周予鵬
成都市優(yōu)立工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司,中國(guó)·四川 新津 617000
隨著大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,提升大體積混凝土施工質(zhì)量成為當(dāng)前建筑工程行業(yè)面臨的重要課題。大體積混凝土體型較大,一次性澆筑工程量較多,稍有不慎就很可能引起混凝土質(zhì)量問(wèn)題。此外,混凝土制作原料較多,水化過(guò)程釋放過(guò)多熱量導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度升高,致使內(nèi)外溫差過(guò)大,引起裂縫問(wèn)題等。基于此,要強(qiáng)化混凝土溫度測(cè)量技術(shù)研究,對(duì)其溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督,保障代大體積混凝土施工質(zhì)量。
大體積混凝土比較厚,其合成材料在發(fā)生水化作用時(shí),產(chǎn)生大量的熱量不能及時(shí)的排出,導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)外溫差較大,出現(xiàn)膨脹和收縮效應(yīng),致使其表面發(fā)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力超過(guò)其自身的承受力之后,其表面容易出現(xiàn)嚴(yán)重的溫差裂縫和穿透裂縫問(wèn)題。其中,在其硬化過(guò)程中,溫度降低,出現(xiàn)緊縮效應(yīng),當(dāng)其外部限制力超過(guò)其自身的抗拉能力時(shí),引發(fā)裂縫問(wèn)題。大體積混凝土的溫差大小于其具體類型、強(qiáng)度、水泥使用量、添加劑、模具溫度等息息相關(guān)[1]。掌握大體積混凝土溫度升降規(guī)律和影響因素,以及其溫度變化與環(huán)境溫度之間的內(nèi)在關(guān)系,可以采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施,對(duì)其溫差進(jìn)行有效控制,從而保障大體積混凝土施工的有效進(jìn)行。在施工前,應(yīng)做好各項(xiàng)施工前準(zhǔn)備工作,并與當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站聯(lián)系,掌握近期氣象情況。必要時(shí),應(yīng)增添相應(yīng)的技術(shù)措施,在冬期施工時(shí),尚應(yīng)符合中國(guó)現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家混凝土冬期施工的標(biāo)準(zhǔn)。因此,強(qiáng)化對(duì)大體積混凝土溫度測(cè)量技術(shù)的研究具有重要的實(shí)際意義。
在進(jìn)行具體的溫度測(cè)量時(shí),要選擇規(guī)范性的技術(shù)手段進(jìn)行測(cè)量,從而保障溫度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)性和科學(xué)性,要符合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。要結(jié)合大體積混凝土的具體大小、形態(tài)等,監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置,應(yīng)真實(shí)反映出混凝土澆注體內(nèi)最高溫升、里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度,需要把溫度測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)以上的垂直剖面上。為了提升溫度測(cè)量的代表性,要對(duì)該剖面進(jìn)行精心選擇,從而方便對(duì)垂直截面溫度的起伏變化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,提升溫度測(cè)量的有效性[2]。
此外,為了體現(xiàn)其最高溫度峰值的整體情況,需要保障兩個(gè)垂直剖面和中心位置進(jìn)行連接。但是,不同的建筑工程施工項(xiàng)目的大體積混凝土外形存在極大的差異性,通常難以精準(zhǔn)地找到其對(duì)其中心點(diǎn)。基于此,要對(duì)其基準(zhǔn)平面的厚度進(jìn)行全面、精準(zhǔn)地測(cè)量,并作為中心平面進(jìn)行使用,保障測(cè)量點(diǎn)表達(dá)性。結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)繪制溫度曲線,其具體形態(tài)一般為全貌輪廓或者是半輪廓形態(tài)。大多數(shù)的基礎(chǔ)項(xiàng)目使用的都是規(guī)則形態(tài),因此通過(guò)半輪廓曲線圖就可以對(duì)其全部的溫度變化情況進(jìn)行觀察。
為了提升溫度測(cè)量精準(zhǔn)性,要對(duì)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。通常情況下,按照施工條例要求,垂直溫度測(cè)量點(diǎn)和內(nèi)部溫度測(cè)量點(diǎn),并確保兩者處于周邊位置,并要在其外圍0.4~1cm的位置設(shè)置外圍測(cè)量點(diǎn);要保障垂直測(cè)量點(diǎn)和內(nèi)部位置測(cè)量點(diǎn)的對(duì)稱性,并其距離要在40cm之內(nèi),從而對(duì)其測(cè)量數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析,運(yùn)算其溫度差異[3]。如果大體積混凝土表面覆蓋有養(yǎng)護(hù)模,只需要測(cè)量覆蓋層底部溫度,也可以對(duì)模板與混凝土表面接觸的表層內(nèi)側(cè)溫度進(jìn)行測(cè)量,作為判斷混凝土表面溫度的依據(jù),觀察其溫度變化狀態(tài)。
在保護(hù)模板拆除之后,可以對(duì)基礎(chǔ)承臺(tái)表面0.4~1cm位置進(jìn)行溫度測(cè)量,作為判定混凝土表面溫度的依據(jù),并將其和環(huán)境溫度進(jìn)行對(duì)比分析,計(jì)算溫度差值,如果溫度差在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),就可以拆除覆蓋養(yǎng)護(hù)模,如果沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,需要繼續(xù)進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。環(huán)境溫度測(cè)量點(diǎn)不能和基礎(chǔ)承臺(tái)距離太近,以免其溫度受其影響。如果大體積混凝土的基礎(chǔ)后在1.6m或者是1.7m以下,不需要進(jìn)行溫度測(cè)量,可以結(jié)合絕熱溫升效應(yīng)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有效的預(yù)測(cè),從而發(fā)揮施工人員的工作經(jīng)驗(yàn),制定針對(duì)性的溫度控制策略。
大體積混凝土入模溫度標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合其容積大小而有所不同。如果混凝土容積較小,其在模板內(nèi)的流動(dòng)范圍比較小,不會(huì)受到外界環(huán)節(jié)太大的影響,在下一次澆筑之前對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量,可以獲得更有代表性入模溫度數(shù)值;容積較大的情況下,其在模板內(nèi)的流動(dòng)范圍比較大,并且容易受到外界環(huán)境的影響,導(dǎo)致其溫度起伏變化較大,特別是在冬季或者是夏季外界溫度較為異常的情況下,容易隨著環(huán)境溫度的高低出現(xiàn)降低或者升高變化。這種情況下對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量,獲得的溫度數(shù)值缺乏代表性[4]。針對(duì)這種情況,按照相關(guān)規(guī)定,把各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)初次澆筑覆蓋時(shí)的溫度作為其入模溫度標(biāo)準(zhǔn),既可以簡(jiǎn)化測(cè)量流程,也而能夠獲得更加連續(xù)性的溫度變化數(shù)值,對(duì)混凝土的入模初始溫度到最高溫度的變化情況進(jìn)行全過(guò)程測(cè)量和監(jiān)督。
在混凝土澆筑之前,需要對(duì)其入模溫度進(jìn)行測(cè)定,從而確定其溫度峰值、要對(duì)凝凝土測(cè)溫啟動(dòng)和完畢節(jié)點(diǎn)進(jìn)行明確。在澆筑之前測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)值代表得是其周邊溫度,初次澆筑之后的溫度是其入模溫度,把兩個(gè)溫度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析,其溫差數(shù)值就是混凝土升溫后的溫度額度。隨著混凝土澆筑施工的持續(xù)進(jìn)行,對(duì)其溫度變化進(jìn)行連續(xù)性測(cè)量,最后把最高溫度減去入模溫度之后獲得的溫差數(shù)值就是最大溫升額。當(dāng)這個(gè)溫差數(shù)值不高于25°C之后,才能把覆蓋養(yǎng)護(hù)措施拆除。拆除保溫覆蓋時(shí)混凝土澆筑體表面與大氣溫差不應(yīng)大于20℃,為了保障溫度測(cè)量的精準(zhǔn)性,綜合分析外界環(huán)境溫度變化對(duì)溫度測(cè)量的影響,當(dāng)溫差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之后還要對(duì)其進(jìn)行連續(xù)性的溫度測(cè)量,直到溫差數(shù)值穩(wěn)定在20℃以下,才能停止測(cè)溫工作。要注重結(jié)合具體情況,按照科學(xué)合理的測(cè)溫頻率對(duì)其進(jìn)行溫度測(cè)量,并把獲得的測(cè)量溫度數(shù)值進(jìn)行分析,編撰測(cè)量報(bào)告。其中,報(bào)告中要包含以下要素:溫度資料、相應(yīng)點(diǎn)位的估量溫差數(shù)據(jù)、溫差浮動(dòng)走向等[5]。此外,在特殊要求下,還需要在報(bào)告中制定針對(duì)性的溫度控制策略。
大體積混凝土在澆筑完成之后的第二天和第三天的溫度變化頻率較高,因此在這一時(shí)間段可以每4h測(cè)量一遍溫度;之后的時(shí)間可以每天12h測(cè)量一次溫度,從而對(duì)混凝土在白天和晚上的溫度差異進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)[6]。
混凝土制作原材料以及配合比對(duì)混凝土溫度變化具有直接性的影響,如表1所示。
表1 不同配合比下混凝土的溫度差異(°C)
從圖中可以看到,如果混凝土的強(qiáng)度相同,水泥品種、添加劑的使用等都會(huì)對(duì)其溫度變化產(chǎn)生直接性的影響。例如,高效緩凝減水劑對(duì)混凝土溫度變化具有一定的抑制作用[7]。因此,在進(jìn)行混凝土制作時(shí),可以通過(guò)對(duì)其原材料的使用以及配合比進(jìn)行調(diào)整,來(lái)達(dá)到控制混凝土溫度的目的。
用于大體積混凝土的水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)檢查水泥品種、代號(hào)、強(qiáng)度等級(jí)、包裝或散裝編號(hào)、出廠日期等,并應(yīng)對(duì)水泥的強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間、水化熱進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175《通用硅鹽酸水泥》的相關(guān)規(guī)定。
大體積混凝土的越厚,其材料在水化過(guò)程中釋放的熱量越多,且難以消散,引起內(nèi)外溫差過(guò)大,如表2所示?;诖耍Y(jié)合具體情況,盡量使用后澆帶的方式對(duì)其進(jìn)行分區(qū)澆筑,避免其內(nèi)在溫度升高過(guò)快引起的表面裂縫等問(wèn)題[8]。
表2 不同厚度的商住樓基礎(chǔ)承臺(tái)溫差情況
通常情況下,采取對(duì)混凝土表面進(jìn)行降溫或加溫的方式,避免其內(nèi)外溫差過(guò)大。其中主要的方式有覆蓋養(yǎng)護(hù)、蓄水養(yǎng)護(hù)、大棚封閉保溫、冷卻水降溫等方式。下面主要對(duì)覆蓋養(yǎng)護(hù)以及冷卻水降溫方式進(jìn)行分析。
通常情況下在混凝土表面覆蓋麻袋、塑料薄膜等方式,防止其表面溫度消散過(guò)快。結(jié)合外界溫度情況、混凝土厚度、面積大小等決定其覆蓋層數(shù)[9]。其優(yōu)勢(shì)是操作簡(jiǎn)單,比較靈活,可以根據(jù)混凝土表面溫度變化情況實(shí)時(shí)調(diào)整其覆蓋層數(shù),但是也在一定程度上抑制了中心溫度的降低速度,延誤工期。
這種方式主要是在混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋冷卻水管,澆筑完成之后,開(kāi)啟冷卻水對(duì)其進(jìn)行循環(huán)注水降溫[10]。該種方式可以促進(jìn)混凝土中心溫度快速下降,極大程度上節(jié)省了混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng);應(yīng)用操作較為靈活方便,可以通過(guò)對(duì)預(yù)埋水管的調(diào)節(jié),對(duì)冷卻水的流動(dòng)速度以及溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)在溫度的有效控制;可以通過(guò)對(duì)水溫的調(diào)節(jié),對(duì)溫差進(jìn)行合理控制,保障工程施工的有序進(jìn)行。
綜上所述,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)水平逐漸提升,對(duì)高層建筑需求越來(lái)越大,大體積混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得到極大的推廣。采取合適的技術(shù)手段對(duì)大體積混凝土的溫度進(jìn)行有效性測(cè)量,可以結(jié)合溫度變化采取針對(duì)性的溫度控制措施,把內(nèi)外溫差控制在規(guī)范性范圍之內(nèi),避免溫差過(guò)大引起的溫差應(yīng)力裂縫,保障大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。