摘 要:以浙江清华长三角研究院创业大厦基础混凝土工程为例,对工程监测目的、方案的选择、混凝土的浇筑方案及实际测温情况等方面进行了详细阐述,为大厦的基础混凝土质量提供了保证。
关键词:大体积混凝土,温度传感器,监测
中图分类号: TU528. 06 文献标识码:A
1 工程概况
浙江清华长三角研究院位于浙江省嘉兴市秀成新区嘉兴科技城,分为南、北两区。其中北侧为创新区,占地面积71 186 m2 ,南区占地面积为199 809 m2 。本工程为在浙江清华长三角研究院内建设的首期工程———创业大厦,位于北区的东北角,分为A ,B两段。创业大厦A 段为办公科研建筑,总占地面积为31 898 m2 ,建筑面积为55 275. 2 m2 ,建筑层数为地下3 层,地上21 层,裙房3 层。本次混凝土的浇筑为A 段地下室底板浇捣,最大浇捣厚度为1. 800 m ,一次浇筑混凝土数量为3 300 m2 ,属于大体积混凝土工程。
2 工程监测目的
由于地质条件、载荷条件、材料性质、施工条件以及外界其他因素的复杂影响,同时混凝土内部固相、气相、液相的相互作用,导热过程、水分转移、蒸发过程以及各种孔隙、缺陷、内部微裂等不连续客观现象,很难单纯从理论上预测大体积混凝土温度变化规律,而且理论预测值还不能全面而准确的反映工程的各种因素变化。所以,在理论分析指导下有计划的进行现场监测十分必要。
大体积混凝土基础浇筑时,混凝土内部会释放出大量的混凝土水化热,造成混凝土内部温度急剧上升。由于混凝土中各处散热条件的不同,会形成较大的温差,使内部产生压应力,外部产生拉应力。当内外温差超过25 ℃时,会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,并导致混凝土底部产生裂缝。严重时上下裂缝贯穿,会造成混凝土的渗漏,钢筋的锈蚀,严重降低混凝土的耐久性,为建筑物的安全性和经济性留下重大的隐患。
为了能够掌握混凝土内各点和深表层温差,并及时指导混凝土施工养护,防止因温差过大而引起裂缝,必须对混凝土内部水化热进行监测。监测仪器见表1 。
表1 监测仪器一览表
3 监测方案的确定
3. 1 监测仪器的选择
采用美国进口的数字式温度传感器,监测时采用一线总线增强型远程温控系统进行自动采集,以确保准确、及时、高频次获取各量值的丰富变化信息。
一线总线增强型远程温控系统,支持美国DALLAS 全系列12Wire 总线式数字化温度传感器,可实现多点温度场监测的自动化测量,自动识别传感器数量、ID 自动排序,及时、高效、准确的提供监测数据,以全面、高效地监控整个被监测工程的特征的温度变化,掌握其施工过程中的温度分布规律及变化规律。传统的温控布线为单线单只传感器,由于是模拟信号,无法采用总线式网络布线方式,这样,施工现场就可能出现蜘蛛网式的传感器电缆,对施工也带来了很大程度的不便。而一线总线增强型远程温控系统,在同样的测试数量的条件下,不但性能优于常规的温控系统,而且由于采用了一线总线的网络布线方式和12Wire 总线式数字化温度传感器,传感器的电缆数量有很大的减少,最低限度地减少监测对施工的影响。
3. 2 测点布置
拟在待浇的混凝土中,共布设11 个温度传感器。其中在塔楼底板上布置3 个监测点,每个监测点沿厚度方向上布设3 个温度传感器,共9 个温度传感器;另布设2 个温度传感器来测量大气温度和混凝土表面温度。
3. 3 测点温度观测频率及报表提交
大体积混凝土浇筑升温时间相对较短,大约在浇筑后的2 d～5 d ,混凝土的弹性模量很低,基本上处于流塑状态,约束应力低。在此阶段主要监测混凝土内部温度和表面温度的温差不要超过25 ℃。在降温阶段,弹性模量迅速增加,约束拉应力也随时间增加,在某时刻超过抗拉强度便出现贯穿性裂缝。因此应重点监控降温过程中温度变化历时特性。在此阶段主要监控混凝土的日降温不宜超过2 ℃。
本次监测时间总共为15 d。据此制定观测频率如下:混凝土浇捣后马上进行测温,检测混凝土的入模温度,以后可以充分利用电脑全自动测量采集数据及时、准确及可以连续监测时间长,存储数据量大的优势(系统把每一个月的数据存储为一个曲线表,可以连续存储5 年～10 年的历史数据) ,设定每隔5 min 采集数据一次,这样可以清晰、及时的反映混凝土内外温度的微小变化,为研究混凝土内外温度的变化规律提供最直接的原始资料。
在提供给业主、总包及监理的报表数据时,根据实测数据的反映情况,在正常情况下可以按前3 d 每2 h 摘取数据制作混凝土温度曲线报表,一日一交。如果出现接近报警值或超过报警值时,可以缩短采集数据的时间,按每1 h 摘取数据一次,一旦出现达到报警值时及时上报。在后11 d 按每4 h 摘取数据制作报表,一天一交。这样可以为业主、总包和监理方及时采取措施提供准确信息,以达到最大的消除工程质量隐患的目的。
4 混凝土的浇筑
本工程混凝土浇筑于4 月13 日下午3 :15 正式开始浇筑,于次日下午6 :00 整段混凝土浇筑完毕。本次混凝土采用由嘉兴市鑫桥混凝土有限公司供应的掺有粉煤灰和矿粉的低热混凝土,其主要配合比见表2 。
表2 混凝土配合比报告
为了能够保证混凝土连续的浇筑,嘉兴市鑫桥混凝土有限公司特配备了两台37 m 汽车泵、一台固定泵,五台搅拌车/ 一台泵,共十四台搅拌运输车(两台备用) ;搅拌机生产数量确保150 m3/ h。为了保证混凝土的浇灌质量,施工总包方制定了混凝土浇灌应坚持一个坡分层浇灌到顶的原则,分层浇捣厚度不大于50 cm ,振捣半径不超过25 cm ,并注意振幅搭接与“快插慢提”作业法,浇灌混凝土层衔接处必须在混凝土初凝前宜在2 h 内进行接坡浇灌,以免出现施工冷缝而造成质量隐患。
5 测温情况
经过各方的协调和配合,在混凝土浇筑前按时安置了测温点并布好了线。在混凝土正式开始浇筑时,即开始了现场测温工作。经测算,混凝土的入模温度均在20°左右,在随后的3 d 时间里,混凝土的内部温度均达到最高值。其中以布置在混凝土中心的三个点的温度最高,分别为T - 02 , T - 04 和T - 07 的59 ℃,60 ℃和61 ℃。
其中在15 日上午8 :00 即出现了混凝土内部温度急剧上升,与混凝土表面温度的最大温差达到25. 5 ℃,超过了报警值,及时向施工总包方发出了警报,并出具了报表。施工总包方龙元建筑公司高度重视,马上采取了在混凝土表面覆盖塑料薄膜与麻袋,并加水进行蓄温保湿养护的措施。经过2 h 的僵持,终于混凝土的表面温度急剧上升,很快将混凝土内部温度与表面温度的差值降了下来,并始终保持在安全范围之内,从而避免了一次恶性事故的发生,为大厦的基础混凝土质量提供了保证。
6 结语
本次大体积混凝土的浇筑正值春季,天气变化无常,通常白天温度高,到了晚上温度下降很快,1 d 之中最大温差可以达到20 ℃,对混凝土表面的温度影响很大,为混凝土的浇筑质量带来了不利因素。通过在现场混凝土内部预埋测温点,利用电脑全自动测温技术,能够及时掌握混凝土块体内部温度的变化规律,并及时采取相应的养护措施,从而为保证混凝土的浇筑质量提供了良好的技术保证。
通过混凝土浇筑后的情况和各个测温点的温度变化规律,在及时采取了养护措施之后,混凝土内部的温度变化规律是正常的,各个温度曲线均在预测范围之内变动。证明了本次观测活动是成功有效的,其中积累的反映混凝土内部温度变化规律的大量数据资料,为以后研究混凝土内部温度变化规律提供了最直接的数据,因此具有很高的科研价值。
