有效监测和控制混凝土内部温度,可从监测点布置、监测设备选用、数据采集与分析,以及控制温升、减小里表温差、控制降温速率等方面入手,以下是详细介绍:
监测方面
监测点布置
全面性:在大体积混凝土结构中,监测点应均匀分布,涵盖结构的各个关键部位。例如对于长方体形状的基础底板,在长度、宽度和高度方向上都应合理布置监测点。一般沿长度方向每隔
5 - 10m 设置一个监测点,沿宽度方向每隔 3 - 5m 设置一个,在高度方向上根据混凝土厚度分层设置,如每 1 - 2m 设置一层。
重点部位:对于结构中容易产生温度应力集中的部位,如墙与底板交接处、柱脚等,应增加监测点的数量。以某高层建筑的基础底板与剪力墙交接处为例,在该区域沿交接缝方向每隔 2 - 3m 就设置一个监测点,以准确掌握该部位的温度变化情况。
监测设备选用
温度传感器:常用的有热电偶和热电阻温度传感器。热电偶具有测量范围广、精度较高的特点,适用于不同温度条件下的混凝土温度监测;热电阻温度传感器则具有稳定性好、线性度高的优点。在选择时,应根据工程的具体要求和监测精度进行选择。例如在一些对温度监测精度要求较高的大型桥梁工程中,选用精度为±0.1℃的热电偶温度传感器。
数据采集系统:数据采集系统应具备实时采集、存储和分析数据的功能。它可以与温度传感器连接,将传感器采集到的温度数据及时传输到计算机中进行处理。一些先进的数据采集系统还可以实现远程监控,方便工程管理人员随时掌握混凝土内部的温度变化情况。
数据采集与分析
采集频率:在混凝土浇筑初期,由于水化热释放较快,温度变化剧烈,数据采集频率应较高,一般每隔 1 - 2h 采集一次数据;随着混凝土硬化过程的进行,温度变化逐渐趋于平稳,采集频率可以适当降低,每隔 3 - 4h 采集一次。
数据分析:对采集到的温度数据进行分析,绘制温度 - 时间曲线和温度梯度曲线。通过温度 -
时间曲线可以了解混凝土内部温度随时间的变化规律,判断温升和降温过程是否正常;通过温度梯度曲线可以分析混凝土内部不同位置的温度差异,评估里表温差是否在允许范围内。例如,当发现某部位的温度梯度超过规定值时,应及时采取措施进行调整。
控制方面
控制温升
选用低热水泥:低热水泥的水化热较低,能有效减少混凝土内部的温升。例如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,它们的水化热比普通硅酸盐水泥低 20% - 30%。在一些大型水利工程的大体积混凝土施工中,广泛采用低热水泥,使混凝土内部的最高温度明显降低。
掺入掺合料:掺入适量的粉煤灰、矿渣粉等掺合料可以降低水泥用量,从而减少水化热。粉煤灰的掺量一般控制在
15% - 30%,矿渣粉的掺量控制在 20% - 50%。以某高层建筑的基础工程为例,掺入 25%的粉煤灰后,混凝土内部的水化热降低了约
15%,温升得到了有效控制。
优化配合比:通过试验确定合理的混凝土配合比,在保证混凝土强度的前提下,尽量减少水泥用量。可以采用正交试验等方法,对不同配合比的混凝土进行性能测试,选择水化热低、性能优良的配合比。例如,经过优化后的配合比,水泥用量比原配合比减少了
10%,而混凝土的强度和耐久性仍能满足设计要求。
减小里表温差
表面保温:在混凝土表面采取保温措施,减少表面热量的散失,使混凝土内部和表面的温度差控制在规定范围内。一般规定里表温差不宜超过
25℃。常用的保温材料有塑料薄膜、草帘、岩棉被等。在冬季施工中,对于暴露在空气中的混凝土表面,覆盖两层草帘和一层塑料薄膜,能有效减小里表温差。
预埋冷却水管:对于大体积混凝土,可在混凝土内部预埋冷却水管,通过循环冷却水降低混凝土内部的温度。冷却水管的间距一般根据混凝土厚度和降温要求确定,通常为
1 - 1.5m。在某水电站大坝施工中,预埋直径为 50mm 的冷却水管,通过循环冷却水使混凝土内部的最高温度降低了 10 -
15℃,里表温差得到了有效控制。
控制降温速率
延长养护时间:适当延长混凝土的养护时间,使混凝土在缓慢的降温过程中完成硬化,避免降温速率过快导致裂缝产生。一般硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制的混凝土,养护时间不少于
7d;对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,养护时间不少于
14d。在夏季高温时,由于混凝土强度增长较快,但内部水分散失也快,应适当延长养护时间至 21d 左右。
分层分段拆除保温层:当混凝土需要拆除保温层时,应分层分段进行,避免一次性全部拆除导致混凝土表面温度急剧下降。例如,对于覆盖多层保温材料的混凝土,先拆除上层保温材料,观察一段时间后,待混凝土表面温度变化稳定,再拆除下层保温材料。