珠海长隆投资发展有限公司 广东珠海 519000
摘要：大体积混凝土施工过程中因内外温差过大会导致有害裂缝产生，所以随时准确、可靠掌握混凝土内部温度变化，是控制温度裂缝的主要措施之一。采用基于物联网的无线智能温度监控技术，通过无线传输的方式自动实时记录传感器采集到大体积混凝土温度，并通过后台服务器对远程实时采集数据进行储存和智能分析，自动生成历史数据表和温度曲线走势图，为技术分析提供坚实的数据依据。通过工程实践，取得了良好的效果，适合在工程中推广应用。
关键词：大体积混凝土；无线智能；温度监控；
1、工程概况
长隆海洋科学馆位于珠海市，是以海洋动物为主题，集动物展览、娱乐休闲为一体的综合性建筑，总建筑面积39.6万m2。工程大体积混凝土主要包括地下室底板、承台及众多海工水池。其中地下室底板及承台采用普通混凝土C35P6，最大厚度2200mm；海工水池混凝土采用C40P10，厚度920~1120mm。大体积混凝土总方量近57000m3。
2、方案选择
大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。
（1）在混凝土升温阶段易产生表面裂缝
大体积混凝土在硬化期间的水泥水化过程，会释放大量的水化热，使混凝土中心及基础块中部区域产生很高的温度（基础块厚度越大，温度越高），而混凝土表面和边界受气温影响，温度较低，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当温差超过一定的限度，其所产生的温度应力极易使新浇筑混凝土产生裂缝，根据规范和图纸要求，要求内表温差控制在25℃以内。
（2）在混凝土降温阶段易产生贯穿裂缝
当混凝土降温时，混凝土由于逐渐散热而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促进了混凝土的收缩。这两种收缩在进行时由于受到基底及结构本身的约束，以致产生较大的收缩应力（拉应力），当这种收缩应力超过一定的限度，其所产生的温度应力就会在新浇筑混凝土基础中产生收缩裂缝．这种收缩裂缝有时会贯穿混凝土基础全断面，成为结构性裂缝。
所以，大体积混凝土施工中如何控制有害裂缝的出现和发展，除了常规措施外，还应采取措施实时可靠掌握混凝土内部温度变化；而采用基于物联网的无线智能温度监控技术，即可自动完成混凝土浇筑前、浇筑中、浇筑后养护全过程温度数据的测量、收集、整理、报告、自动报警等工作。
下图为工艺原理图：
3、大体积混凝土测温点布置及测温点埋设
测温点的布置按照其布设方式：每区段布置于底板和厚度最大的一个承台，该区段底板和最厚承台各布置一个测温点。连续对6个区段进行测温，若6个区段测温均正常，满足温差要求，可认为其混凝土配合比和保温措施满足现场施工，后续区段可不继续测温；若该6个区段存在不正常温差，则后续区段延续测温。
每个测温点根据混凝土浇筑厚度分层竖向埋设传感器探头，探头竖向间距按不大于600mm布置，传感器探头线与竖向钢筋绑扎固定，各连接线不打结缠绕，平行引出至钢筋上端，具体安装见测温点埋设图（下图）。注意传感器垂直向下不碰触钢筋，以便混凝土充分包裹传感器探头，每个传感器接头分别标好对应每个传感器所埋置的深度。
4、物联网无线智能混凝土温度监控系统工艺流程
4.1工艺流程如下：
施工准备→测温点埋设→无线采集器安装→集中器安装→混凝土浇筑→监测数据收集→监测数据整理查询
4.2施工工艺
（1）无线采集器安装
将无线采集器挂置在离底板面1m位置即可，无线采集器端口分别编号，根据编号记录每个端口连接的传感器探头的埋置深度，以区分的混凝土内部温度与传感器的埋置深度相对应。
（2）无线采集器采用低功耗设计，即时全智能数据采集，采集频率为可设置为3~30分钟，采集器开启后，将测温数据通过无线传输发送至集中器。
（3）集中器的安装
将集中器接上电源及天线，根据现场地形情况，放在信号稳定的位置，并向上放置，确保能覆盖接收到现场每一个采集器的数据传送信号，待混凝土浇筑完成后，开启集中器即可开始监测混凝土的温度。集中器通过GPRS传输功能，可将数据发送至云端存储，方便通过手机或电脑在物联网上随时随地查阅。
（4）混凝土浇筑
混凝土浇筑过程中保证混凝土充分包裹传感器探头，同时避免碰触传感器探头，以防损坏探头造成其无法正常工作。
（5）测温监测数据收集
施工现场测温点数据每间隔3~30分钟左右测试一次，在混凝土浇筑后，无线采集器通过预埋在混凝土中的传感器采集到温度，发送给集中器（亦称：主机），集中器利用GPRS信号发送到互联网云端存储，即时记录所监测的全部温度数据，并自动生成历史数据监测表。
（6）测温检测数据整理查询
根据现场测温数据表物联网平台以曲线图方式直观描述温度变化情况，根据自动生成测温曲线趋势图可对大体积混凝土的升温、降温趋势提供科学的数据查询依据，随时查询大体积混凝土里、表温度差是否控制在25℃范围之内，以检验大体积混凝土温控措施是否有效，并且在温度达到警戒值时自动报警。
5、技术特点
（1）及时性：所有监控数据均由系统自动完成，温度检测快速、准确、及时。
（2）准确性：传感器探头埋设于混凝土中，能真实、有效、准确测量混凝土内部温度数据。
（3）连续性及完整性：可根据实际需要设定监测频率，自动完成混凝土施工全过程的温度测量，并自动形成报告。
（4）高效智能性：由监控设备自动进行温度测量、收集、整理、报告、自动报警等工作。只需根据需要设定监测频率、开始及结束时间、报警温度值等数据，技术人员亦可通过终端随时、随地掌混凝土温度变化；还可查询各区段的历史记录进行对比。
6、结语
基于物联网的无线智能混凝土温度监控系统采用目前最先进的物联网技术和云计算技术，通过无线传输的方式自动实时记录传感器采集到大体积混凝土温度，并通过后台服务器对远程实时采集数据进行储存和智能分析，自动生成历史数据表和温度曲线走势图，实现自动测量混凝土浇筑前、浇筑过程中、浇筑后养护阶段全过程的温度数据，为技术分析提供坚实可靠的数据依据。施工技术人员不论身处何方，都能利用上网的电脑或智能手机实时监控混凝土的温度变化并决策后续的大体积混凝土养护措施。
参考文献
邓琳、桑明辉、张云志，计算机智能化无线测温技术在大体积砼施工中的应用，工程技术，2017年（3）
王海鹏，新型测温技术在大体积汉诺塔中的应用，工程技术，2015（18）
候景鹏、熊杰、袁男，大体积混凝土温度控制与现场检测，混凝土，2001（5）
论文作者:詹文平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/12
标签：混凝土论文; 测温论文; 温度论文; 体积论文; 裂缝论文; 集中器论文; 传感器论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;