同济本科大体积混凝土测温试验指导书文档格式.docx
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混凝土温升的热源是水泥水化热，选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使得混凝土减少升温。
例如：
施工大体积混凝土结构应优先选用325号、425号矿渣硅酸盐水泥，同标号的矿渣水泥和普通硅酸盐水泥相比，3d水化热可减少28%。
在结构施工过程中，由于结构设计的硬性规定极大的制约着材料的选择。
混凝土强度不可能因为考虑到施工工作性能的优劣而有所增减。
因此，在保证混凝土的强度的前提下，如何尽可能地减小水化热这个问题就显得尤其重要。
如：
表3-1所示的几项工程外墙厚度较大（400mm），墙体延长米也较长（185m、215m），水泥用量也较大（400kg/m3），但由于选用矿渣硅酸盐水泥，降低水化热，取得了一定的效果，均无出现严重裂缝。
部分地下室外墙（选用矿渣硅酸盐水泥）裂缝情况一览表表1-1
序号
工程名称
墙厚度（mm）
墙长度（m）
砼等级
水泥品种
及标号
水泥
用量（kg/m3）
裂缝
情况
1
申大南苑D座
220
84
C30S8
矿渣硅酸盐425
385
无
2
申银大厦2#楼
300
C30S6
3
上海网球场地下室
350
125
401
少量
4
文化娱乐中心（A）
400
184
384
5
文化娱乐中心（B）
215
390
（2）降低水泥用量
由于水泥水化热而导致的温度应力是地下室墙板这种大体积混凝土产生裂缝的主要原因。
混凝土的强度、抗渗等级越高，结构产生裂缝的概率也越高。
在地下室外墙施工中，除了在保证设计要求的条件下尽量降低混凝土的强度等级以减少水化热外，还应该充分利用混凝土的后期强度。
实验数据表明，每立方米的混凝土水泥用量每增减10kg，水泥水化热使混凝土的温度相对升降达1℃。
因此，控制混凝土的温升，降低温度应力，减小产生混凝土裂缝的可能性。
高层建筑的施工的工期一般都很长，地下室基础底板、外墙结构承受的设计荷载要在较长的时间后才被施加在其上，所以只要能保证混凝土的强度在28天后继续增长，并在预计的时间内达到或超过设计强度即可。
根据结构实际承受荷载情况，对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质检部门的认可后，可采用f45、f60或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40～70kg/m3左右，混凝土的水化热温升相应减少4～7℃。
（3）选择合理的外加剂
现代化施工中，泵送商品混凝土是一种必不可少的材料。
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。
混凝土搅拌生产环境是比较差的，混凝土处于高温、高湿、高粉尘、高振动的条件下，必须确保设备的稳定运行和精确度才能保证有高质量的混凝土。
由于泵送商品混凝土的大流动性与抗裂性的要求有一定矛盾，所以在选择泵送商品混凝土时应在满足最小坍落度的条件下尽可能地降低水灰比。
泵送商品混凝土由于流动性与和易性的要求，使混凝土的坍落度增加，水灰比增大，水泥标号提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒径减小，外加剂增加等因素的变化，会导致混凝土的收缩及水化热作用都比以往大量增加。
混凝土中水泥用量及标号的提高可以明显的增加强度，但需要指出的是，混凝土的抗拉强度、抗剪强度和粘结强度虽然均随抗压强度的增加而增加，但它们与抗压强度的比值却随强度的提高而变的愈来愈小，因此在裂缝控制中决定混凝土抗力的抗拉强度（即极限拉伸）的提高不足以弥补增大的水化热所带来的负面影响。
为了解决泵送混凝土的这些问题，合理的选择外加剂就显得十分重要了。
①木质素磺酸钙
木质素磺酸钙属于阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并能使水的表面张力降低而引起加气作用。
因此在混凝土中掺入水泥用量约0.25%的木钙减水剂，它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10%左右的拌合水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。
从表3-2的例子可看出，混凝土中掺入木钙减水剂后，7d的水化热略有增大，但可减小水泥用量10%左右，因此水化热还是降低的，并且可以延迟水化热释放的速度。
这样不但可以减小温度应力，而且还可以使初凝和终凝的时间相应延缓5～8h，可大大减小了在大体积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。
东风牌普通硅酸盐水泥掺入木钙减水剂水化热对比表1-2
品种
木钙掺量
（%）
水化热（kJ/kg）
放热峰
出现时间
（h）
出现温度
（℃）
延迟时间（h）
1d
3d
7d
500号水泥
187.99
215.20
231.95
14.5
33.3
0.25
174.59
236.14
258.33
17.5
32.6
②粉煤灰
粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分。
粉煤灰能有效地提高混凝土的抗渗性能，显著改善混凝土拌料的工作性能，并具有减水作用。
由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，使具有优良性质的粉煤灰（不低于二级）在一定掺入量下（水泥重量15%～20%）的强度还后所增加，包括早期强度。
同时，粉煤灰的掺入可以使混凝土密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减小。
通过预配实验会取得降低水灰比、减少水泥浆用量，提高混凝土可泵性等良好效果，特别是可以明显的延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值，并能改善混凝土的后期强度。
例如，在上面提到的22项工程中柳林大厦的地下室外墙混凝土等级比较高，为C45S8；
混凝土单方水泥用量在被调查的工程中是最大的，为471kg/m3，但工程实践表明柳林大厦的外墙裂缝很少也很小。
究其原因，其中很重要的一条就是柳林大厦在施工中粉煤灰的用量也是全部被调查工程中是最大的（80kg/m3）。
③混凝土膨胀剂
普通硅酸盐水泥配置的砂浆或混凝土在干燥时会产生收缩，砂浆的收缩率为0.1%～0.2%，混凝土的收缩率为0.04%～0.06%，而一般混凝土的极限拉伸仅为0.01%～0.02%，其结果导致使混凝土开裂，破坏结构的整体性，降低抗渗性能。
在混凝土中适当的掺入膨胀剂（AEA：
矾土水泥天然明矾石硬石膏、UEA：
烧结明矾石天然明矾石硬石膏等），置换相同重量的水泥，吸收部分水化热后发生化学反应，在混凝土中产生0.2～0.7MPa的膨胀自应力使混凝土处于受压状态，抵消由于干缩而产生的拉应力，从而避免裂缝的发生和发展，同时大大提高混凝土的抗渗性能和后期抗压强度，达到混凝土结构本身抗裂防水的目的。
在施工中，合理使用补偿收缩混凝土在结构自防水的同时可以实行无缝设计、无缝施工，对节约成本、缩短工期有一定的现实意义。
另一方面，膨胀剂AEA、UEA在混凝土中形成膨胀物钙矾石时需吸收大量的水，在商品泵送混凝土中，掺入膨胀剂会增加混凝土坍落度的损失，影响混凝土的泵送施工，因此在使用时须考虑膨胀剂与泵送剂的双掺。
（4）粗细骨料的选择
砂石的含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩都有很大的影响，在某些控制不是很严格的情况下，浇捣混凝土的过程中会发现有泥块，这会降低混凝土的抗拉强度，引起结构严重开裂，因此宜严格控制。
在施工中，粗骨料的最大粒径应尽可能的大一些，在发挥水泥有效作用的同时达到减少收缩的目的。
因为增大粗骨料的粒径，可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水量减小，同时也相应的减少水泥的用量，从而减少了水泥的水化热，最终降低混凝土的温升。
对于地下室外墙大体积混凝土，粗骨料的规格往往与结构的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等因素有关。
一般情况下，连续级配的粗骨料配置的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量、水泥用量和较高的抗压强度，应优先选用。
在配合比中，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，这样对抗裂不利。
由于泵送混凝土的输送管道除直管外，还有锥形管、弯管和软管等。
当混凝土通过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化，此时若混凝土的砂浆量不足，就会产生堵管现象。
因此，在混凝土的级配中应当在满足可泵性的条件下再尽可能的降低砂率。
选择细骨料时以中、粗砂为宜。
根据有关实验资料表明，当采用细度模数为2.79、平均粒径为0.38的中、粗砂，比采用细度模数为2.12、平均粒径为0.336的细砂，每立方米混凝土可减少用水量20～25kg，水泥用量可相应减少28～35kg。
这样就减低了混凝土的温升和混凝土的收缩。
新上海国际大厦是市建三公司所承建的一幢现浇筒体高层建筑，其结构主体38层，地下室占地4层，层高3.0m。
该工程地下室外墙延长米为280m，墙板厚600mm，施工要求不留施工缝一次浇筑。
为了控制裂缝，施工单位首先在材料上就进行了周密的配比选择，同时配合其他技术措施，最终取得了较为理想的效果。
其主要的施工措施包括：
在水泥品种上采用了矿渣水泥，混凝土坍落度为12±
2°
Cm，初凝大于10小时；
同时采用双掺技术，即掺入粉煤灰和减水剂以降低水化热；
在粗细骨料的选择时，保证砂的细度模数在2.4以上，含泥量小于2%，石子连续级配，含泥量小于1%。
2．浇筑与振捣
大体积混凝土浇筑，除了一般的施工工艺以外，应采取一些技术措施，减少混凝土的收缩、提高极限拉伸，这对大体积混凝土防止产生温度裂缝很有作用。
改进混凝土的搅拌工艺对改善混凝土的配合比，减少水化热、提高极限拉伸有着重要的意义。
传统的混凝土搅拌工艺在混凝土搅拌过程中水分直接润湿石子表面，在混凝土成型和静置的过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层。
在混凝土硬化以后，由于水膜层的存在而使界面过渡层疏松多孔，削弱了石子与硬化水泥砂浆之间的粘结，形成了混凝土最薄弱的环节，从而对混凝土抗压强度和其它物理力学性能产生不良的影响。
为了进一步提高混凝土质量，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺。
这样可以有效地防止水分向石子与水泥砂浆界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘结加强，从而可使混凝土强度提高10%左右，也提高了混凝土的抗拉强度和极限拉伸值。
当混凝土强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量。
其次，对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%左右，从而提高抗裂性。
（1）控制混凝土的浇筑温度
混凝土从搅拌机出料后，经过运输、泵送、浇筑、振捣等工序后的温度称为混凝土的浇筑温度。
由于浇筑温度过高会引起较大的干缩，因此应适当地限制混凝土的浇筑温度。
一般情况下，建议混凝土的最高浇筑温度应控制在40℃以下。
（2）控制混凝土的出机温度
为了降低大体积混凝土总温升和减小结构的内外温差，控制出机温度是很重要的。
在混凝土的原材料中，石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；
水的比热最大，但它在混凝土中占的重量却最小。
因此，对混凝土的出机温度影响最大的是石子和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响较小。
针对以上的情况，在施工中为了降低混凝土的出机温度，应采取有效的方法降低石子的温度。
在气温较高时，为了防止太阳的直接照射，可在砂、石子堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。
（3）加强混凝土的养护
大体积混凝土浇筑以后，为了减少升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝应对混凝土进行适当的潮湿养护条件，防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝；
为了使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸和延缓混凝土的水化热降温速度，防止产生过大的温度应力和温度裂缝，应加强对混凝土进行保湿和保温养护。
潮湿养护是在混凝土浇筑后，在其表面不断的补给水分。
补给水分的方法有淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等，最好在表面盖一层塑料薄膜，这样水可渗入但又起到保湿的作用。
潮湿养护的时间是越长越好，但考虑到工期因素，一般不少于半个月，重要结构不少于1个月。
混凝土浇筑后数月内，即使养护完毕，也不宜长期直接暴露在风吹日晒的条件下。
对于地下室墙体这一类的结构，也可采用自动喷淋管（塑料管带有细孔）进行自动给水养护。
用长墙上的水平淋水管长期连续对墙体进行淋水养护，效果是比较好的。
使用养护剂涂层进行养护时必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。
保温养护时可采用2～3层草袋或草垫之类的保温材料进行覆盖养护。
施工中采取合理的技术措施可很重要，例如采用带模养护、推迟拆模时间等方法都对防止裂缝产生有很大的作用。
（4）防风和回填
外部气候也是影响混凝土的裂缝发生和开展的因素之一，其中风速对混凝土的水分蒸发有直接影响，不可忽视。
地下室外墙混凝土应尽量封闭门窗，减少对流。
土是最佳的养护介质，地下室外墙混凝土施工完毕后在条件允许的情况下应尽快回填。
3．约束条件
（1）后浇带和应力释放带
①后浇带
由温度应力计算公式可计算出连续式约束条件下地下室长墙（外墙）的最大约束应力的近似值，当这个应力值超过抗拉强度时，可计算出裂缝的间距。
裂缝间距既是伸缩缝间距，又是后浇带间距（计算后浇带间距所取的降温和收缩不仅要计算后浇带封闭前的一段降温和收缩，还应验算后浇带封闭后的应力，即采用结构全长和封闭后的降温和收缩进行计算）。
如果地下室外墙的总长小于或等于该间距时，则该墙体可一次性连续浇筑；
当地下室外墙的尺寸过大时，通过计算整体一次浇筑混凝土产生的温度应力过大，可能产生温度裂缝时，就可以通过设置后浇带的方法进行分段浇筑。
后浇带是在现浇钢筋混凝土结构中在施工期间留设的临时性的温度和收缩变形缝。
该缝根据工程安排保留一定时间，然后用混凝土填筑密实成为整体的无伸缩缝结构。
后浇带的间距，由最大整浇长度的计算确定，一般正常情况下计算可确定其间距为20～30m。
用后浇带分段施工时，其计算是将降温温差和收缩分为两部分。
在第一部分内结构被分成若干段，使之能有效地减小温度和收缩应力；
在施工后期再将这若干段浇筑成整体，继续承受第二部分降温温差和收缩的影响。
这两部分降温温差和收缩作用下产生的温度应力叠加，其值应小于混凝土的设计抗拉强度。
此即是利用后浇带控制产生裂缝并达到不设永久性伸缩缝的原理。
后浇带的保留时间一般不宜少于40d，在此期间早期温差及30%以上的收缩已经完成。
在填筑混凝土之前，必须将整个混凝土表面的原浆凿清形成毛面，清除垃圾及杂物，并隔夜浇水浸润。
填筑的混凝土可采用浇筑混凝土、膨胀混凝土或无收缩水泥，要求混凝土强度等级比原结构提高5～10N/mm2，并保持不少于15d的潮湿养护。
后浇带的宽度应考虑施工方便，避免应力集中，其宽度可取700～1000mm。
当地上、地下都为现浇钢筋混凝土结构时，在设计中应标明后浇带的位置，并应贯通地上和地下整个结构，但钢筋不应截断。
②应力释放带
根据计算，正常情况下，后浇带的间距为20～30m。
但在许多实际工程中，由于设计施工条件的制约，后浇带的间距往往超过这个范围。
当地下室外墙很长或是环状全封闭结构时，其水平方向的约束应力相当大，若无处释放，就极容易产生竖向裂缝，因此在这类地下室外墙板上合理布置应力释放带，有目的给予诱导释放，可以有效地减少或防止竖向裂缝的发生。
从以下几个工程实例中可看到这一点。
（a）中远两湾城：
该工程B14标段地下室外墙总长达466.5m。
原设计设置两条后浇带（单片墙长为70m左右）；
在现场施工中为防止发生外墙竖向裂缝，经研究在敏感部位增设两条应力释放带。
至结构施工完毕，由观测结果可知B14标段地下室外墙只发现6条细微裂缝。
同样是两湾城工地，条件相仿的B13标段出现裂缝65条；
B12标段37条；
B11标段31条。
（b）环卫大厦和兴国宾馆：
环卫大厦：
原地下室外墙总长210m，设计要求在主楼与墙裙之间设置一条宽800mm的后浇带。
在施工中为防止外墙裂缝设置了若干条宽800mm的应力释放带，间距20m左右。
经观测该工程地下室外墙未发现裂缝。
兴国宾馆：
原地下室外墙总长214m，设计要求不设后浇带和伸缩缝。
在施工中为防止外墙裂缝设置了3条条宽800mm的应力释放带，使单片墙长缩至77m左右。
经观测该工程地下室外墙有不到10处的细裂缝。
通过工程实例的分析可以看出，无论是设置后浇带还是设置应力释放带，施工中只要整体浇筑的墙体长度在所确定的范围内，裂缝就可以得到有效的控制。
（2）加强构造设计
地下室墙体在结构设计时应注意构造配筋的重要性，它对结构抗裂性能的影响很大。
但目前国内外对此都不够重视。
对连续式板不宜采用分离式配筋，应采用上下两层连续式配筋；
对转角处的楼板宜配上下两层放射筋；
其直径为8～14mm，间距约为200mm；
同时应注意到配筋应尽可能采用小直径、小间距。
在孔洞周围、变截面转角处由于温度变化和混凝土收缩，会产生应力集中而导致裂缝。
为此，在构造上可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；
在变截面处作局部处理使截面逐步过渡，同时增配抗裂钢筋，防止裂缝。
上海浦东国际机场登机廊超长混凝土大梁的施工中的裂缝控制。
该梁总长1374m，每个施工段长72m；
它的结构断面尺寸为：
底宽2.7m，内侧高2.32m，外侧高1.403m梁；
在施工过程中为了控制裂缝，除了采取设置后浇带、改进混凝土级配、合理掺入外加剂、冷却循环水等措施以外，还注重了增加抗裂构造钢筋的设置：
施工中沿梁口两侧增设了一定数量的φ12mm抗裂钢筋绑扎在箍筋内，在箍筋外再增设φ4＠100mm抗裂筋以抵抗收缩裂缝的产生。
施工结束，在混凝土拆模后，仅在沟槽发现少量裂缝（宽度小于0.1mm）并未影响清水混凝土的外观质量，达到设计要求。
二、大体积混凝土测温：
（一）基本理论
在大体积混凝土施工过程中，温控施工的现场监测是非常重要的。
大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测试外，在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中还应进行混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速度及环境温度等的监测。
温控监测方法与很多，应根据工程实际情况来进行选择，并利用计算机辅助处理数据。
这些实验与监测工作会给施工管理及时提供信息反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况，以便及时采取有效合理的施工技术措施，为施工管理组织者提供准确的对策提供科学的依据。
1．测温点的布置
大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以真实的反映出混凝土块体的里外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式考虑：
（1）温度测点的布置范围以所选择的混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区（对长方体可取较短的对称轴线），在测温区内温度测点呈平面布置；
（2）在测温区内，温度监测的位置和数量可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；
（3）在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位应不少于4个；
（4）沿混凝土浇筑厚度方向上，每一个点位的监测数量，应不少于5个；
（5）保温养护效果及环境监测点数量应根据具体情况需要确定；
（6）混凝土浇筑块体的外表面温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准；
（7）混凝土浇筑块体底表面温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
2．XMDU64系列数字巡检仪的使用
XMDU64系列数字巡检仪是将工业过程中最常见的需要进行监控的温度，压力，流量等过程参数集中在一起进行显示，并根据需要进行报警、打印。
土木工程大体积混凝土测温，常采用该巡检仪，它可实现最多64路信号的监测。
（1）结构说明
1）面板结构
符号定义：
数码显示窗口：
□状态指示灯：
按键：
a.面板结构：
b.数码窗口说明：
□ALARM显示窗口：
常规运行时，该窗口循环显示有超限报警的通道。
参数设定状态时，该窗口显示参数名称。
□CHANNEL与□DATA显示窗口：
在巡徊检测或顶点检测时，前者显示测量通道号，后者显示对应的测量值。
参数设定状态时，前者显示参数设定通道号，后者显示相应的参数值。
c．报警状态指示灯说明：
红色点亮时表示上限报警，绿灯电亮时表示下限报警，暗表示无报警或报警关闭。
d．工作状态指示灯说明：
MAN指示灯：
点亮表示当前为定点检测状态，暗表示当前为巡徊检测状态。
PRN指示灯：
点亮表示打印机正在工作。
指示灯：
点亮表示允许定时打印输出。
点亮表示允许报警打印输出，其涵义是在某一通道出现超限报警时，仪表能通过打印机自动把该报警状态记录下来。
e．按键说明：
键：
巡徊检测/定点检测切换键。
定点检测时ALM指示灯点亮。
随时打印键，按该键，仪表将每一点的测量值及报警状态打印输出。
参数设定键。
仪表常规运行状态时，按该键进入参数设定状态。
通道选择键。
在参数设定状态时按该键进入通道选择状态，通道选定后，再按该键回到参数设定状态。
在定点检测状态时，
用于选择定点测量通道。
在参数设定状态时，
键用于数值移位，
键用于改变数值。
在参数设定状态时为参数确认键。
持续按2秒以上，进入参数拷贝状态。
在检测状态，该键为故障确认键，对恢复正常的通道进
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