摘 要:以浙江清華長三角研究院創(chuàng)業(yè)大廈基礎混凝土工程為例,對工程監(jiān)測目的、方案的選擇、混凝土的澆筑方案及實際測溫情況等方面進行了詳細闡述,為大廈的基礎混凝土質量提供了保證。
關鍵詞:大體積混凝土,溫度傳感器,監(jiān)測
中圖分類號: TU528. 06 文獻標識碼:A
1 工程概況
浙江清華長三角研究院位于浙江省嘉興市秀成新區(qū)嘉興科技城,分為南、北兩區(qū)。其中北側為創(chuàng)新區(qū),占地面積71 186 m2 ,南區(qū)占地面積為199 809 m2 。本工程為在浙江清華長三角研究院內建設的首期工程———創(chuàng)業(yè)大廈,位于北區(qū)的東北角,分為A ,B兩段。創(chuàng)業(yè)大廈A 段為辦公科研建筑,總占地面積為31 898 m2 ,建筑面積為55 275. 2 m2 ,建筑層數(shù)為地下3 層,地上21 層,裙房3 層。本次混凝土的澆筑為A 段地下室底板澆搗,最大澆搗厚度為1. 800 m ,一次澆筑混凝土數(shù)量為3 300 m2 ,屬于大體積混凝土工程。
2 工程監(jiān)測目的
由于地質條件、載荷條件、材料性質、施工條件以及外界其他因素的復雜影響,同時混凝土內部固相、氣相、液相的相互作用,導熱過程、水分轉移、蒸發(fā)過程以及各種孔隙、缺陷、內部微裂等不連續(xù)客觀現(xiàn)象,很難單純從理論上預測大體積混凝土溫度變化規(guī)律,而且理論預測值還不能全面而準確的反映工程的各種因素變化。所以,在理論分析指導下有計劃的進行現(xiàn)場監(jiān)測十分必要。
大體積混凝土基礎澆筑時,混凝土內部會釋放出大量的混凝土水化熱,造成混凝土內部溫度急劇上升。由于混凝土中各處散熱條件的不同,會形成較大的溫差,使內部產生壓應力,外部產生拉應力。當內外溫差超過25 ℃時,會導致混凝土產生表面裂縫;當溫度下降的時候,如果下降溫度過快,會使混凝土內部產生拉應力,并導致混凝土底部產生裂縫。嚴重時上下裂縫貫穿,會造成混凝土的滲漏,鋼筋的銹蝕,嚴重降低混凝土的耐久性,為建筑物的安全性和經濟性留下重大的隱患。
為了能夠掌握混凝土內各點和深表層溫差,并及時指導混凝土施工養(yǎng)護,防止因溫差過大而引起裂縫,必須對混凝土內部水化熱進行監(jiān)測。監(jiān)測儀器見表1 。
表1 監(jiān)測儀器一覽表
3 監(jiān)測方案的確定
3. 1 監(jiān)測儀器的選擇
采用美國進口的數(shù)字式溫度傳感器,監(jiān)測時采用一線總線增強型遠程溫控系統(tǒng)進行自動采集,以確保準確、及時、高頻次獲取各量值的豐富變化信息。
一線總線增強型遠程溫控系統(tǒng),支持美國DALLAS 全系列12Wire 總線式數(shù)字化溫度傳感器,可實現(xiàn)多點溫度場監(jiān)測的自動化測量,自動識別傳感器數(shù)量、ID 自動排序,及時、高效、準確的提供監(jiān)測數(shù)據(jù),以全面、高效地監(jiān)控整個被監(jiān)測工程的特征的溫度變化,掌握其施工過程中的溫度分布規(guī)律及變化規(guī)律。傳統(tǒng)的溫控布線為單線單只傳感器,由于是模擬信號,無法采用總線式網絡布線方式,這樣,施工現(xiàn)場就可能出現(xiàn)蜘蛛網式的傳感器電纜,對施工也帶來了很大程度的不便。而一線總線增強型遠程溫控系統(tǒng),在同樣的測試數(shù)量的條件下,不但性能優(yōu)于常規(guī)的溫控系統(tǒng),而且由于采用了一線總線的網絡布線方式和12Wire 總線式數(shù)字化溫度傳感器,傳感器的電纜數(shù)量有很大的減少,最低限度地減少監(jiān)測對施工的影響。
3. 2 測點布置
擬在待澆的混凝土中,共布設11 個溫度傳感器。其中在塔樓底板上布置3 個監(jiān)測點,每個監(jiān)測點沿厚度方向上布設3 個溫度傳感器,共9 個溫度傳感器;另布設2 個溫度傳感器來測量大氣溫度和混凝土表面溫度。
3. 3 測點溫度觀測頻率及報表提交
大體積混凝土澆筑升溫時間相對較短,大約在澆筑后的2 d～5 d ,混凝土的彈性模量很低,基本上處于流塑狀態(tài),約束應力低。在此階段主要監(jiān)測混凝土內部溫度和表面溫度的溫差不要超過25 ℃。在降溫階段,彈性模量迅速增加,約束拉應力也隨時間增加,在某時刻超過抗拉強度便出現(xiàn)貫穿性裂縫。因此應重點監(jiān)控降溫過程中溫度變化歷時特性。在此階段主要監(jiān)控混凝土的日降溫不宜超過2 ℃。
本次監(jiān)測時間總共為15 d。據(jù)此制定觀測頻率如下:混凝土澆搗后馬上進行測溫,檢測混凝土的入模溫度,以后可以充分利用電腦全自動測量采集數(shù)據(jù)及時、準確及可以連續(xù)監(jiān)測時間長,存儲數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢(系統(tǒng)把每一個月的數(shù)據(jù)存儲為一個曲線表,可以連續(xù)存儲5 年～10 年的歷史數(shù)據(jù)) ,設定每隔5 min 采集數(shù)據(jù)一次,這樣可以清晰、及時的反映混凝土內外溫度的微小變化,為研究混凝土內外溫度的變化規(guī)律提供最直接的原始資料。
在提供給業(yè)主、總包及監(jiān)理的報表數(shù)據(jù)時,根據(jù)實測數(shù)據(jù)的反映情況,在正常情況下可以按前3 d 每2 h 摘取數(shù)據(jù)制作混凝土溫度曲線報表,一日一交。如果出現(xiàn)接近報警值或超過報警值時,可以縮短采集數(shù)據(jù)的時間,按每1 h 摘取數(shù)據(jù)一次,一旦出現(xiàn)達到報警值時及時上報。在后11 d 按每4 h 摘取數(shù)據(jù)制作報表,一天一交。這樣可以為業(yè)主、總包和監(jiān)理方及時采取措施提供準確信息,以達到最大的消除工程質量隱患的目的。
4 混凝土的澆筑
本工程混凝土澆筑于4 月13 日下午3 :15 正式開始澆筑,于次日下午6 :00 整段混凝土澆筑完畢。本次混凝土采用由嘉興市鑫橋混凝土有限公司供應的摻有粉煤灰和礦粉的低熱混凝土,其主要配合比見表2 。
表2 混凝土配合比報告
為了能夠保證混凝土連續(xù)的澆筑,嘉興市鑫橋混凝土有限公司特配備了兩臺37 m 汽車泵、一臺固定泵,五臺攪拌車/ 一臺泵,共十四臺攪拌運輸車(兩臺備用) ;攪拌機生產數(shù)量確保150 m3/ h。為了保證混凝土的澆灌質量,施工總包方制定了混凝土澆灌應堅持一個坡分層澆灌到頂?shù)脑瓌t,分層澆搗厚度不大于50 cm ,振搗半徑不超過25 cm ,并注意振幅搭接與“快插慢提”作業(yè)法,澆灌混凝土層銜接處必須在混凝土初凝前宜在2 h 內進行接坡澆灌,以免出現(xiàn)施工冷縫而造成質量隱患。
5 測溫情況
經過各方的協(xié)調和配合,在混凝土澆筑前按時安置了測溫點并布好了線。在混凝土正式開始澆筑時,即開始了現(xiàn)場測溫工作。經測算,混凝土的入模溫度均在20°左右,在隨后的3 d 時間里,混凝土的內部溫度均達到最高值。其中以布置在混凝土中心的三個點的溫度最高,分別為T - 02 , T - 04 和T - 07 的59 ℃,60 ℃和61 ℃。
其中在15 日上午8 :00 即出現(xiàn)了混凝土內部溫度急劇上升,與混凝土表面溫度的最大溫差達到25. 5 ℃,超過了報警值,及時向施工總包方發(fā)出了警報,并出具了報表。施工總包方龍元建筑公司高度重視,馬上采取了在混凝土表面覆蓋塑料薄膜與麻袋,并加水進行蓄溫保濕養(yǎng)護的措施。經過2 h 的僵持,終于混凝土的表面溫度急劇上升,很快將混凝土內部溫度與表面溫度的差值降了下來,并始終保持在安全范圍之內,從而避免了一次惡性事故的發(fā)生,為大廈的基礎混凝土質量提供了保證。
6 結語
本次大體積混凝土的澆筑正值春季,天氣變化無常,通常白天溫度高,到了晚上溫度下降很快,1 d 之中最大溫差可以達到20 ℃,對混凝土表面的溫度影響很大,為混凝土的澆筑質量帶來了不利因素。通過在現(xiàn)場混凝土內部預埋測溫點,利用電腦全自動測溫技術,能夠及時掌握混凝土塊體內部溫度的變化規(guī)律,并及時采取相應的養(yǎng)護措施,從而為保證混凝土的澆筑質量提供了良好的技術保證。
通過混凝土澆筑后的情況和各個測溫點的溫度變化規(guī)律,在及時采取了養(yǎng)護措施之后,混凝土內部的溫度變化規(guī)律是正常的,各個溫度曲線均在預測范圍之內變動。證明了本次觀測活動是成功有效的,其中積累的反映混凝土內部溫度變化規(guī)律的大量數(shù)據(jù)資料,為以后研究混凝土內部溫度變化規(guī)律提供了最直接的數(shù)據(jù),因此具有很高的科研價值。
