QC成果计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土中的与应用

计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土中的研究与应用

主要完成单位：***集团有限公司土建处郑州项目部主要协作单位：****成果发布人：****工作起止时间：2010年4月至2010年9月

项目简介：（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）近年来，经济的飞速发展，推动了建筑业的飞速前进，各地域工矿、民用、道路桥梁及港口等方面，高大建筑物或构筑物层出不穷。建筑的结构直接决定着钢筋混凝土构件截面的增大。大体积钢筋混凝土基础、大体积钢筋混凝土柱、墙等构件越来越被广泛应用。大体积混凝土构件推广应用，使得这方面的施工技术水平也必须随之提高。其中大体积混凝土施工温度监控至关重要，通过温度监控，采取必要的养护措施，防止砼出现温度裂缝，确保大体积砼施工质量。计算机智能化测温监控技术是一种全自动化电脑测温监控，方便准确，为大体积混凝土施工提供了既方便又可靠的保证措施，具有很高的推广应用价值。2010年5月，郑州山顶御鑫城8#楼基础工程使用计算机智能化温度监控，保证了基础混凝土施工质量，取得了良好效果。一、项目简介二、详细内容及推荐理由1、立项背景（相关科学技术善及其存在问题，立项原因及推荐理由）《计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土施工中的研究与应用》属行业领先地位，应用领域覆盖整个建筑行业，对工矿、民用、桥梁、港口等方面所有大体积砼施工都具有很高的推广应用价值，具有广阔的应用前景。该项技术的推广将有力的推动和提高大体积混凝土施工技术水平，为施工质量控制提供一个可靠的保证，提高自动化施工程度，具有良好的社会效益，经济效益。推荐理由1、设备先进，自动化程度高。改变传统的温度计人工测温方法，测温采用美国OZ光学有限公司生产的“分布式应变和温度传感器（DSTS）”，使用标准通信光纤，可用于通信、也可用于测量应变和温度。光纤分布式应变和温度传感器用来测量长距离范围内的应变和温度状况，是监控大型建筑结构状态的理想工具，温度收集后采用计算机自动拾取记录保存。2、技术先进，温度监控精确。计算机自动化定时定点记录保存数据，外界环境干扰影响程度小，光纤感应灵敏，数据真实准确，自动进行数据图像分析，超过温度设定数值自动报警，温度监控精确，为混凝土养护提供有效保证。3、施工方便，安装速度快捷。光纤铺设方便，受现场距离限制小，线路易保护，铺设速度快，设备安装快捷。

4、节约人工，应用范围较广。采用计算机智能化温度监控技术，节约人工投入，避免因人的因素导致温度测量数据不真实，同时该方法可以应用到各建筑结构温度测量领域。2、详细科学技术内容（技术、原理、技术方案和主要指标）（一）技术原理OZ光学公司的光纤分布式应变和温度传感器利用一种称为受激布里渊散射的现象。传感器设置包括两台激光器(一台连续光，一台脉冲光)分别从同一根被测光纤的两端输入。当两台激光器的频率差与光纤的布里渊频率相同时，两束激光在光纤内部发生强相互作用并增强光纤中已产生的声波(声子)，使得布里渊信号容易定位检测。沿光纤测量应变和温度时，通常需要扫描频差(拍频)绘出布里渊频谱，通过分析该频谱以获得应变和温度信息。其工作原理参见图1.2所示。本次测试仅测温度，因为在浇注筏板基础的底板混凝土时，没有受力的应变。测温采用一根光纤由分布式应变和温度传感器（DSTS）输出后，进入现场混凝土结构构件内，在构件内根据测温点设置位置进行布设，然后光纤输入分布式应变和温度传感器（DSTS）内，传感器与计算机显示器连接。图1有应变和无应变布里渊频谱图1底部的公式说明，光纤上每点的布里渊频率与该处光纤所感知的外界的温度和应变成线性关系。对于色散位移光纤(LEAF)，布里渊频谱中存在着两个峰，这样就能从一根光纤上同时获取应变和温度两种信息。（二）施工工艺流程及操作要点1、工艺流程钢筋混凝土构件钢筋安装→现场光纤布设（循环水降温管预埋，保温养护材料准备）→光纤与分布式应变和温度传感器（DSTS）连接→分布式应变和温度传感器（DSTS）与计算机监控显示器连接→混凝土浇筑（测温监控开始）→混凝土浇筑完养护（测温监控同步，温度差超过限定值时，启动应急养护措施）→测温监控结束（混凝土养护完毕）2、操作要点

2.1测点设置及布设为保证测温位置具有代表性，在构件施工前应根据结构构件截面尺寸及特点，合理的确定测温位置及数量，确保测温位置布设在竖直面上可以真实有效的反应构件内

部、表面及底面温度差值，为大体积混凝土施工提供准确有效的温度控制数据，根据温度控制数据采取必要的温度控制措施，确保混凝土施工质量。测温位置在平面上设在构件中间、边缘及截面变化部位。每一个测温部位设置三个测温点，分别设在混凝土构件上、中、下三个位置，保证测温点能够显示构件表面、底面及中部温度，表面及底部测温点埋设位置距构件表皮及底面约100～150mm。此外大气中布设1～2个测温点，以比较混凝土表面温度与大气温度之差。

2.2温度控制指标根据规程相关要求，混凝土温度控制指标：（1）内外温差：小于２５℃（2）降温速度：小于１～１.５℃／ｄ（3）揭开保温层时的温差：小于１５℃ 测温时间及频率（1）测温时间：14天或内外温差小于15度。（2）测温频率：如表1所示

表1混凝土测温频率2.3光纤布设及测温设备安装2.3.1光纤布置测温监控采用一根温度光纤由分布式应变和温度传感器（DSTS）输出（一端与传感器连接），输出的光纤进入现场混凝土结构构件内，在构件内根据测温点设置位置分别进行绕圈布设，布设后光纤输入分布式应变和温度传感器（DSTS）内（另一端与传感器连接），分布式应变和温度传感器与计算机显示器连接。具体布置示意如图2。混凝土浇筑状况测测温频率混凝土出罐、入模时

1次/2小时混凝土浇注结束后4天

1次/4小时混凝土浇注结束后5—8天

1次/8小时混凝土浇注至结束后9—14天（或温差小于15度）

1次/12小时

分布式应变和温度传感器光纤引出\引入测温点设置（以四个为例）图2光纤布设示意图将温度光纤按事先制定的测温方案及测温点布置要求，在光纤经过测温位置时将光纤在上、中、下三个高度位置均缠绕成方形，用Φ14的钢筋焊接成400x400mm的“井”字骨架，骨架与构件钢筋焊接固定，井架分设三层横撑，每一层横撑位置即为测温点位置，光纤由下至上顺横撑均缠绕一周，然后进入下一个测温位置进行光纤布设。一个测温位置具体的光纤布置图如图3所示。光纤布置完毕后，注意做好现场保护工作，确保整根光纤完好，严禁故意破坏光纤。根据现场布置光纤上的长度刻度值，对各组测温位置的各个测温点处的刻度值进行记录，数据应记录准确。

根据光纤起始刻度值算出光纤距分布式应变和温度传感器的准确距离，通过计算机将数据输入分布式应变和温度传感器程序。测温监控设备应设在防雨防潮的室内或现场设置临时监控室（可根据光纤长度确定监控设备设置位置）。图3测温点光纤布置图2.3.2混凝凝土浇筑混凝土浇筑前做好好现场准备工作，，调试好各种施工工机具。混凝土浇浇筑前调试好测温温设备，测温采用用美国OZ光学有有限公司生产的““分布式应变和温温度传感器（DSTS）”设备，，如图4所示。首首先，测试混凝土土浇注前的初始温温度并自动记录、、绘制其光纤所到到的任何位置的温温度曲线，如图5所示。调试循环环水降温管，确保保循环水管道通水水运行正常。（2）、循环水降温温管使用DN32管水平布置在混混凝土构件中部，，平面间距1.0m，使用螺纹18间距1.5m钢筋支架与基础础筏板钢筋焊接固固定。最外侧管距距筏板构件边缘0.8m，管壁外外侧使用螺纹Φ10钢筋长600mm，每隔0.8m沿管周圈焊焊接三根钢筋，做做温度筋。冷却水水管布置见图6所所示。分层浇筑混混凝土至光纤逐步步被混凝土覆盖，，每2小时测一次次温度，直到混凝凝土全部浇注完毕毕。混凝土浇筑完完后按照制定的测测温频率进行混凝凝土养护温度监控控。若温差超出设设定值数值，测温温系统即时报警，，现场立即启动循循环水降温系统，，确保混凝土养护护温差在允许范围围之内。图4分布式应应变和温度传感器器（DSTS）图5混凝土浇浇注前温度曲线图2.4测温位位置及循环水降温温管布置图3、该项目与当前国内同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）《计算机智能化测温监控技术在大体积混凝土施工中的研究与应用》属行业领先地位，应用领域覆盖整个建筑行业，对工矿、民用、桥梁、港口等方面所有大体积砼施工都具有很高的推广应用价值，具有广阔的应用前景。大体积混凝土计算机智能化温度监控施工技术的运用，实现了大体积混凝土施工新的测温控制方法，更准确的反应了大体积混凝土温度数值，更有效的实现了混凝土温度裂缝过程监控控制。设备先进，自动化程度高，温度监控精确。计算机自动化定时定点记录保存数据，外界环境干扰影响程度小，光纤感应灵敏，数据真实准确，自动进行数据图像分析，超过温度设定数值自动报警，温度监控精确，为混凝土温度裂缝控制提供有效保证。光纤铺设方便，受现场距离限制小，线路易保护，铺设速度快，设备安装快捷。采用计算机智能化温度监控技术，节约人工投入，避免因人的因素导致温度测量数据不真实，更有效的服务于工程质量，同时该方法可以应用到各建筑结构温度监测领域。

（限600个汉字）4、创新新点（1）、、设备先先进，自自动化程程度高。。改变传传统的温温度计人人工测温温方法，，测温采采用美国国OZ光光学有限限公司生生产的““分布式式应变和和温度传传感器（（DSTS）””，使用用标准通通信光纤纤，可用用于通信信、也可可用于测测量应变变和温度度。光纤纤分布式式应变和和温度传传感器用用来测量量长距离离范围内内的应变变和温度度状况，，是监控控大型建建筑结构构状态的的理想工工具，温温度收集集后采用用计算机机自动拾拾取记录录保存。。（2）、、技术先先进，温温度监控控精确。。计算机机自动化化定时定定点记录录保存数数据，外外界环境境干扰影影响程度度小，光光纤感应应灵敏，，数据真真实准确确，自动动进行数数据图像像分析，，超过温温度设定定数值自自动报警警，温度度监控精精确，为为混凝土土养护提提供有效效保证。。（3）、、施工方方便，安安装速度度快捷。。光纤铺铺设方便便，受现现场距离离限制小小，线路路易保护护，铺设设速度快快，设备备安装快快捷。5、应用用、推广广及论文文引用情情况（在在国内外外相关领领域的作作用影响响及预期期前景））本项目已已在***集团团有限公公司土建建处第七七项目部部承建的的郑州山山顶御鑫鑫城8#楼工程程基础筏筏板施工工中全面面应用，，效果明明显，有有力的推推动了公公司建筑筑施工技技术的进进步。御鑫城二二期8#楼工程程基础大大体积混混凝土施施工，成成功的运运用了大大体积混混凝土计计算机智智能化温温度监控控施工技技术，为为基础大大体积混混凝土温温度裂缝缝的控制制提供了了准确有有效的依依据，保保证了基基础大体体积混凝凝土施工工质量，，实现了了混凝土土施工温温度监控控智能化化操作。。6、经济济效益情情况效益的计计算依据据及说明明：大体积混混凝土计计算机智智能化温温度监控控施工技技术的运运用，实实现了大大体积混混凝土施施工新的的测温控控制方法法，更准准确的反反应了大大体积混混凝土温温度数值值，更有有效的实实现了混混凝土温温度裂缝缝过程监监控控制制。设备备先进，，自动化化程度高高，温度度监控精精确。计计算机自自动化定定时定点点记录保保存数据据，外界界环境干干扰影响响程度小小，光纤纤感应灵灵敏，数数据真实实准确，，自动进进行数据据图像分分析，超超过温度度设定数数值自动动报警，，温度监监控精确确，为混混凝土温温度裂缝缝控制提提供有效效保证。。光纤铺铺设方便便，受现现场距离离限制小小，线路路易保护护，铺设设速度快快，设备备安装快快捷。采采用计算算机智能能化温度度监控技技术，节节约人工工投入，，避免因因人的因因素导致致温度测测量数据据不真实实，更有有效的服服务于工工程质量量，同时时该方法法可以应应用到各各建筑结结构温度度监测领领域。通通过现场场实际实实施情况况进行测测算，采采用大体体积混凝凝土计算算机智能能化温度度监控施施工技术术节省人人工及材材料费用用约10万元。。7、社会会效益大体积混混凝土计计算机智智能化温温度监控控施工技技术的运运用，实实现了大大体积混混凝土施施工新的的测温控控制方法法，更准准确的反反应了大大体积混混凝土温温度数值值，更有有效的实实现了混混凝土温温度裂缝缝过程监监控控制制。设备备先进，，自动化化程度高高，温度度监控精精确。计计算机自自动化定定时定点点记录保保存数据据，外界界环境干干扰影响响程度小小，光纤纤感应灵灵敏，数数据真实实准确，，自动进进行数据据图像分分析，超超过温度度设定数数值自动动报警，，温度监监控精确确，为混混凝土温温度裂缝缝控制提提供有效效保证。。光纤铺铺设方便便，受现现场距离离限制小小，线路路易保护护，铺设设速度快快，设备备安装快快捷。采采用计算算机智能能化温度度监控技技术，节节约人工工投入，，避免因因人的因因素导致致温度测测量数据据不真实实，更有有效的服服务于工工程质