淺談大體積混凝土施工期溫控監(jiān)測(cè)

侯杰

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司 湖北宜昌 443002）

引言

現(xiàn)代建筑大體積混凝土澆筑在大型水利工程技術(shù)中普遍應(yīng)用。由于體積較大，表面系數(shù)較小，水泥水化熱釋放較大，內(nèi)部升溫比較快，造成混凝土內(nèi)外溫差較大。而當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差變大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫，從而影響混凝土的澆筑質(zhì)量。在大體積混凝土在施工中，混凝土溫度控制是為防止由于溫度原因?qū)е禄炷亮芽p所采取的措施。

而在一系列的溫控措施下，為了能夠精確檢驗(yàn)溫控效果，發(fā)現(xiàn)溫控可能出現(xiàn)的問(wèn)題，一般在混凝土部?jī)?nèi)布置溫控監(jiān)測(cè)儀器，溫度計(jì)是最普遍、簡(jiǎn)單的溫控監(jiān)測(cè)儀器。以溫度計(jì)測(cè)量混凝土澆筑倉(cāng)的平均溫度，能及時(shí)、直觀的反映出混凝土當(dāng)前內(nèi)部溫度，分析出溫度控制效果，為溫控提供更有效的數(shù)據(jù)資料依據(jù)。以便施工溫度控制和建筑物安全運(yùn)行。

1 溫控監(jiān)測(cè)布置原則

（1）符合我國(guó)行業(yè)規(guī)范要求是溫控監(jiān)測(cè)的基本原則。

（2）施工期溫控監(jiān)測(cè)的唯一目的就是為混凝土溫控服務(wù)。所有溫度計(jì)的安裝部位、數(shù)量、數(shù)據(jù)分析等，應(yīng)和溫控措施相結(jié)合，這是施工期溫控監(jiān)測(cè)存在的原因，也是監(jiān)測(cè)儀器布置的最重要的原則。

（3）根據(jù)當(dāng)前混凝土溫控監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況。依據(jù)程相關(guān)技術(shù)要求，結(jié)合工程施工期實(shí)際情況，合理布置監(jiān)測(cè)儀器

（4）儀器穩(wěn)定、技術(shù)創(chuàng)新。運(yùn)用與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合的監(jiān)測(cè)布置，制定圖紙。選用或創(chuàng)新穩(wěn)定性能好、普遍應(yīng)用、準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)儀器，能適應(yīng)水工建筑物的施工環(huán)境。

2 溫控監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置及實(shí)施

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)水工建筑物大體積混凝土主體部位，結(jié)合冷卻水管布置，確認(rèn)溫度監(jiān)測(cè)的具體施工部位。溫度監(jiān)測(cè)的布置要求一般是在混凝土內(nèi)埋設(shè)溫度計(jì)。可根據(jù)混凝土級(jí)配、倉(cāng)面大小、每倉(cāng)混凝土澆筑厚度預(yù)估埋設(shè)溫度計(jì)的數(shù)量。混凝土建筑物的溫度觀測(cè)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和施工運(yùn)行需要布置測(cè)點(diǎn)。

（1）布置基本原則：采用“四不靠近”原則，即不靠近基巖，不靠近冷卻水管，不靠近模板，不靠近收倉(cāng)面。

（2）幾種類型的水工水運(yùn)建筑物溫控監(jiān)測(cè)典型布置：

混凝土壩測(cè)點(diǎn)布置：如重力壩、拱壩，其壩體的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的安全運(yùn)行，尤其是拱壩，溫控不利出現(xiàn)裂縫，直接對(duì)大壩的施工質(zhì)量安全造成重大的影響。一般在溢流壩段及非溢流壩段的每個(gè)壩段，每個(gè)澆筑倉(cāng)都有溫控措施來(lái)控制混凝土內(nèi)部溫度。非溢流壩段1.5m倉(cāng)時(shí)一般敷設(shè)1層冷卻水管，每澆筑倉(cāng)中心線上布置至少1個(gè)測(cè)點(diǎn)。3m倉(cāng)時(shí)一般敷設(shè)2層冷卻水管，每澆筑倉(cāng)中心線上布置至少3個(gè)測(cè)點(diǎn)，且根據(jù)冷卻水管高程測(cè)點(diǎn)布置在不同高程效果最佳。

船閘測(cè)點(diǎn)布置：船閘工程中結(jié)構(gòu)形式一般由船閘主體段、事故門庫(kù)壩段和浮式檢修門門庫(kù)及導(dǎo)航墻等組成.該部位全部為大體積混凝土，一般測(cè)點(diǎn)布置方法：基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)1.5m及以下澆筑倉(cāng)，每倉(cāng)埋設(shè)3支溫度計(jì)，非強(qiáng)約束區(qū)3.0m澆筑倉(cāng)，每倉(cāng)埋設(shè)3支溫度計(jì)。根據(jù)倉(cāng)面大小，可靈活增加或減少溫度計(jì)數(shù)量。

其它類型的混凝土壩或者洞室回填區(qū)測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)實(shí)際情況參照以上建筑物的布置方法。

2.2 儀器設(shè)備選型

溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)選用性能穩(wěn)定的溫度傳感器，要求具有較高穩(wěn)定性、高防水性能、電纜長(zhǎng)度影響極小、適合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。

混凝土溫度監(jiān)測(cè)使用的儀器有電阻式溫度計(jì)、熱電阻、光纖傳感器、數(shù)字式等溫度傳感器。國(guó)內(nèi)普遍使用銅電阻或鉑電阻溫度計(jì)。這種儀器由熱電阻線圈、密封外殼和引出電纜構(gòu)成。銅電阻溫度計(jì)的電阻值和溫度成線性關(guān)系，測(cè)量電阻值后用下列公式計(jì)算混凝土溫度：

T=α（Rt-R0）式中 T為混凝土溫度（℃）；α 為儀器的溫度系數(shù)；Rt為儀器的實(shí)測(cè)電阻值；R0為儀器的計(jì)算零度電阻。

選擇電阻式溫度計(jì)，一般參數(shù)如下：

（1）測(cè)量范圍：-30～+70℃；

（2）測(cè)溫精度：±0.3℃。

2.3 安裝埋設(shè)及電纜牽引

儀器安裝埋設(shè)按照行業(yè)規(guī)范，參照其它安全監(jiān)測(cè)儀器，按要求安裝。埋設(shè)完成后將電纜牽引至指定位置集中，然后進(jìn)行垂直上升或與預(yù)埋電纜對(duì)接?；炷羶?nèi)的電纜水平牽引在混凝土振搗完畢后挖槽進(jìn)行，小心回填并人工振搗密實(shí)；垂直牽引根據(jù)電纜根數(shù)采用鋼筋或鋼筋支架牽引，電纜綁扎在鋼筋上垂直上升，最后集中進(jìn)入指定測(cè)站觀測(cè)，方便數(shù)據(jù)采集。

2.4 觀測(cè)頻次要求

由于大體積混凝土溫升通常在澆筑后第2～4d達(dá)到峰值，所以通常施工技術(shù)要求在混凝土澆筑后前3d內(nèi)觀測(cè)頻次設(shè)置為≥1次/4h。第4天至第7d，觀測(cè)頻次設(shè)置為≥1次/8h，一周后至一個(gè)月內(nèi)1次/12h。之后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冷卻通水期及溫度測(cè)值溫度程度確定觀測(cè)頻次，通常為1次/24h。

3 數(shù)據(jù)采集及分析

大體積混凝土一般存在于大型水利工程中，溫度計(jì)的安裝數(shù)量較多，按照設(shè)計(jì)觀測(cè)頻次，需投入大量時(shí)間與人員。自動(dòng)化采集是施工期溫控監(jiān)測(cè)的一種有效的措施，自動(dòng)化采集不僅能準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確的采集當(dāng)前所有溫度計(jì)的數(shù)據(jù)，還能隨時(shí)隨地聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)。若現(xiàn)場(chǎng)有智能溫控設(shè)備，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可與溫控系統(tǒng)有效的相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)溫控一體化、智能化。

通過(guò)監(jiān)測(cè)資料的系統(tǒng)分析和反饋分析，提供給溫控人員，檢驗(yàn)施工的合理性與有效性。施工期溫控監(jiān)測(cè)資料常有的數(shù)據(jù)分析有以下幾種：

（1）基礎(chǔ)溫差標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)溫差是指基礎(chǔ)約束區(qū)范圍內(nèi)，混凝土的最高溫度與該部位穩(wěn)定溫度之差。

（2）上、下層溫差標(biāo)準(zhǔn)

在老混凝土面（混凝土齡期超過(guò)28d）上下各1/4塊長(zhǎng)范圍內(nèi)，上層新澆混凝土的最高平均溫度與開始澆筑混凝土?xí)r下層老混凝土的平均溫度之差。

（3）內(nèi)、外溫差。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)、外溫差指混凝土內(nèi)部最高溫度與混凝土表面溫度之差。

（4）容許最高溫度、最低溫度與平均溫度。其中平均溫度成果用于評(píng)價(jià)施工是否滿足溫度控制的要求。

（5）升溫速率與降溫速率。

（6）繪制溫度過(guò)程線。分析過(guò)程線走勢(shì)，對(duì)可能超溫或者超降的倉(cāng)位，進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)采取相關(guān)措施控制。

（7）與悶水測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理、科學(xué)的監(jiān)測(cè)布置和及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集，對(duì)大體積混凝土的溫度監(jiān)控資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，繪制施工期混凝土的溫度過(guò)程線并進(jìn)行變化規(guī)律分析，與溫控其它工作有效的結(jié)合，為溫控施工指導(dǎo)提供依據(jù)具有重要的意義，同時(shí)也保障了整個(gè)建筑物的安全。