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【摘 要】 当前预拌泵送混凝土已经普及，水泥水化热使混凝土内部温度较高，形成较大的内外温差，采用大体积混凝土温度自动监控技术，进行热交换降低混凝土内部温度。可减少保温层厚度和养护时间，能提前插入后续工作，解决覆盖蓄热养护不足与工期要求的矛盾。
【关键词】 大体积混凝土;施工温度;测量;控制
1 概述
当前，混凝土构件尺寸日趋增大、强度等级逐步提高，预拌泵送混凝土已经普及，特别是大体积混凝土的泵送施工，由于体积大、水泥用量多，水泥水化热使混凝土内部温度较高，形成较大的内外温差，内部产生压应力，外部产生拉应力，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，导致混凝土底部产生裂缝。大体积混凝土施工温度如不能有效控制，严重时形成裂缝贯穿，造成钢筋锈蚀，影响结构的承载力和耐久性。
2 大体积混凝土温度自动监控技术的优点
与传统的埋管测温相比：首先自动测温，可实时自动测报混凝土内外部温度变化，数据准确，预警功能使操作简单。其二，智能化控制热交换冷却水，一旦混凝土内部温度过高，超过设定的预警温度，自动启动冷却水系统，进行热交换降低混凝土内部温度。其三，节能环保，与传统的蓄热养护方法相比，可减少保温层厚度和养护时间，能提前插入后续工作，解决覆盖蓄热养护不足与工期要求的矛盾。
3 大体积混凝土温度自动监控原理
在优化混凝土配合比设计、合理安排施工的基础上，对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标。在混凝土浇筑体内埋入温度传感器并连接到自动测控系统，通过对非稳定温度场及应力场的实时监测，计算机分析水泥水化热、边界条件的变化，得到大体积混凝土水化热温度变化曲线，若混凝土内部水化热温度超过规范规定的数值（设定的预警温度），将自动启动冷却水系统进行热交换，降低混凝土内部温度，避免大体积混凝土发生温度应力裂缝。（其原理见下图）
混凝土温度自动监测控制原理图
4 混凝土施工温度自动监控施工流程图
5 GB50496-2009，《大体积混凝土施工规范》的要求
混凝土浇筑块体的里表温差不宜大于25℃，降温速率不宜大于2.0℃∕d，体表与大气温差不宜大于20℃，绝热温升值不宜大于50℃。应对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标，采取相应的温控技术措施。计算水泥的水化热和混凝土的绝热温升可按《大体积混凝土施工规范》附录B.1.1和B.1.2执行。
6 施工操作要点
6.1模板安装与拆除注意事项
模板和支架系统，宜结合蓄热养护方法选取。覆膜竹胶板具有保温、吸水性小、表面光滑等优点，可用于大体积混凝土的外模。模板续存时间不少于7d。拆除模板时应结合天气状况，有预防突然降温、大风天气的措施，保证混凝土表面与大气温差不大于20℃。
6.2冷却水管布置
混凝土厚度2.0m以内，冷却水管一般布置单层。厚度大于2.0m一般采用多层冷却水管系统，使混凝土内部散热降温。冷却水管采用钢管，管径Ф25～50mm，间距1200mm，上、下两层水管相距800～1000mm，上层水管与下层水管的排列方向相互交叉。
6.3冷却水管安装
埋设的管路畅通无堵塞，表面清理干净，安装牢固、可靠。接头宜选用丝扣连接，安装完毕通水检测，不漏水、不漏气。
6.4温度传感器的布置与埋设
监测点的布置以混凝土浇筑体平面对称轴的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置。一条测轴上，依结构的几何尺寸均匀布置3～4个监测断面。每一个监测断面沿混凝土浇筑体厚度方向在表面、中间和底面安装三个温度传感器。温度传感器安装固定牢靠。引线引出后，通过自动测量单元转换仪连接到监控电脑。
6.5混凝土浇筑
混凝土的浇筑宜采用整体分层连续施工或推移式连续施工。浇筑坯的厚度宜为300～500mm，入仓时的混凝土坍落度小于14cm，及时测量记录混凝土的浇筑温度。采用“二次振捣”和表面二次抹压工艺，预防表面出现干缩裂缝。浇筑完毕的混凝土12h内加以覆盖并保湿养护，宜采用两膜（塑料薄膜或彩条布）中间一层保温层（草帘、土工布）保温蓄热养护，保温层厚度的计算可按《大体积混凝土施工规范》附录C.0.1，保温保湿养护的持续时间不少于14d。
6.6温度监测、通水冷却
6.6.1混凝土温度监测
温度传感器精度的为0.2℃。温度网络化监控系统，自动实时测报混凝土内部温度。此系统由两级分布式集散控制系统组成，即上位机管理监视、下位机智能巡检的二级监视控制。上、下机位采用串行通讯链路连接，使信息送入上位机，可实时显示记录及打印，实现远端操作，随时测报大体积混凝土内部温度变化的情况。里表温差小于20℃时可停止测温。混凝土浇筑后的前3d的弹性模量很低，约束应力低。可以设定每2h摘取数据制作混凝土温度曲线报表。
6.6.2自动通水冷却
通过网络在线设定温差预警值，与冷却水箱的水泵连接，自动通水降温，使混凝土内部降温完全处于受控状态。混凝土的龄期不同，所产生的水化热是变化的，通过对冷却水的流量和进出水温差计算冷却水所带走的热量，确定通水时间，一般为7～14d。冷却水进出温差<5℃，混凝土内部温度与通水温度之差控制在20℃为宜，冷却水管中水的流速以0.6m/s为宜。水流方向每天调换一次，混凝土降温速率小于2℃/d。
6.7通水结束后，及时拆除设备与外露线缆，对冷却水管进行填充灌浆密实。
7 混凝土原材料的要求
选用低热水泥是降低混凝土内部绝热温升重要手段;可在混凝土内掺入适量的混合材料，如粉煤灰、矿粉;添加具有减水缓凝、微膨胀的外加剂，混凝土早期产生适度膨胀，在钢筋、邻位混凝土的约束下转变为预压应力，能补偿混凝土的自生体积收缩变形和混凝土温缩变形。
8 施工质量与安全控制
8.1冷却水管不得漏水。混凝土下料入仓不得损坏冷却水管。
8.2振捣混凝土不得触及温度传感器，并保护好电缆引线。
8.3严格控制骨料的含泥量，加强计量控制。
8.4混凝土输送泵管覆盖降温，磨损严重的及时更换，泵管出口正前方严禁站人。
9 工程效果
实施大体积混凝土温度自动监测控制，可缩短工期，工程提前发挥效益，且社会效益显著。
某水闸闸墩厚1.4m，底板厚1.6m，混凝土强度等级C25。该工程2008年11月开工，混凝土浇筑时间集中在2009年3～6月份，采用大体积混凝土温度自动监测技术。项目竣工验收前经检查未发现裂缝，质量达到优良标准
参考文献：
【1】GB50496-2009，《大体积混凝土施工规范》【S】.北京：中国计划出版社，2009.
【2】GB50666-2011，《混凝土结构工程施工规范》【S】.北京：中国建筑出版社，2011.
【3】JGJ/T10-2011，《混凝土泵送施工技术规范》【S】.北京：中国建筑出版社，2011.
【关键词】 大体积混凝土;施工温度;测量;控制
1 概述
当前，混凝土构件尺寸日趋增大、强度等级逐步提高，预拌泵送混凝土已经普及，特别是大体积混凝土的泵送施工，由于体积大、水泥用量多，水泥水化热使混凝土内部温度较高，形成较大的内外温差，内部产生压应力，外部产生拉应力，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，导致混凝土底部产生裂缝。大体积混凝土施工温度如不能有效控制，严重时形成裂缝贯穿，造成钢筋锈蚀，影响结构的承载力和耐久性。
2 大体积混凝土温度自动监控技术的优点
与传统的埋管测温相比：首先自动测温，可实时自动测报混凝土内外部温度变化，数据准确，预警功能使操作简单。其二，智能化控制热交换冷却水，一旦混凝土内部温度过高，超过设定的预警温度，自动启动冷却水系统，进行热交换降低混凝土内部温度。其三，节能环保，与传统的蓄热养护方法相比，可减少保温层厚度和养护时间，能提前插入后续工作，解决覆盖蓄热养护不足与工期要求的矛盾。
3 大体积混凝土温度自动监控原理
在优化混凝土配合比设计、合理安排施工的基础上，对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标。在混凝土浇筑体内埋入温度传感器并连接到自动测控系统，通过对非稳定温度场及应力场的实时监测，计算机分析水泥水化热、边界条件的变化，得到大体积混凝土水化热温度变化曲线，若混凝土内部水化热温度超过规范规定的数值（设定的预警温度），将自动启动冷却水系统进行热交换，降低混凝土内部温度，避免大体积混凝土发生温度应力裂缝。（其原理见下图）
混凝土温度自动监测控制原理图
4 混凝土施工温度自动监控施工流程图
5 GB50496-2009，《大体积混凝土施工规范》的要求
混凝土浇筑块体的里表温差不宜大于25℃，降温速率不宜大于2.0℃∕d，体表与大气温差不宜大于20℃，绝热温升值不宜大于50℃。应对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定施工阶段混凝土的温升峰值，里表温差及降温速率等控制指标，采取相应的温控技术措施。计算水泥的水化热和混凝土的绝热温升可按《大体积混凝土施工规范》附录B.1.1和B.1.2执行。
6 施工操作要点
6.1模板安装与拆除注意事项
模板和支架系统，宜结合蓄热养护方法选取。覆膜竹胶板具有保温、吸水性小、表面光滑等优点，可用于大体积混凝土的外模。模板续存时间不少于7d。拆除模板时应结合天气状况，有预防突然降温、大风天气的措施，保证混凝土表面与大气温差不大于20℃。
6.2冷却水管布置
混凝土厚度2.0m以内，冷却水管一般布置单层。厚度大于2.0m一般采用多层冷却水管系统，使混凝土内部散热降温。冷却水管采用钢管，管径Ф25～50mm，间距1200mm，上、下两层水管相距800～1000mm，上层水管与下层水管的排列方向相互交叉。
6.3冷却水管安装
埋设的管路畅通无堵塞，表面清理干净，安装牢固、可靠。接头宜选用丝扣连接，安装完毕通水检测，不漏水、不漏气。
6.4温度传感器的布置与埋设
监测点的布置以混凝土浇筑体平面对称轴的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置。一条测轴上，依结构的几何尺寸均匀布置3～4个监测断面。每一个监测断面沿混凝土浇筑体厚度方向在表面、中间和底面安装三个温度传感器。温度传感器安装固定牢靠。引线引出后，通过自动测量单元转换仪连接到监控电脑。
6.5混凝土浇筑
混凝土的浇筑宜采用整体分层连续施工或推移式连续施工。浇筑坯的厚度宜为300～500mm，入仓时的混凝土坍落度小于14cm，及时测量记录混凝土的浇筑温度。采用“二次振捣”和表面二次抹压工艺，预防表面出现干缩裂缝。浇筑完毕的混凝土12h内加以覆盖并保湿养护，宜采用两膜（塑料薄膜或彩条布）中间一层保温层（草帘、土工布）保温蓄热养护，保温层厚度的计算可按《大体积混凝土施工规范》附录C.0.1，保温保湿养护的持续时间不少于14d。
6.6温度监测、通水冷却
6.6.1混凝土温度监测
温度传感器精度的为0.2℃。温度网络化监控系统，自动实时测报混凝土内部温度。此系统由两级分布式集散控制系统组成，即上位机管理监视、下位机智能巡检的二级监视控制。上、下机位采用串行通讯链路连接，使信息送入上位机，可实时显示记录及打印，实现远端操作，随时测报大体积混凝土内部温度变化的情况。里表温差小于20℃时可停止测温。混凝土浇筑后的前3d的弹性模量很低，约束应力低。可以设定每2h摘取数据制作混凝土温度曲线报表。
6.6.2自动通水冷却
通过网络在线设定温差预警值，与冷却水箱的水泵连接，自动通水降温，使混凝土内部降温完全处于受控状态。混凝土的龄期不同，所产生的水化热是变化的，通过对冷却水的流量和进出水温差计算冷却水所带走的热量，确定通水时间，一般为7～14d。冷却水进出温差<5℃，混凝土内部温度与通水温度之差控制在20℃为宜，冷却水管中水的流速以0.6m/s为宜。水流方向每天调换一次，混凝土降温速率小于2℃/d。
6.7通水结束后，及时拆除设备与外露线缆，对冷却水管进行填充灌浆密实。
7 混凝土原材料的要求
选用低热水泥是降低混凝土内部绝热温升重要手段;可在混凝土内掺入适量的混合材料，如粉煤灰、矿粉;添加具有减水缓凝、微膨胀的外加剂，混凝土早期产生适度膨胀，在钢筋、邻位混凝土的约束下转变为预压应力，能补偿混凝土的自生体积收缩变形和混凝土温缩变形。
8 施工质量与安全控制
8.1冷却水管不得漏水。混凝土下料入仓不得损坏冷却水管。
8.2振捣混凝土不得触及温度传感器，并保护好电缆引线。
8.3严格控制骨料的含泥量，加强计量控制。
8.4混凝土输送泵管覆盖降温，磨损严重的及时更换，泵管出口正前方严禁站人。
9 工程效果
实施大体积混凝土温度自动监测控制，可缩短工期，工程提前发挥效益，且社会效益显著。
某水闸闸墩厚1.4m，底板厚1.6m，混凝土强度等级C25。该工程2008年11月开工，混凝土浇筑时间集中在2009年3～6月份，采用大体积混凝土温度自动监测技术。项目竣工验收前经检查未发现裂缝，质量达到优良标准
参考文献：
【1】GB50496-2009，《大体积混凝土施工规范》【S】.北京：中国计划出版社，2009.
【2】GB50666-2011，《混凝土结构工程施工规范》【S】.北京：中国建筑出版社，2011.
【3】JGJ/T10-2011，《混凝土泵送施工技术规范》【S】.北京：中国建筑出版社，2011.