毛振龍, 吳源華, 張際斌, 梁云東
(1.中鋁國(guó)際天津建設(shè)有限公司,天津 300308;2.中冶建筑研究總院有限公司,北京 100088)
混凝土在澆筑完成后會(huì)產(chǎn)生大量水化熱,由于承臺(tái)尺寸較大,內(nèi)部熱量無(wú)法均勻向周圍環(huán)境散發(fā),且混凝土為熱的不良導(dǎo)體,外側(cè)散熱較快溫度較低,內(nèi)側(cè)散熱較慢溫度較高,在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不均勻的溫度場(chǎng),外側(cè)與內(nèi)側(cè)混凝土相互約束,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力[1]。當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土相應(yīng)齡期的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土將會(huì)開裂,而由于裂縫的存在,將導(dǎo)致大體積混凝土的承載能力、防水性能及耐久性能降低,影響結(jié)構(gòu)安全。
目前大體積混凝土的溫控措施有多種[2,3],如在保證混凝土強(qiáng)度的前提下,減少水泥用量;降低混凝土的入模溫度和環(huán)境溫度;跳倉(cāng)法施工和冷卻水管降溫法等。采用冷卻水管降溫是針對(duì)體量較為集中的大體積混凝土塊體的主要溫控防裂措施之一,它能減小混凝土的里表溫差,有效削減混凝土最高溫升值,降低混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。但是采用冷卻水降溫的方法還有許多待完善的地方:如現(xiàn)場(chǎng)常用的通水溫控系統(tǒng)相對(duì)粗放,精度較低,冷卻水的流量、進(jìn)出口水溫的準(zhǔn)確性不高,采集間隔時(shí)間長(zhǎng),數(shù)據(jù)采集受人為主觀因素影響較大,缺乏精細(xì)化管理等[4-6]。文中以呂梁新城體育中心項(xiàng)目體育場(chǎng)工程的承臺(tái)為研究對(duì)象,利用Midas/FEA有限元軟件進(jìn)行施工仿真分析,在關(guān)鍵部位布設(shè)溫度和應(yīng)變傳感器,實(shí)時(shí)反映混凝土的當(dāng)前溫度和應(yīng)變狀態(tài),在混凝土澆筑和澆筑后養(yǎng)護(hù)(惡劣天氣)過(guò)程中指導(dǎo)保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作。
呂梁市新城體育中心項(xiàng)目體育場(chǎng)拱腳基礎(chǔ)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,抗?jié)B等級(jí)為P6,平面尺寸25.2m×25.2m,承臺(tái)高10m,其中一步臺(tái)高2.235m,二步臺(tái)高7.765m。監(jiān)控的大體積混凝土為基礎(chǔ)承臺(tái)二步臺(tái)見圖1。
圖1 體育場(chǎng)屋蓋軸測(cè)圖
基礎(chǔ)承臺(tái)二步臺(tái)冷卻水管采用導(dǎo)熱性能良好的鋼管,鋼管管徑為φ48×3.5mm。沿厚度方向總共布設(shè)4 層,高度分別為 1.2、3.1、4.8、6.6m,每層冷卻管平面呈弓字形布設(shè),最外排的冷卻管與混凝土邊緣的距離為1.5m,管間距為1.5m;每層冷卻水管設(shè)置2個(gè)單獨(dú)回路,冷卻水從承臺(tái)中間流入,承臺(tái)側(cè)面流出見圖2。
圖2 冷卻水管布設(shè)圖
現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫耍O(jiān)控人員從云端下載數(shù)據(jù),進(jìn)行實(shí)時(shí)查看和分析數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控。溫度和應(yīng)變?cè)O(shè)置預(yù)警值和行動(dòng)值,在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,一旦溫度或應(yīng)變出現(xiàn)監(jiān)控值超過(guò)預(yù)警值,則密切關(guān)注數(shù)據(jù)變化發(fā)展情況,超過(guò)行動(dòng)值時(shí)則現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)情況立即采取應(yīng)對(duì)調(diào)控措施。
溫度測(cè)量傳感器選用HCT-100型鉑電阻溫度傳感器,該傳感器具有精度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),其測(cè)試范圍在-20~150℃,測(cè)試精度為0.3℃。
在承臺(tái)平面內(nèi)以1/4結(jié)構(gòu)對(duì)稱為原則進(jìn)行溫度測(cè)位布設(shè),沿長(zhǎng)度和寬度方向每間隔4.2m設(shè)置一個(gè)測(cè)位點(diǎn),總共7個(gè)測(cè)位點(diǎn)。每個(gè)測(cè)位上沿高度方向布設(shè)7個(gè)溫度測(cè)點(diǎn),以承臺(tái)底部為0點(diǎn),其標(biāo)高分別為0.1、1.2、3.1、3.9、4.8、6.6、7.7m。冷卻水管附近溫度傳感器布設(shè)見表1。
表1 冷卻水管附近溫度傳感器列表cm
大體積混凝土的溫度應(yīng)力監(jiān)測(cè)選擇YJ-4200M型振弦傳感器,其應(yīng)變測(cè)試范圍為±2000με,測(cè)試精度為0.5με,正常工作溫度環(huán)境范圍:-20~200℃。應(yīng)變傳感器沿長(zhǎng)度和寬度方向布設(shè):每條邊的1/4、1/2、3/4以及結(jié)構(gòu)平面中心位置,沿承臺(tái)高度方向布設(shè):底部(標(biāo)高0.1m)、中間層(標(biāo)高3.9m),頂部(標(biāo)高 7.7m)和冷卻水管附近布設(shè)傳感器。
假定混凝土為均勻的、各向同性的固體,將熱流量用泰勒級(jí)數(shù)展開并取前兩項(xiàng)。由熱量的平衡原理可知,從環(huán)境輸入的凈熱量與內(nèi)部釋放水化熱之和必須等混凝土溫度升高所吸收的熱量,得到如下熱傳導(dǎo)方程:
式中,T為溫度;a為導(dǎo)溫系數(shù);x、y和z為空間坐標(biāo)軸的3個(gè)方向;θ為混凝土的絕熱溫升;τ為時(shí)間。
熱傳導(dǎo)方程(1)建立了物體的溫度與時(shí)間、空間的關(guān)系,但方程的解有無(wú)窮多個(gè),為了確定所需的溫度場(chǎng),還必須知道初始條件(混凝土表面與周圍介質(zhì)之間溫度相互作用條件)和邊界條件(混凝土表面與周圍介質(zhì)之間溫度相互作用的規(guī)律)。在大多數(shù)情況下,初始瞬時(shí)溫度分布可以看作是一個(gè)常數(shù),即當(dāng)τ=0時(shí):
當(dāng)混凝土表面溫度T是時(shí)間的已知函數(shù)時(shí),混凝土與水接觸時(shí),表面溫度等于已知的水溫,滿足第一類邊界條件;當(dāng)混凝土表面溫度T是時(shí)間的已知函數(shù)時(shí),若表面是絕熱的,則滿足第二類邊界條件;當(dāng)混凝土表面與空氣接觸時(shí),若經(jīng)過(guò)混凝土表面的熱流量與混凝土表面溫度T和氣溫Ta之差成正比,則滿足第三類邊界條件:
式中,β為表面放熱系數(shù);n為表面外法線方向;Ta為環(huán)境溫度。
在溫度場(chǎng)計(jì)算中,將水泥水化熱完全轉(zhuǎn)化為絕熱溫升時(shí)的溫升值,作為有限元計(jì)算程序中混凝土節(jié)點(diǎn)的熱源。
式中,θ(t)為混凝土絕熱溫升值;θ0為最大溫升值;m為水化反應(yīng)系數(shù);t為混凝土齡期。文中根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得絕熱溫升值為49.2℃,系數(shù)m值根據(jù)不同的混凝土入模溫度取值不一樣(入模溫度30℃,m取值為1.422)。
混凝土中預(yù)先埋設(shè)冷卻水管,利用水管里的冷卻水與水管表面之間的溫差進(jìn)行熱交換,通過(guò)熱傳導(dǎo)來(lái)降低混凝土的溫度。冷卻水和水管道之間的熱流量qconv滿足以下方程[8]:
式中,hp為管道的對(duì)流系數(shù);As為管道的表面積;Ts,j為管道表面溫度;Ts,o為冷卻水溫度;Tm,j為管道入水口水溫;Tm,o為管道出水口水溫。
3.4.1 混凝土配合比
單方混凝土原材料用量:水泥271kg,礦粉104kg,粉煤灰42kg,水 171kg,砂石1852kg,外加劑9.6kg。
3.4.2 彈性模量
混凝土各齡期彈性模量進(jìn)行如下推算:
式中,β為混凝土中摻合料對(duì)彈性模量修正系數(shù);φ為系數(shù);E0為混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下齡期為28d時(shí)的彈性模量。
3.4.3 混凝土熱力學(xué)及冷卻水管參數(shù)
混凝土熱力學(xué)特性參數(shù)取值如下:密度2450kg/m3,比熱容50kJ·g/(kN·℃-1),導(dǎo)熱系數(shù)10.44kJ/(m·hr·℃-1),熱膨脹系數(shù)1×10-5/℃,泊松比0.2。
冷卻水管特性參數(shù)取值:水管直徑50mm,壁厚1.5mm,對(duì)流系數(shù)371.667W/(m2·℃),比熱426.241kJ·g/(kN·℃-1),流量5m3/hr,入口溫度30℃。
3.4.4 環(huán)境溫度
現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)養(yǎng)護(hù)防風(fēng)防雨大棚保證混凝土在養(yǎng)護(hù)期間處于一個(gè)可控的溫度和濕度環(huán)境,棚內(nèi)環(huán)境平均溫度取為30℃,按照正弦規(guī)律分配每日各時(shí)刻溫度值,晝夜溫度波動(dòng)幅度為±10℃見圖3。
圖3 環(huán)境溫度變化
混凝土表面向保溫介質(zhì)傳熱的總傳熱系數(shù)(不考慮保溫層的熱容量),可按式(7)計(jì)算:
式中,βs為總傳熱系數(shù),W/m2·K;Rs為保溫層總熱阻,m2·K/W。
式中,δi為第 i層保溫材料厚度,m;λi為第 i層保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·K);βμ為固體在空氣中的熱傳導(dǎo)系數(shù),W/(m2·K)。
根據(jù)混凝土保溫方案,混凝土上表面覆蓋2層30mm的礦棉被進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),計(jì)算βs值為2.37W/(m2·K);混凝土側(cè)面帶模養(yǎng)護(hù),模板外覆蓋2層30mm礦棉被進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),計(jì)算βs值為2.05W/(m2·K)。
根據(jù)工程情況,為考慮混凝土一步臺(tái)、墊層和基巖散熱條件以及基巖和墊層對(duì)混凝土約束條件,有限元模型采用混凝土、墊層與基巖共同建模,基巖厚度取為5m,基巖5m以下約束空間三方向位移見圖4?;炷羵?cè)模與空氣的對(duì)流系數(shù)8.676kJ/(m2·h·℃),混凝土頂面保溫層與空氣的對(duì)流系數(shù)4.435kJ/(m2·h·℃),基巖5m以下處溫度取為恒溫20℃。
圖4 混凝土承臺(tái)1/4三維有限元對(duì)稱模型
在進(jìn)行水管冷卻分析時(shí),假設(shè)混凝土各向同性,因搭棚故不考慮太陽(yáng)輻射對(duì)混凝土溫度場(chǎng)的影響。采用有限元軟件Midas/FEA,建立承臺(tái)空間模型,承臺(tái)尺寸為25.2m(長(zhǎng))×25.2m(寬)×7.765m(高)??紤]分層澆筑施工過(guò)程,根據(jù)對(duì)稱性原則,取整體模型的1/4進(jìn)行計(jì)算。
如圖5所示,由于篇幅限制,選擇部分時(shí)間的溫度云圖顯示,選擇時(shí)間為 0.25、3、7、28d,圖中括號(hào)為混凝土內(nèi)部最高溫度值。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,承臺(tái)內(nèi)部最高溫度為77.2℃(入模溫度30℃),溫升峰值47.2℃,峰值出現(xiàn)時(shí)間在開始澆筑后的72h。
圖5 水化熱溫度計(jì)算
如圖6所示,可以看出6#測(cè)位的最大值發(fā)生在6-4的位置,即該測(cè)位的中心位置,最大溫度值為74.38℃,底層的6-1溫度最低,頂層的6-7溫度次之,該位置里表溫差最大值為20.4℃。
圖6 6#測(cè)位水化熱溫度計(jì)算值
如圖7所示,冷卻水管出水口溫度要比入水口溫度高,其差值為正值,水溫沿著水管流向溫度增高,水管可以帶走一部分熱量;從圖形上看溫差值最大的發(fā)生在72h,其數(shù)值為4.19℃。72h時(shí)正是混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí),冷卻水管的入水口溫度恒為30℃,側(cè)面說(shuō)明溫差越大,帶走的熱量就會(huì)越多。
圖7 單層冷卻水管出水口溫度與入水口溫度之差計(jì)算值
如圖8可以看出,同時(shí)刻內(nèi),冷卻水管周圍50cm范圍內(nèi)混凝土溫差最大值為35.01℃,超出規(guī)范的規(guī)定,因此需要在通冷卻水時(shí)嚴(yán)格控制入水口的溫度。
圖8 冷卻水管周圍溫度分布計(jì)算值
如圖 9 所示,選擇時(shí)間為 0.25、3、7、28d 的應(yīng)力結(jié)果,應(yīng)力為水平方向SYY方向,括號(hào)內(nèi)部為最大應(yīng)力值。觀察應(yīng)力計(jì)算結(jié)果時(shí),在冷卻水管周圍有部分應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉應(yīng)力,因此在現(xiàn)場(chǎng)需注意冷卻水的溫度,以避免混凝土開裂。
圖9 承臺(tái)混凝土水化熱應(yīng)力計(jì)算
如圖10所示,冷卻水管周圍混凝土的應(yīng)力水平部分時(shí)間超過(guò)了其允許應(yīng)力水平(澆筑完成后7d內(nèi)),代表混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)極大,導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的原因就是冷卻水的入口溫度,實(shí)際開展溫控工作時(shí),可通過(guò)升高入水溫度降低開裂風(fēng)險(xiǎn)。
圖10 冷卻水管周圍混凝土應(yīng)力與允許應(yīng)力計(jì)算
承臺(tái)混凝土采用薄層連續(xù)澆筑,每層厚度控制在400mm以內(nèi)?;炷劣昧考s為5000m3,澆筑時(shí)采用2個(gè)混凝土泵車,歷時(shí)50h澆筑完成。在混凝土收面過(guò)程中,覆蓋一層塑料薄膜,以保證混凝土中水化反應(yīng)用水。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中隔天觀察表面養(yǎng)護(hù)水的散失情況,如有散失較快混凝土表面發(fā)白位置,則進(jìn)行局部或整體表面補(bǔ)水作業(yè),根據(jù)混凝土溫度選擇補(bǔ)給用水的溫度,避免對(duì)混凝土造成“冷激”。承臺(tái)頂面覆蓋2層1cm厚的棉被,側(cè)面覆蓋2層1cm厚的棉被,外框設(shè)置防風(fēng)、防雨棚,用于主動(dòng)控制承臺(tái)降溫速率,預(yù)防惡劣天氣突然降溫導(dǎo)致混凝土開裂。溫度和應(yīng)變監(jiān)測(cè)從混凝土澆筑前開始,齡期為40d時(shí)結(jié)束,數(shù)據(jù)采集頻率為10min/次。
因項(xiàng)目作業(yè)面小,各層澆筑時(shí)間較長(zhǎng),如圖11所示,先澆筑的底層混凝土最早達(dá)到最高溫度,隨后各層混凝土依次達(dá)到最高溫度,且最高溫度的間隔時(shí)間正好是混凝土的入模時(shí)間差。從數(shù)值上看,中間測(cè)點(diǎn)位置的入模溫度29.6℃,該測(cè)點(diǎn)最高溫度79.3℃,實(shí)測(cè)溫升值49.7℃,到達(dá)溫升峰值時(shí)間為72.2h。
圖11 6#測(cè)位溫度監(jiān)測(cè)曲線
如圖12所示冷卻水管周圍溫度場(chǎng)分布,根據(jù)距離冷卻水管近遠(yuǎn),溫度由低到高,呈梯度分布。
圖12 冷卻水管周圍溫度分布實(shí)測(cè)
由表1可知,傳感器-1與冷卻水管是緊貼著的,可以認(rèn)為傳感器-1的溫度值與冷卻水的溫度值相同。由表2可以看出,混凝土澆筑完成后36h時(shí),傳感器-1與傳感器-6的溫差最大,最大值為23.9℃,隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的推移,溫差值逐步減小,到760h后溫差值減小到0.8℃。
表2 冷卻水管周圍實(shí)測(cè)溫度值
如圖13所示,混凝土在澆筑前期,由于混凝土的水化熱、外約束條件和施工荷載綜合在一起,應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜,應(yīng)力波動(dòng)幅度和頻率比較大。隨著時(shí)間軸往后推移,在養(yǎng)護(hù)階段,混凝土的應(yīng)力隨晝夜溫度變化呈規(guī)律性波動(dòng)。4個(gè)測(cè)點(diǎn)的最終狀態(tài)為受壓,混凝土不會(huì)開裂,這與混凝土拆除模版后觀察的結(jié)果一致。
圖13 混凝土S1~S4測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試曲線
如圖14所示,矩形框線為冷卻水入口處溫度實(shí)測(cè)曲線,通過(guò)實(shí)時(shí)控制,入口水溫與混凝土內(nèi)部最高溫度相差在25℃以內(nèi)。時(shí)程曲線與混凝土的熱釋放曲線相似。在混凝土入模后,強(qiáng)度未形成前,混凝土呈塑性狀態(tài),可適當(dāng)降低入口處冷卻水的溫度以帶走更多熱量。
圖14 入水口溫度實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比
如圖15所示,承臺(tái)混凝土表面的實(shí)測(cè)溫度比理論溫度要高一些,說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)的保溫方法和措施比較合適。由圖中實(shí)測(cè)曲線可以看出,在澆筑完成后的200h,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整保溫措施,表面降溫速率得到有效控制。在澆筑完成240h~650h時(shí),實(shí)測(cè)值與理論值稍有偏差,是因?yàn)閰瘟寒?dāng)?shù)貢円箿夭畋容^大,雨水較多,通過(guò)減少保溫使得降溫速率變快的措施實(shí)現(xiàn)比較困難。在此期間,保溫措施一直延續(xù)前期的,未做改動(dòng)。
圖15 混凝土表面溫度理論與實(shí)測(cè)對(duì)比
從圖16中的數(shù)據(jù)可以看出,承臺(tái)最高溫度理論計(jì)算值是77.2℃,絕熱溫升值為47.2℃,歷時(shí)72h;而承臺(tái)最高溫度實(shí)測(cè)值為79.3℃,絕熱溫升值為49.7℃,歷時(shí)72.2h。實(shí)測(cè)最高溫度值比理論計(jì)算值高2.1℃,絕熱溫升值超過(guò)理論值?;炷林行臏囟葘?shí)測(cè)值比理論值大,分析其原因有三個(gè):第一,受現(xiàn)場(chǎng)條件約束,混凝土澆筑速度較慢,在中間層混凝土澆筑時(shí),底層混凝土已進(jìn)入快速放熱階段(從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)上看,中心層澆筑時(shí),底層混凝土的溫度值為53.2℃),底層混凝土的熱量傳遞給中心層的混凝土;第二,澆筑時(shí)間正值夏季,結(jié)構(gòu)的澆筑持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng),周圍環(huán)境(太陽(yáng)直射)傳遞熱量到鋼筋和混凝土上,此部分熱量計(jì)算時(shí)未做考慮;第三,冷卻水的溫度理論取值和實(shí)際情況有差別,理論取值造成的溫差較大,帶走的熱量比較多,冷卻水的作用更明顯。
圖16 混凝土中心溫度理論與實(shí)測(cè)對(duì)比
如圖17所示,冷卻水管附近的理論計(jì)算應(yīng)力曲線,由于未考慮動(dòng)態(tài)調(diào)整入水口水溫,因此在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中由于冷卻水作用產(chǎn)生了最大4.76MPa的拉應(yīng)力,即混凝土存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。而在實(shí)際溫控實(shí)施過(guò)程中,如圖中實(shí)測(cè)曲線,調(diào)控了入口處水溫,冷卻水管周圍混凝土應(yīng)力狀態(tài)由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力,確保了混凝土在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不因采用了冷卻水管降溫措施而導(dǎo)致開裂。
圖17 冷卻水管周圍應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比
由于環(huán)境溫度較高(澆筑時(shí)期為8月份),控制混凝土水化熱的各個(gè)環(huán)節(jié)十分必要,確保承臺(tái)的施工質(zhì)量。呂梁新建體育場(chǎng)的承臺(tái)采取以下水化熱溫控措施。
承臺(tái)分一步、二步澆筑,水泥摻入粉煤灰、礦渣粉,減少水泥用量,達(dá)到降低施工過(guò)程水化熱的效果。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和優(yōu)化研究,確定了混凝土配合比,以保證在滿足混凝土強(qiáng)度等級(jí)和工作性要求的前提下,降低水泥用量。
為了降低混凝土的最高溫升值,采用了控制承臺(tái)混凝土入模溫度的方法。通過(guò)控制原材料的溫度來(lái)控制混凝土的入模溫度是比較可行的辦法,如加冰塊降低混凝土攪拌用水的溫度,控制水的溫度在4℃左右;用遮陽(yáng)布覆蓋石子、砂子,降低原材料由于太陽(yáng)直射而引起的溫度升高;用灑水車對(duì)水泥罐進(jìn)行降溫等措施。
承臺(tái)通過(guò)布置4層冷卻水管來(lái)降低其內(nèi)部的溫度?;炷粮采w冷卻水管后,開始通冷卻水,在混凝土強(qiáng)度形成前,入口處水的溫度很低,讓冷卻水在前期帶走更多熱量,在混凝土強(qiáng)度形成后,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制入口處冷卻水的水溫與混凝土內(nèi)部最高溫度之差小于25℃,冷卻水的流速通過(guò)流量計(jì)控制在0.6~1.0m/s之間。以監(jiān)控溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)為依據(jù),現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作,確保混凝土施工質(zhì)量。
在承臺(tái)混凝土澆筑之前,將保溫防風(fēng)棚搭設(shè)完成,其目的用于主動(dòng)控制承臺(tái)的降溫速率。在混凝土收面過(guò)程中,覆蓋一層塑料薄膜,以保證混凝土中水化反應(yīng)用水充足,在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中隔天觀察表面養(yǎng)護(hù)水的蒸發(fā)情況,如遇到蒸發(fā)過(guò)快的時(shí)候,根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度,決定補(bǔ)給用水的溫度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)減少或增加覆蓋保溫層的厚度,使得降溫速率在有效控制范圍內(nèi)。
利用有限元軟件midas/FEA對(duì)呂梁市新建體育場(chǎng)承臺(tái)大體積混凝土的溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,在關(guān)鍵部位布設(shè)溫度和應(yīng)變傳感器,實(shí)時(shí)反映混凝土的當(dāng)前溫度和應(yīng)變,在平時(shí)養(yǎng)護(hù)和惡劣天氣里指導(dǎo)了保溫養(yǎng)護(hù)工作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明,冷卻水能夠有效地控制大體積混凝土在施工過(guò)程中的溫度及溫度應(yīng)力。具體結(jié)論如下:
(1) 制定針對(duì)大體積混凝土施工和養(yǎng)護(hù)的工藝流程,在澆筑前充分做好技術(shù)交底工作,嚴(yán)格按照溫控措施的要求進(jìn)行,以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為控制措施的依據(jù);相同性質(zhì)位置養(yǎng)護(hù)措施要保證一致,以使溫控?cái)?shù)據(jù)具有代表性,同時(shí)根據(jù)監(jiān)控結(jié)果及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。
(2) 在高溫高濕環(huán)境下,對(duì)承臺(tái)采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)(第一層塑料薄膜、第二層土工布、第三層塑料薄膜,此三層為保濕鎖水養(yǎng)護(hù)措施),動(dòng)態(tài)調(diào)整2層保溫措施。澆筑完成后的14d內(nèi),隔天噴灑養(yǎng)護(hù)用水,養(yǎng)護(hù)用水的溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度差值小于25℃,可以將混凝土降溫階段的溫差和降溫速率控制在合理范圍內(nèi)。
(3) 冷卻水管降溫效果明顯,制定冷卻降溫水罐巡視制度,及時(shí)控制進(jìn)、出水口的溫度,以及進(jìn)水口溫度與混凝土內(nèi)部最高溫差不大于25℃,同時(shí)滿足里表溫差和降溫速率符合規(guī)范要求,可以有效帶走熱量。
(4) 在控制溫度指標(biāo)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求下,冷卻水管周圍的混凝土發(fā)生裂縫的概率很低。