瑞森新建筑有限公司 山东省济南市 250098
摘要：以某医院质子维护楼为背景，选取质子区占地面积44m2高度4.8m的足尺试块为模型进行温度检测与分析。对混凝土温度场变化规律、表里温差变化规律及表层与环境温差变化规律进行研究，并与相关规范进行对比分析，为工程后续施工提供理论依据，也为大体积混凝土裂缝研究提供数据支持。
关键词：质子区大体积混凝土 温度检测 温度梯度
1、概述
根据《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2018）定义：混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。在大体积混凝土施工中，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。不同位置的混凝土开裂所需的温度梯度均不同，研究各点处的大体积混凝土在何种温度梯度作用下才会出现开裂，需动态监控不同龄期混凝土关键点处的温差、温度梯度，防止相应龄期混凝土中温差、温度梯度超限。各龄期合理的温度梯度限值可作为混凝土工程监测与安全分析的预警指标。
2、工程概况
质子维护楼为防止辐射对人体造成影响，大部分墙厚超过1m，局部达到4.2m，板厚最厚处达到4.5m，具体涉及的大体积混凝土尺寸详下表。本工程结构混凝土强度等级为C30。
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本工程墙板厚度超厚，较一般项目相比尺寸偏大，属超大截面大体积混凝土工程。质子维护楼对防辐射要求高，裂缝控制是施工技术、组织的重难点。为此专门制作主要针对质子区的足尺试块，试块占地面积44m2，高度为4.8m，露出墙面的管道出口41个。
3、测温准备
3.1测温目的
设置测温元件进行测温监控，加强施工中的温度控制。防止大体积混凝土结构因为温差过大产生裂缝，对结构防辐射功能产生影响。
实体结构的抗裂性和实验室试件层次研究具有很大区别，需要对结构混凝土收缩 变形、温度等性能进行监测，一方面能够对结构混凝土抗裂性进行有效评估，另一方面指导精细化施工（如拆模时间、保温措施等），最终实现设计、材料、施工等的闭环控制。
3.2测温元件选用
本工程大体积混凝土结构监测采用苏博特公司SBT-CDM1混凝土应变无线监测系统，该系统可原位、实时采集结构混凝土温度。可利用手机或电脑在线实时查看监测结果。监测过程中，应做好监测仪器的保护，提供必要的 220V 电源（三孔插座）。
3.3测温点布置
混凝土浇筑体内监测点的布置，应真实地反映出混凝土浇注体内最高温升、里表温差、降温速率及环境温度。
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足尺试块测温点布置图
足尺试块测温点布置表
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3.4测温测试元件安装及保护
（1）测试元件安装时注意安装方向，安装的测温元件位置必须准确。
（2）测试元件接头安装固定牢固，并应与结构钢筋及固定架金属体绝热；
（3）测试元件的引线宜集中布置，并应加以保护，安装完成后禁止用电焊或其他物品破坏引线。
（4）测试元件周围应进行保护，混凝土浇筑过程中下料时不得直接冲击测试测温元件及其引线；振捣时，振捣器不得触及测温元件及引出线。
4、测温结果与分析
4.1整体温度变化规律
以结构中心点断面（通道1-通道5）为例，上、中、下监测数据与大气温度从混凝土浇筑开始至2020年10月8日近27d的测温结果可以看出，温度时程图整体为散热阶段。混凝土浇筑完成后，由于混凝土水化热的产生，混凝土整体温度高于环境温度，热量从高温混凝土向低温处快速传递。不难发现，结构中心点上、中、下部温度达到最高值的时间段分别是混凝土浇筑完毕后第65h～75h、第75h～85h和第85h～95h。混凝土的最高温度为71℃左右。边缘点上、中、下部温度达到最高值的时间段均是混凝土浇筑完毕后第65h～75h，混凝土最高温度55℃左右。
4.2各层降温速率
根据规范《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB/T51028-2015）中要求：“降温速率不大于2．0℃/d或每4h降温不得大于1.0℃”，该试块显然满足该规范要求；中间层降温速率曲线介于表层和底层之间，降温速率在6～12d期间略高于2.0℃/d；底层降温速率较稳定，整体低于1℃/d。各层降温峰值从上至下逐渐推迟，降温速率总体满足规范要求。
4.3温差
《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB/T51028-2015）及《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）要求混凝土表里温差控制在25℃以内，根据混凝土表面与环境最大温差曲线，在浇筑初期大量放热（11d）后满足该条件。《大体积混凝土温度测控技术规范》要求，混凝土的降温速率和表里温差满足厚度小于1.5m时表里温差小于20℃，厚度为1.5～2.5m时表里温差小于25℃，厚度大于2.5m时表里温差小于28℃，且混凝土最高温度与环境最低温度之差连续3d小于25℃时，可停止温度监测。大体积混凝土最高温出现在中间层，在28d后基本满足规范要求，可停止测温。
5、结论
（1）混凝土浇筑体整体入模温度为20℃左右，满足规范要求。在龄期3d前后达到温升峰值，上层和底层温升峰值约为51℃，温升幅度31℃；中间层温升峰值约为71℃，温升幅度51℃。
（2）由于混凝土底板中心距离边侧距离较远，容易聚集热量，散热较慢，中部混凝土温度高于边侧，具体为：同一高度处温度变化不大，整体边侧低于中部，最大温差为20℃左右，满足规范要求；底板同一纵截面处中间层温度高于上层和底层，沿深度相邻测点最大温差为20℃，满足规范要求；混凝土降温速率满足《大体积混凝土温度测控技术规范》要求的2℃/d或1℃/4h。
（3）依据温度监测结果，在浇筑龄期14d之后表层与环境温度差值小于 20℃，可拆除全部覆盖保温；在浇筑龄期28d以后，混凝土表里温差、混凝土中心最高温与环境温度差值均满足规范要求，可停止测温。