構(gòu)混凝土因試驗(yàn)受損，故對A、B、C、D區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)澆筑試驗(yàn)田，對E、F、G、H、J方案進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)。

測溫時(shí)間控制為：

（a）混凝土澆筑6 h后開始測溫，每4 h監(jiān)測1 次，每次測量4 個(gè)溫度值[2]；

（b）在澆筑E區(qū)筏板混凝土?xí)r進(jìn)行試驗(yàn)田方案，實(shí)施測溫。

3 設(shè)計(jì)實(shí)施及結(jié)論

3.1 設(shè)計(jì)一的情況

繪制測溫管形態(tài)與布置分別如圖3、圖4所示。

圖3 測溫管示意

圖4 現(xiàn)場測溫點(diǎn)位置布置

筏板混凝土于2011年11月5日15：00進(jìn)行施工，按照計(jì)劃針對不同部位的覆蓋養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行覆蓋，6 h后開始測溫，同時(shí)對相應(yīng)部位用彩條布菜棚式全面覆蓋。每次測溫?cái)?shù)據(jù)達(dá)60 個(gè)，延續(xù)時(shí)間將近2 h，為保證測溫?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性，克服室外氣溫低、保證測溫連續(xù)的要求，決定設(shè)2 人為1 個(gè)測溫小組，一天一輪換[3]。

經(jīng)過連續(xù)7 d的測溫工作，共得超過4 200 個(gè)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)經(jīng)過整理分析，前3 d的溫度記錄如表1所示。

表1 各種覆蓋養(yǎng)護(hù)測溫前3 d平均溫度（單位：°C）

匯總各種養(yǎng)護(hù)方法前7 d的平均溫度，以便對測溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的對比分析，見表2所示，可以看出采取塑料布1層+棉被2 層的覆蓋養(yǎng)護(hù)，無論是上中下溫度均比其他養(yǎng)護(hù)措施的溫度要高，效果最好。

表2 各種覆蓋養(yǎng)護(hù)測溫前7 d平均溫度（單位：°C）

在表2中，點(diǎn)①采用塑料布1 層+棉被1 層的方法；點(diǎn)②采用塑料布1 層+棉被2 層的方法；點(diǎn)③采用塑料布1 層+電熱毯1 層+棉被1 層的方法；點(diǎn)④采用方木架空+塑料布1 層+棉被1 層的方法；點(diǎn)⑤采用塑料布2 層+棉被1 層的方法。根據(jù)測溫所得的實(shí)際數(shù)據(jù)繪制溫度曲線，如圖5～圖7所示。

從表1、2以及圖5～7可以看出：

（a）采取塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋養(yǎng)護(hù)，無論是上、中、下溫度均比其他養(yǎng)護(hù)措施的溫度要高，效果最好；塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋養(yǎng)護(hù)次之。

（b）混凝土澆筑后第6天，雖然室外氣溫已接近－20°C，但混凝土3 個(gè)部位溫度均在10 °C左右。

又由于塑料布1 層+棉被2 層的覆蓋費(fèi)用最大，塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋費(fèi)用最低，結(jié)合測溫效果認(rèn)為塑料布1 層+棉被1 層的覆蓋效果最經(jīng)濟(jì)。

圖5 各點(diǎn)混凝土上部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線

圖6 混凝土中部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線

圖7 混凝土下部溫度與大氣溫度數(shù)據(jù)對比曲線

3.2 設(shè)計(jì)二的情況

對已澆筑完的混凝土表面采取1 層塑料雙層棉被覆蓋，專人測量混凝土表面的溫度與大氣溫度的關(guān)系。測溫結(jié)果見表3。

表3 7 d內(nèi)每4 h測溫?cái)?shù)據(jù)對比表

可以看出，采取該種措施覆蓋，混凝土表面溫度與室外氣溫相比，平均能提高7 K。因此，采取1 層塑料雙層棉被覆蓋對新澆筑的筏板混凝土進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，混凝土表面溫度最有保證，但不經(jīng)濟(jì)；反而采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋混凝土表面溫度滿足規(guī)范要求，混凝土不會(huì)受凍且較經(jīng)濟(jì)。該種覆蓋養(yǎng)護(hù)方法，一定程度上能提高混凝土的表面溫度。

3.3 設(shè)計(jì)三的情況

埋設(shè)電子測溫探頭，分別測大氣溫度、筏板混凝土中心溫度、筏板表面以下750 mm處溫度及筏板表面以下深度1 500 mm處溫度，驗(yàn)證在－15 °C～－24 °C室外氣溫下的混凝土是否會(huì)受凍。

采取塑料布1 層+棉被1 層覆蓋養(yǎng)護(hù)，在筏板混凝土澆筑前預(yù)埋溫度傳感器，同時(shí)要求每4 h測溫1 次，測溫歷時(shí)冬歇期2 個(gè)月。

經(jīng)過2 個(gè)月的不間斷測溫，實(shí)測數(shù)據(jù)整理后見圖8。

圖8 越冬維護(hù)測溫記錄曲線

2012年3月初到現(xiàn)場檢查，混凝土表面無裂縫，經(jīng)現(xiàn)場回彈儀回彈及同條件試塊試壓，強(qiáng)度數(shù)據(jù)評定均合格。

根據(jù)筏板近兩月的測溫?cái)?shù)據(jù)看，室外最低溫度已達(dá)－20 °C，但預(yù)設(shè)各測溫點(diǎn)為正溫，混凝土強(qiáng)度能正常發(fā)展，筏板混凝土在越冬期間不會(huì)受凍。

4 結(jié)語

通過對養(yǎng)護(hù)方案的預(yù)先策劃并嚴(yán)格具體實(shí)施，用實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了養(yǎng)護(hù)方法的可行性。通過后期的實(shí)施，表明3 種設(shè)計(jì)是能夠保證混凝土實(shí)體質(zhì)量，達(dá)到了在極端溫度下冬期混凝土不會(huì)受凍的目的。該方法為大體量筏板混凝土在冬期施工的質(zhì)量控制提供了有力證明。