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[摘 要]结合工程实例，介绍了无线测温系统在大体积混凝土温度控制上的应用，探讨了大体积混凝土的温控抗裂技术措施，提供合理的温控防裂方案，以保证混凝土的工程质量。
[关键词]大体积混凝土；无线测温；裂缝控制
中图分类号：TU528.01 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0493-01
随着我国基础设施建设和房地产行业的迅速发展，大体积混凝土越来越多的应用于桥梁、水利工程以及高层建筑基础。与普通混凝土比较，大体积混凝土具有形体庞大、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术和质量要求高、混凝土绝热升温高和易收缩等特点。因此大体积混凝土在设计和施工中除了必须满足强度、整体性和耐久性的要求外，还必须控制因温差导致的有害裂缝，保证结构的整体性和建筑物的安全。因此控制温度应力和有害裂缝的产生，是大体积混凝土施工中的一个重要课题。
1 大体积混凝土的定义以及温度裂缝出现机理
根据我国规范，大体积砼的定义：“砼结构物实体最小尺寸等于或大于1.0m，或预计会因水泥水化热引起砼内外温差过大因而导致裂缝的砼结构”。大体积砼强度评定可根据《GBJ146-90技术规范》按60天或90天评定。大体积砼在浇筑过程中及其后的一段养护时间内，对其内部及表面温度进行跟踪检测，根据温度变化状况及时采取适当的养护措施，对于防止因大体积砼内外温差过大产生的温度应力而导致有害裂缝（深层、贯穿性裂缝）的产生有至关重要的作用。
大体积混凝土出现的裂缝，按其开裂深度的不同分为表层裂缝和贯穿性裂缝。
大体积混凝土在施工阶段，气温的变化对混凝土的水化热有较大影响。外界气温越高，混凝土浇筑温度也越高，同时混凝土的绝热温升也越高。而外界气温下降，特别是温度的骤降，会在混凝土表面引起急剧的降温，在表层形成很陡的温度梯度。从而引起很大的温度应力，使混凝土产生表面裂缝。随着混凝土龄期的增长，水泥水化会产生大量的水化热，使混凝土内部的温度升高，混凝土内部与表面温差过大时，就会产生较大温度应力，当这种温度应力超过混凝土极限抗拉强度时，就会产生裂缝。
《地下工程防水技术规范》GB50108-2008中4.1.27中明确要求：混凝土中心温度和混凝土表面温度之差不应大于25℃，再一个就是混凝土表面温度与大气温度之差不应大于20℃。
2 无线测温系统在大体积混凝土测温方面的应用
笔者常见的大体积混凝土测温是试验员用温度计，从测点混凝土浇筑完10小时（初凝）后开始，72小时内每2小时测温一次，72小时后每4小时测温一次，7天～14天每6小时测温一次，直至温度稳定为止。这种方法对试验员的要求较高，不同的人测出的结果误差往往超过1～2度，也不能准确的反映出大体积混凝土的温度峰值。
本文以安康贵豪领郡房屋建筑工程大体积筏板基础的浇筑为例，探讨无线测温系统的应用以及混凝土有害裂缝的控制。
2.1 本工程大体积混凝土特点
工程基础部分砼标号为C35P6，底板面积约3543㎡，砼方量约5000 m3。本工程主楼基础为等筏板基础，筏板厚度1700㎜。
測温时环境情况如下：工程地处市内，风力较小，并且有风天气少，有利于养护工作；施工期间雨水较多，有降温天气，给保温养护工作带来一定难度；养护期间昼地表最高气温22.0℃，夜最低气温1.3℃，单日内最高温差13.0℃。
施工时每个独立施工段按斜面分层的方法进行浇筑，以2m左右的浇筑宽度，分层沿长方向进行浇筑，浇筑完第一层砼时紧接着浇筑第二层砼，1700mm厚筏板分三层浇筑完毕。从最后的监测曲线图可以看出，下、中、上三层先后升至最高温，而不是同时升至最高，有利于后期养护工作。
2.2 混凝土温度的计算
由于结构场散热的边界条件比较复杂，要严格解出混凝土浇筑后的实际温升非常困难，目前采用近似的方法进行计算。
本工程大体积混凝土的水化热绝热升温值： Th=（mc+K·F）Q/（c·ρ）
mc——每立方米砼水泥用量（包括膨胀剂）（kg/m3）：取330
K——掺合料折减系数。粉煤灰取0.25～0.30，取0.28
F——砼活性掺合料用量（kg/m3） ，取160
Q——水泥28天水化热（kJ/kg），取461
c——砼的比热（kJ/kg·K），取0.92
ρ——砼的密度（kg/m3），取2400
公式中所用的各项数值来源于“砼配合比报告单”
Th =[（330+0.28×160）×461/（0.92×2400）]=78.25（℃）
混凝土中心温度：T1（t）=Tj+Th·ξ（t）
Tj——混凝土浇筑温度（℃），取14
ξ（t）——t龄期降温系数，取0.52（砼厚1.7m，龄期3天）
T1（t）=14+78.25*0.52=54.69
2.3 无线测温系统
笔者使用的是由陕西省建筑科学研究院生产的JYC数字温度无线测温仪，监测系统由数字温度传感器、多通道温度数据采集器、大屏幕温度显示器、低功耗无线数据通信基站、数据通信转换器、数据通信接收器和计算机组成。通过在预埋的测温孔中布置探头，可以24小时对其进行不间断监测。
无线测温系统主要技术性能如下：
1） 传感器测量温度范围 ：-55℃～+125℃
2） 温度测量分辨率：0.1℃
3） 监测计算机与基站无障碍通讯距离：不小于1000米
4） 基站无障碍通讯范围： 500～700m
5） 基站最大瞬间功耗：≤20mW
6） 温度采集器工作温度范围：-10～65℃
2.4 混凝土的测温及养护
数据接收计算机位于基坑东南角，离最远监测点直线距离大约80米，信号良好。测温孔制作以及布置如下图，浇筑前将测温孔焊在筏板钢筋上，不得松动。每区布置5个测温孔，其中电梯井口边2个，外侧模板边1个，另外2孔分散布置。混凝土初凝后立即将探头布下，每个测温孔布置上、中、下三个测点，分别测定砼表层（距砼表面50mm）、中部和底部（距砼底部50mm）温度。 电梯井口和外侧模板边上布置的测温孔目的是监测电梯井以及外模板的保温状况，防止同一水平面上的温差过大。
结果可以看出，砼内部温度变化比较缓慢，升温最快5℃/h，2天左右达到温度峰值，各测点峰值在55℃～60℃，与计算相差不大。降温过程更慢，最快3-5℃/d。该系统的巡检周期为30s，计算机终端的显示温度与砼内部的温度同步变化，我们设定采集周期为15分钟，完全可以满足工程的实用要求。
2.5 测温结果
根据混承台凝土浇注施工进度监测两个区，依据检测承台内外温度变化及环境温度变化，向施工方提出合理的保温、保湿养护措施，有效的控制了混凝土内外温差。
经过十四天的温度监测，养护过程中承台内部最高温度分别降至35℃以下，表面温度相应降至15℃左右。后附温度时间曲线。
3 结语
随着一次性浇筑混凝土体量的增大以及施工质量要求的提高，传统的测温方式已经不能满足施工以及养护的需要，信息化施工是未来发展的趋势。本文仅从后期监测及养护方面简单介绍了有害裂缝的预防，但大体积砼结构裂缝预防和控制是一门边缘科学，？也是一项系统工程，必须从材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决，需要做的还很多。
参考文献
[1] 大体积混凝土施工规范及条文说明 GB50496-2009
[2] 地下工程防水技术规范 GB50108-2008
[3] 戴镇潮：大体积混凝土的防裂.混凝土，2001
[4] 段峥：现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治.混凝土，2003
[关键词]大体积混凝土；无线测温；裂缝控制
中图分类号：TU528.01 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0493-01
随着我国基础设施建设和房地产行业的迅速发展，大体积混凝土越来越多的应用于桥梁、水利工程以及高层建筑基础。与普通混凝土比较，大体积混凝土具有形体庞大、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术和质量要求高、混凝土绝热升温高和易收缩等特点。因此大体积混凝土在设计和施工中除了必须满足强度、整体性和耐久性的要求外，还必须控制因温差导致的有害裂缝，保证结构的整体性和建筑物的安全。因此控制温度应力和有害裂缝的产生，是大体积混凝土施工中的一个重要课题。
1 大体积混凝土的定义以及温度裂缝出现机理
根据我国规范，大体积砼的定义：“砼结构物实体最小尺寸等于或大于1.0m，或预计会因水泥水化热引起砼内外温差过大因而导致裂缝的砼结构”。大体积砼强度评定可根据《GBJ146-90技术规范》按60天或90天评定。大体积砼在浇筑过程中及其后的一段养护时间内，对其内部及表面温度进行跟踪检测，根据温度变化状况及时采取适当的养护措施，对于防止因大体积砼内外温差过大产生的温度应力而导致有害裂缝（深层、贯穿性裂缝）的产生有至关重要的作用。
大体积混凝土出现的裂缝，按其开裂深度的不同分为表层裂缝和贯穿性裂缝。
大体积混凝土在施工阶段，气温的变化对混凝土的水化热有较大影响。外界气温越高，混凝土浇筑温度也越高，同时混凝土的绝热温升也越高。而外界气温下降，特别是温度的骤降，会在混凝土表面引起急剧的降温，在表层形成很陡的温度梯度。从而引起很大的温度应力，使混凝土产生表面裂缝。随着混凝土龄期的增长，水泥水化会产生大量的水化热，使混凝土内部的温度升高，混凝土内部与表面温差过大时，就会产生较大温度应力，当这种温度应力超过混凝土极限抗拉强度时，就会产生裂缝。
《地下工程防水技术规范》GB50108-2008中4.1.27中明确要求：混凝土中心温度和混凝土表面温度之差不应大于25℃，再一个就是混凝土表面温度与大气温度之差不应大于20℃。
2 无线测温系统在大体积混凝土测温方面的应用
笔者常见的大体积混凝土测温是试验员用温度计，从测点混凝土浇筑完10小时（初凝）后开始，72小时内每2小时测温一次，72小时后每4小时测温一次，7天～14天每6小时测温一次，直至温度稳定为止。这种方法对试验员的要求较高，不同的人测出的结果误差往往超过1～2度，也不能准确的反映出大体积混凝土的温度峰值。
本文以安康贵豪领郡房屋建筑工程大体积筏板基础的浇筑为例，探讨无线测温系统的应用以及混凝土有害裂缝的控制。
2.1 本工程大体积混凝土特点
工程基础部分砼标号为C35P6，底板面积约3543㎡，砼方量约5000 m3。本工程主楼基础为等筏板基础，筏板厚度1700㎜。
測温时环境情况如下：工程地处市内，风力较小，并且有风天气少，有利于养护工作；施工期间雨水较多，有降温天气，给保温养护工作带来一定难度；养护期间昼地表最高气温22.0℃，夜最低气温1.3℃，单日内最高温差13.0℃。
施工时每个独立施工段按斜面分层的方法进行浇筑，以2m左右的浇筑宽度，分层沿长方向进行浇筑，浇筑完第一层砼时紧接着浇筑第二层砼，1700mm厚筏板分三层浇筑完毕。从最后的监测曲线图可以看出，下、中、上三层先后升至最高温，而不是同时升至最高，有利于后期养护工作。
2.2 混凝土温度的计算
由于结构场散热的边界条件比较复杂，要严格解出混凝土浇筑后的实际温升非常困难，目前采用近似的方法进行计算。
本工程大体积混凝土的水化热绝热升温值： Th=（mc+K·F）Q/（c·ρ）
mc——每立方米砼水泥用量（包括膨胀剂）（kg/m3）：取330
K——掺合料折减系数。粉煤灰取0.25～0.30，取0.28
F——砼活性掺合料用量（kg/m3） ，取160
Q——水泥28天水化热（kJ/kg），取461
c——砼的比热（kJ/kg·K），取0.92
ρ——砼的密度（kg/m3），取2400
公式中所用的各项数值来源于“砼配合比报告单”
Th =[（330+0.28×160）×461/（0.92×2400）]=78.25（℃）
混凝土中心温度：T1（t）=Tj+Th·ξ（t）
Tj——混凝土浇筑温度（℃），取14
ξ（t）——t龄期降温系数，取0.52（砼厚1.7m，龄期3天）
T1（t）=14+78.25*0.52=54.69
2.3 无线测温系统
笔者使用的是由陕西省建筑科学研究院生产的JYC数字温度无线测温仪，监测系统由数字温度传感器、多通道温度数据采集器、大屏幕温度显示器、低功耗无线数据通信基站、数据通信转换器、数据通信接收器和计算机组成。通过在预埋的测温孔中布置探头，可以24小时对其进行不间断监测。
无线测温系统主要技术性能如下：
1） 传感器测量温度范围 ：-55℃～+125℃
2） 温度测量分辨率：0.1℃
3） 监测计算机与基站无障碍通讯距离：不小于1000米
4） 基站无障碍通讯范围： 500～700m
5） 基站最大瞬间功耗：≤20mW
6） 温度采集器工作温度范围：-10～65℃
2.4 混凝土的测温及养护
数据接收计算机位于基坑东南角，离最远监测点直线距离大约80米，信号良好。测温孔制作以及布置如下图，浇筑前将测温孔焊在筏板钢筋上，不得松动。每区布置5个测温孔，其中电梯井口边2个，外侧模板边1个，另外2孔分散布置。混凝土初凝后立即将探头布下，每个测温孔布置上、中、下三个测点，分别测定砼表层（距砼表面50mm）、中部和底部（距砼底部50mm）温度。 电梯井口和外侧模板边上布置的测温孔目的是监测电梯井以及外模板的保温状况，防止同一水平面上的温差过大。
结果可以看出，砼内部温度变化比较缓慢，升温最快5℃/h，2天左右达到温度峰值，各测点峰值在55℃～60℃，与计算相差不大。降温过程更慢，最快3-5℃/d。该系统的巡检周期为30s，计算机终端的显示温度与砼内部的温度同步变化，我们设定采集周期为15分钟，完全可以满足工程的实用要求。
2.5 测温结果
根据混承台凝土浇注施工进度监测两个区，依据检测承台内外温度变化及环境温度变化，向施工方提出合理的保温、保湿养护措施，有效的控制了混凝土内外温差。
经过十四天的温度监测，养护过程中承台内部最高温度分别降至35℃以下，表面温度相应降至15℃左右。后附温度时间曲线。
3 结语
随着一次性浇筑混凝土体量的增大以及施工质量要求的提高，传统的测温方式已经不能满足施工以及养护的需要，信息化施工是未来发展的趋势。本文仅从后期监测及养护方面简单介绍了有害裂缝的预防，但大体积砼结构裂缝预防和控制是一门边缘科学，？也是一项系统工程，必须从材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决，需要做的还很多。
参考文献
[1] 大体积混凝土施工规范及条文说明 GB50496-2009
[2] 地下工程防水技术规范 GB50108-2008
[3] 戴镇潮：大体积混凝土的防裂.混凝土，2001
[4] 段峥：现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治.混凝土，2003