某基础底板大体积混凝土温度监控技术研究

(上海市闵行区建设工程质量监督站，上海 201100)

1 概述

上海虹桥商务区是继2010年上海世博会之后的城市重点发展区域。建成后，将形成以总部经济、贸易机构、经济组织、商务办公为主体业态，会议、会展为功能业态，酒店、商业、零售、文化娱乐为配套业态的产业格局。虹桥商务区08号地块D23街坊工程，由多栋地上8层～9层、地下3层的商办楼组成，为商务区首个开工的工地，其顺利完工将为商务区其余地块施工提供良好的指导作用，其重要性自然不言而喻。

该工程基坑面积41300 m2，开挖深度达17 m，目前，已完成基础底板的浇筑工作。由于地基持力层土质较差，故设计采用厚度为0.65 m ～1.2 m 基础底板、1.6 m ～1.8 m 承台，属于大体积混凝土结构［1］。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，易产生表面裂缝甚至贯通裂缝，会带来极大质量隐患。影响大体积混凝土裂缝产生的原因有很多，最主要的是温度的影响，包括:混凝土入模温度、混凝土表面和内部的温差，混凝土表面与环境温差和混凝土温降速率等。

该地板浇筑正值夏季，环境温度较高，因此有必要对基础底板混凝土施工养护阶段的温度及温差实施全程监测，并据此采取相应的保温养护措施。

2 监测方案

2.1 监测目的及对工程的指导作用

通过对混凝土温度的监测，防止混凝土养护过程中由于内外温差过大产生有害裂缝，甚至贯穿裂缝。

通过对基础底板混凝土施工养护阶段的温度及温差实施全程监测，来确定需采取的保温养护措施，包括何时采取、何时撤销保温措施，采取的养护措施是否有效，从而把温差控制在许可的范围内，以保证工程质量。

2.2 监测判定标准

根据相关标准［2，3］及工程经验，制定以下标准，以判断养护措施是否行之有效。

1)混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不应大于50℃;

2)混凝土浇筑体的中心与表面温差不大于25℃;

3)混凝土浇筑体的温降速率不大于2.0℃/d;

4)混凝土浇筑体表面与环境温差不大于20℃。

2.3 监测设备

监测设备采用大体积混凝土电脑测温系统，包括:计算机、计算机监测软件、数据适配器、电源系统、数据及电源传输线、现场数据采集器、传感器等。整个监测过程由电脑自动采集数据，即时储存到数据库中，并实时动态在电脑屏幕显示各个测温点温度变化曲线。通过设置监测报警值，对监测过程中可能出现的保水、散热不到位的情况进行及时处理。

结合本工地情况，监测时间间隔设置为10 min，监测温差报警值设置为23℃。

2.4 监测点布置

在1.2 m厚基础底板内垂直埋设27根测温支架，在1.6 m厚承台处垂直埋设6根测温支架，在1.8 m厚承台处垂直埋设1根测温支架，共计34根，见图1。每根支架上均设3支温度测试元件，总数为99支。支架最下端的温度测试元件距离基础底板底面5 cm，支架最上端的温度测试元件距离基础底板顶面5 cm，用于测混凝土表层温度，见图2。

图2 监测点布置示意图（单位：cm）

图1 基础底板温度支架分布图

2.5 现场采用的养护措施

养护的目的是为了保持适宜的温度和湿度，控制混凝土的内外温差，防止混凝土在强度增高过程中产生裂缝，本例采用外部养护和内部养护相结合，养护时间不少于14 d。

外部养护:

终凝时，在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜、两层麻袋，搭接宽度不少于10 cm，下设软管扎孔排水养护混凝土，使混凝土表面有一个湿润的环境。当昼夜温差大时，夜间在混凝土表面覆盖一层保温板，防止表面水分蒸发吸收热量致使温度降低过快，造成较大内外温差。

内部养护:

在混凝土中心位置通入冷却循环水，将混凝土内大量热量通过循环水带出，以便加快混凝土内部热量的散发，见图3。冷却管采用钢管，若与钢筋相碰，可适当改变冷却管形式。循环水冷却系统，在浇筑时便启动，在冷却管中连续通水冷却，并对进出口水温和混凝土测温孔内温度即时监控，以保证进水水温与混凝土内部温度差小于20℃，冷却管内进、出水温差小于10℃，进水与出水温差控制在3℃以内。当混凝土内外温差在一定时间内始终低于25℃时，停止循环水。冷却管停水后，仍需保持观测，若温度过高或温差较大，则仍需继续通水，努力做到大体积混凝土均匀的温度。

图3 混凝土内冷凝管布置图

图4 厚度为1.8 m底板测温点测温曲线（区域6）

图5 厚度为1.6 m底板测温点测温曲线（区域5）

3 现场温度数据分析

分别对厚度为1.2 m，1.6 m和1.8 m处大体积混凝土测温点的温度数据进行分析，并绘制测温点温度的时间历程曲线和中心与表面的温差曲线(见图4～图6)，得出以下结论:

1)本工程大体积混凝土安排在6月份浇筑，6区厚1.8 m，浇筑日期为6月15日，最高气温27℃，最低气温23℃;5区厚1.6 m，浇筑日期为6月12日，最高气温23℃，最低气温23℃;10区厚1.2 m，浇筑日期为6月4日，最高气温25℃，最低气温21℃。浇筑时的入模温度高于环境温度。由图4可以看出，混凝土中心最高温度，1.8 m 厚底板为71.6 ℃，1.6 m 厚底板为 69 ℃，1.2 m 厚底板为59.4℃，其与入模温度温差均远小于50℃，满足施工要求。

2)混凝土中心与表面的温差，1.8 m厚底板为24.7℃，1.6 m厚底板为22.4℃，1.2 m厚底板为17.5℃，均小于25℃，满足施工要求。

图6 厚度为1.2 m底板测温点测温曲线（区域10）

3)混凝土浇筑体约在第4天开始降温，温降速率开始较大，后逐渐减小。

4)由于环境温度一直发生变化，且昼夜不同，以浇筑当日的最低温度计算，混凝土浇筑体表面与环境温差:1.2 m厚的基础底板，约在第2天达到最大值22.6℃，到第3天降低到20℃以下;1.6 m厚的基础底板，约在第2天达到最大值25.3℃，到第3天降低到20℃以下;1.8 m厚的基础底板，约在第1天达到最大值25.9℃，到第4天降低到20℃以下。且厚度越大的底板，水泥水化热速率越快。

监测结果表明，现场采用的大体积混凝土施工和养护方法，能将混凝土在凝结过程中的温度变化控制在有效范围内，可最大程度地预防混凝土裂缝的产生。

目前，该基础底板已基本达到养护期，通过目测未发现有影响结构质量的表面裂缝和贯穿性裂缝，采用超声波探测，未发现有内部裂缝。

4 结语

通过专业的测温技术手段，对底板混凝土施工和养护阶段的温度、温差进行监测，配合施工单位及时掌握温度变化情况，并及时采取措施，控制温差，不仅可以为底板混凝土的施工和保温养护提供科学依据，而且可以根据温度、温差的监测情况，为工程质量的评定提供技术依据。

［1］上海建工集团.上海虹桥商务区核心区08地块D23街坊城市综合体地下工程基础底板施工方案［Z］.

［2］GB 50496，大体积混凝土施工规范［S］.

［3］DGJ 08-11，地基基础设计规范［S］.