大体积混凝土测温设备装置研究与应用

徐涛 1 莫凡 2 黎祖丰 2 黎汉杰 2 许静静 2 张祖宏 2 林细桃 2

1 广西南宁国际空港综合交通枢纽建设有限公司 广西南宁 530300； 2 中国建筑第八工程局有限公司广西分公司 广西南宁 530300

【摘要】为了解决传统大体积混凝土温度监测存在人工读取温度数据，耗费人工、测温效率低，数据的准确性与精度较差的难题，研发了一种大体积混凝土测温设备装置。研究表明：通过无线传感器、温度传感器等其他电子元件的共同工作，能够对大体积混凝土温度变化做到有效实时精准的控制，提高了施工生产效率。

【关键词】大体积混凝土；智能监控；温度变化

引言

大体积混凝土在施工阶段产生的温度应力往往超过外荷载引起的结构应力，使混凝土产生温度裂缝，对结构的整体性、耐久性、抗渗性等重要性能造成严重影响^[1]。且混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩，从而导致有害裂缝的产生。故在工程现场检测中，大体积混凝土结构基础温度在施工过程中的监测给合理解决温度应力并控制裂缝开展起着重要作用，因此，大体积混凝土施工过程中的温度监测是大型基建工程质量控制的关键。文章基于南宁国际空港项目工程为载体，对大体积混凝土的测温设备装置研发进行阐述及说明，旨在通过本工程项目案例的应用，给今后相关工程案例提供借鉴。

1 工程概况

南宁国际空港综合交通枢纽工程位于南宁吴圩国际机场既有T2航站楼前，是广西第一个集民航、城际铁路、公路、城市轨道交通等功能为一体的大型现代综合交通枢纽。项目建成后将极大地完善南宁交通体系，提高南宁作为东盟窗口的服务功能和品质，是一项重点利民惠民工程，如图1所示。

图1 工程地理位置

2 设备原理

该装置用于大体积混凝土高精度无线实时自动测温，主要是通过在IP68防水防高温结构里面放置数字测温传感器，无线转输，锂电池等电子元件，具体参数如表1所示。在测温的数字探头上增加高精度大气压传感器，安装定位精确到1厘米内。并且使用两个IP68防水盒，一大一小，小的IP68防水盒内嵌于大的防水盒的中间，大小防水盒之间隔一层隔温棉，电子元器件放置于小的IP68防水盒中间。此种结构保证了在测温时间内水份无法渗透到放置元器件的盒子中，所以电子元件在工作时不会受到外界因素的干扰；同时在两个IP68之间有一层隔热棉，可以防止短时间的高温转透到电子元器件部分。通过使用这类高精密的电子部件，实现了全自动高精度测温。实现数据自动采集，实时监测，数据自动地将温度传输到数据平台，一旦出现温度过高的情况，平台便会智能预警。

表1 电子元件参数解释表

3 主要工作装置

3.1 无线传输

LORA是一种低功耗，远距离，高穿透的无线技术。测点使用LORA无线进行数据转输，将混凝土的温度据通过LORA上传到LORA网关，LORA网关再将数据传到云端服务器。

3.2 温度传感器

TOF和温湿度联合研发的高精度数字温度传感器模块此测温模块能在高温泡水的环境中工作。

3.3 混凝土测温云平台

混凝土测温云平台是针对混凝土的特性单独设计，可以针对项目进行单独管理，也可以针对测温点进行管理。数据可以有多种方式显示，能够直观显示、平台智能预警，具体装置设备如图2-5所示。

图2 混凝土测温云平台

图3 测温装置

图4 温度输出情况

图5 温度输出变化曲线

4 安装技术要点

1）该测温设备为高精度全自动测温设备，在测温的数字探头上增加高精度大气压传感器。通过大气气压来计算海拔的高度，从而得到每一个温度测点的测温探头高度，能够精确到1厘米内，进而准确定位温度测点安装位置，具体参数元件解释如图6所示。

2）劳务工人安装完毕后，启动设备，可以做到自动将安装高度数据传回后台，平台相应自动预警安装高度不准确温度测点，从而设定设备重新定位安装，保证准确反映大体积混凝土内部真实温度，现场具体安装图如图7所示。

图6 混凝土测温装置参数解释示意图

图7 混凝土测温现场安装图示

5 设备创新点

1）定位准确：在测温的数字探头上增加高精度大气压传感器，通大气气压来计算海拔的高度，得到每一个温度测点的测温探头高度，精确到1厘米内，准确定位温度测点安装位置。

2）精度高：采用高精度的数字温度传感器，测量精度高，解决传统测温数据准确性差及精度低的难题。

3）自动定位检测，智能预警：劳务工人安装完毕后，启动设备，自动将安装高度数据传回后台，自动预警安装高度不准确温度测点；设备重新定位安装，保证准确反映大体积混凝土内部真实温度。

4）智能预警：平台设置预警阀值，一旦温度超过预警阀值，平台智能预警、预警信息推送到责任人、立即采取相应措施，保障混凝土质量。

5）防高温防水：使用一 大一小两个IP68防水盒，大小防水盒之间隔一层隔温棉，电子元器件放置于小的IP68防水盒中间。这一种结构保证了在测温时间内水份无法渗透到放置元器件的盒子中，且在两个IP68之间有一层隔热棉，可以防止短时间的高温转透到电子元器件部分。

6.结语

通过该大体积混凝土温控系统对混凝土温度进行及时、准确的测定，且借助以云平台管理数据更为直观，提高了温控精细化程度，也有效降低了人工劳动强度，提高了工作效率，带来了显著的经济效益，能够给其他同类工程提供良好的案例借鉴。

参考文献:

[1]廖哲男, 魏巍, 赵亮,等. 大体积混凝土BIM智能温控系统的研究与应用[J]. 土木建筑与环境工程, 2016, 38(4):7.