謝承鉞
福建建工集團有限責任公司
在水利大壩、高層建筑、橋梁等建筑中,大體積混凝土結構施工一直是工程建設中的重難點,尤其是大體積現澆混凝土結構施工階段,因結構體積厚實、表面系數較小、內外溫差較大等特點,常出現不同程度的溫度裂縫,對結構整體性、建筑安全性等造成不利影響。為保證結構施工質量,需根據結構類型、現場工況等,制定合理的溫度控制措施,抑制溫度裂縫的發展,提高結構施工質量?;诖?,文章結合體積混凝土結構溫控監測流程,探討了結構施工溫度監測和溫控技術要點,對實際工程意義重大。
圖1 溫控監測流程
現階段,在施工現場常用的溫度測試方法,主要有溫度計法、熱電偶法、光柵法等。
(1)溫度計測溫法,操作簡單,儀器采購成本低廉,但測量精度較低,數據記錄煩瑣。
(2)光柵測試法,測量精度高,抗干擾性強,但設備采購成本高,且傳感器易損壞。
(3)熱電偶法是工程中常用的測溫方法,操作簡單,測量精度高,且能夠直接反應被測構件溫差;結合以往工程實踐,結合本項目測量工況,本次擬采用熱電偶法。
(1)為保證測量準確性,避免冷卻水管干擾,測點應布設在相鄰冷卻水管中間位置。
(2)測點布設范圍,也叫測溫區,主要包括控溫構件澆筑平面圖對稱軸線的半軸線范圍;半條對稱軸線上,測點布設位置不少于三處。
(3)對于樁基承臺,可將先澆筑的一幅,作為主要監測對象,測點布置、傳感器數量遵循上述原則;另一幅則埋設少量溫控傳感器即可。
樁基承臺的測溫傳感器布設位置示意圖如圖2。從圖2可知,該測量方案的測量位置選擇了基礎構件兩條對稱軸線,施工現場可根據現場工況,合理確定某個1∕4區域為測試區。
圖2 大體積混凝土溫控測點立面布置示意圖(單位:cm)
在部分溫度測點附近,可合理布設應變傳感器,以在監測大體積混凝土構件應變規律的同時,更加準確地分析出溫度與溫度應力的相互關系。結合樁基承臺構件尺寸、形狀、現場工況,本次擬在構件每層(1.75m或2.00m)布設應變測點,示意圖如圖3。
圖3 大體積混凝土應變測點布置示意圖
(1)熱電偶傳感器使用前,應嚴格核查傳感器規格、性能、質量、精度等參數,確保所有器件質量合格、性能穩定、精度達標。
(2)根據傳感器布置圖,按結構縱向位置編號;不同層的傳感器,其導線可選擇不同顏色,或涂刷、黏貼不同顏色標簽,便于后期溫控結果統計。
(2)為保證測量結果準確性,避免傳感器位置移動,布設安裝應采取一定的固定措施;同時為保障傳感器穩定工作,應在布設完畢后及時檢測線路通暢性。
(3)為避免傳感器與導線接觸不良,宜采用錫焊連接,并采取一定的絕緣措施,避免絕緣不良影響測量結果;可采用環氧樹脂絕緣密封,再使用絕緣膠布纏裹,進一步保證連接處絕緣性。
(4)導線連接完畢后,應檢測導線連接通暢性和線路連接的準確性,查找故障點,并及時予以排除,保證線路質量。
(5)傳感器和相應導線安裝、連接完畢,應及時聯機測試,驗證測溫系統運行穩定性。
大體積混凝土構件施工階段,應根據溫度與溫度應力測試數據,合理調整施工工序、施工計劃等,必要時,應根據相應測試數據分析結果,采取相應措施提高溫控效果。
(1)夏季高溫環境下,大體積混凝土構件澆筑施工過程中,應合理控制混凝土入模溫度。
(2)降低拌和水水溫,是降低入?;炷翜囟鹊挠行Х椒?,可根據實際條件,采用加細冰屑、冰塊或采用降溫設備等方式,控制拌和水溫度。
(3)降低水泥溫度,也能夠控制混凝土入模溫度;可提前與供應商溝通,控制其入場溫度不高于60℃。
(4)澆筑時段,優先選擇夜間施工,減少施工現場溫度、陽光等對混凝土的影響。
(1)為方便調整冷卻水開關、流量等,以更加有效地進行溫度調控,每層、每根冷卻水管都應設置獨立閥門,單獨編號。
(2)在混凝土升溫階段,為有效帶走水泥水化產生的熱量,適宜直接通自然溫度的江水,以有效降低混凝土構件溫度峰值。
(3)在降溫階段,為保證混凝土構件內外降溫速率保持協調,應合理控制冷卻水流量、溫度。
(4)冷卻水與混凝土內部的溫差不宜超過25℃;構件內部溫度最大值與環境溫度溫差小于20℃時,即可關停冷卻系統,關閉冷卻水閥門。
(1)為保證大體積混凝土構件澆筑質量,澆筑施工完畢后,應根據施工場地環境溫度、濕度等合理采取保濕或者保溫措施:①夏季氣溫較高,晝夜溫差較大,應根據溫度監測系統數據,結合溫度場計算結論,合理調整降溫措施,提高澆筑混凝土凝固效果,保證構件施工質量;②頂層混凝土終凝后,可選擇蓄水養護方案,提高保溫保濕效果;③構件澆筑完工后,可使用濕麻袋覆蓋混凝土表面,起到保溫、保濕的效果。
(2)大體積混凝土構件澆筑完工后,保濕養護要求和方案如下:①養護期內,混凝土構件表面必須始終處于濕潤狀態;②在正常環境下,混凝土構件養護期不少于14天;③制定嚴格的保濕養護檢查措施,形成定期、不定期的檢查制度,保證養護時長和養護質量。
(3)大體積混凝土構件模板拆除措施:①拆模施工宜安排在上午進行;②拆模后,構件地下部分應及時回填;③應適當延長帶模養護構件的養護時長。
大體積現澆混凝土構件澆筑和養護期間的溫度控制,應以事前預防為主。結合以往施工經驗或相關文獻資料,構件澆筑或養護期間,若出現異常,可根據異常情況和現場工況,采取下述幾點措施。
(1)大雨或氣溫驟降天氣:應及時在構件頂面和側面覆蓋防雨布。
(2)冷卻水循環系統故障:①在混凝土澆筑施工期間,若澆筑或振搗施工造成水管破損,應及時修補;②應保證系統工作穩定,出現水管破裂、堵塞等情況時,及時排除故障,避免長時間停水;③應根據混凝土內部傳感器實時監測數據,合理調整水溫、水量,避免冷卻水水溫過低,對混凝土造成冷擊,同時避免混凝土內部溫度降幅過快;④應根據各指標限值,合理調整水流量、水溫等參數,確保各指標值不超過限值。
(3)養護期開裂:①混凝土升溫階段,若構件表面發生淺表開裂現象,應立即檢查混凝土構件表面濕度、溫度等指標,并根據檢查情況,采取針對性措施,保證保溫保濕養護效果;②混凝土內部降溫階段,若出現表面規則開裂現象,應適當減少冷卻水水流,或適當增加水溫,控制降溫速率,并檢查構件表面保溫保濕情況。
本文結合大體積混凝土構件結構特點和施工測溫系統要求,探討了大體積混凝土溫度和應變監測點布置技術要點,并分析了施工現場常用的集中溫控措施,結論如下。
(1)溫控測點布設位置、數量等,可根據現場情況,布設于控溫構件澆筑平面圖,對稱軸線的半軸線位置,且不少于三處。
(2)傳感器應根據布置圖布置,并按結構縱向位置編號;布設完畢后,應及時聯機測試,檢測并及時排除故障點,保證系統穩定。
(3)可根據傳感器數據、施工場地氣候環境等因素,合理選擇溫控措施,比如降低混凝土入模溫度,增加冷卻水水流、采取表面保溫保濕措施等。