熱電偶測溫技術(shù)在大體積混凝土施工中的應用

　　對熱電偶的測溫技術(shù)原理及率定過(guò)程作了介紹，由熱電勢與溫度值的關(guān)系歸納出經(jīng)驗式，在大體積混凝土工程中得到應用，并在現場(chǎng)測溫中作進(jìn)一步改善。
　　當大體積混凝土澆注后，由于水泥在水化過(guò)程中放出熱量-一水化熱，使混凝土溫度升高，同時(shí)熱量通過(guò)其表面向四周散發(fā)形成內外溫度差，從而產(chǎn)生溫度應力;相反，混凝土表層溫度低于混凝土內部溫度時(shí)又產(chǎn)生約束溫度應力。當這兩種溫度應力超過(guò)混凝土的抗拉強度時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生裂縫。在某港翻車(chē)機房的大體積混凝土施工中，我們首次采用銅鐮銅熱電偶測溫技術(shù)，及時(shí)掌握混凝土澆注后的溫度變化規律，用以指導施工。在混凝土澆注初期，當內外溫差太大.時(shí)，立即加蓋草包，使內外溫差控制在--定范圍以?xún)?。結果使澆注的6000m“混凝土，未出現一條裂縫。達到預期效果。
主要儀器設備
(一)銅一鐮銅熱電偶
　　系由0.3mm的膠質(zhì)鐮銅線(xiàn)和同直徑的單芯膠質(zhì)銅線(xiàn)組成。兩個(gè)端部用焊錫連接,外涂環(huán)氧樹(shù)脂，導線(xiàn)的長(cháng)短粗細不影響測定結果。
(二)溫度計
　　量程0~50C，最小分度值為0.1℃的玻璃水銀溫度計二支。
(三)電位差計
　　選用UJ33a型直流電位差計，最小分度值為1μV。
(四)保溫瓶
　　3~5磅大口熱水瓶一只，普通熱水瓶5只。
二、熱電偶的率定
　　由實(shí)驗可知，銅一鐮銅熱電偶的工作點(diǎn)溫度t與熱電勢E之間的關(guān)系式是一條倒U字形曲線(xiàn)，其頂點(diǎn)為中立溫度275℃，由于我們使用范圍在0~50℃之間，這一段可近似看成直線(xiàn)。
(一)方法
　　將自制熱電偶銅線(xiàn)的中部剪開(kāi)，分別接在電位差計的正負接線(xiàn)柱上、熱電偶的一端作工作點(diǎn)，浸于不同溫度的工作介質(zhì)中:.端作恒溫點(diǎn)，浸于溫度恒定為to的介質(zhì)中。這樣就構成熱電偶的測最回路(圖1)。

　　不同工作點(diǎn)的介質(zhì)溫度可用數個(gè)熱水瓶分別灌入水溫為50℃、40℃、....的水來(lái)模擬。恒溫點(diǎn)介質(zhì)，用冰水混合物遭入保溫瓶中能保持水溫0℃不變。
(二)率定
　　將熱電偶和溫度計用線(xiàn)綁扎后，從保溫瓶塞子的小孔中插入介質(zhì)中部。在率定過(guò)程中每改變一個(gè)工作點(diǎn)的溫度，即由一人看溫度計，一人調電位差計，當電位差計達到恒定時(shí)，兩人同時(shí)讀數。
根據上述步驟得到一系列的對應熱電勢-溫度率定值數據，見(jiàn)附表。

　　對附喪數據經(jīng)川最小二乘法計算得:
A=0.676，B=25.7587
回歸方程為t=25.7587E+0.676
相關(guān)系數r=0.9998
由相關(guān)系數可見(jiàn)這是一個(gè)非常理想的直線(xiàn)方程
三、工程應用
(一)工程概況
　　翻車(chē)機房底板厚1.4~2.1m，墻板厚1~2.1m，中墻厚0.6m，屬大體積鋼筋混凝土結構，根據設計技術(shù)要求，混凝土強度等級為C25，抗滲標號S8，抗凍標號D200,要求做到不滲不漏不裂,混凝土總量為6350m³,施工要求達到優(yōu)質(zhì)工程質(zhì)最標準。
(二)熱電偶設置
　　整個(gè)翻車(chē)機房底板混凝土分三個(gè)流水段，中間設置兩條閉合塊，由西向東施工，每一流水段設六個(gè)測溫點(diǎn)(圖2)。為了解混凝土截面溫變的變化，每.-測點(diǎn)需測出混凝土的表而、表層和中心溫度。其中表面溫度可由普通溫變計測得;在混凝土表面以下10cm處和截面中心各埋設熱電偶一只測出表層溫度和中心溫度。熱電偶應埋設在結構斷面最大的側墻和中隔培處，固定在鋼筋上。導線(xiàn)沿射筋引出墻外，并作好記號。熱電偶的埋設時(shí)間宜在混凝土澆注前，鋼筋工程隱蔽驗收后進(jìn)行為好。
（三）測溫方法與結果

　　從混凝土澆注完畢后4~6h，即在表面覆一層塑料薄膜、二層草包。前三天每4h測溫-次，以后8h測一次，一周后每天測溫一次，-般14d即可告一段落。以第I流水段2號測點(diǎn)為例，測溫結果見(jiàn)圖3。

四、結論與體會(huì )
1.由圖3可見(jiàn)混凝土中心最高溫度為36.1℃，與表層溫度差為11.4℃,與表面溫度差為19.6℃，都在控制范圍內。
2.不論混凝土中心溫度還是表層溫度，前三天的升溫值最快;以后趨于平緩;5~6d后開(kāi)始降溫。同此對大體積混凝土工程，澆注后的一周內溫度控制是非常重要的。
3.混凝土中心溫度與混凝土表層溫度變化規律相似，但略高10℃左右，這與表層混凝土散熱快有關(guān)。而混凝土表面溫度則隨外界氣溫而變化，同時(shí)也與覆蓋層的保溫情況有關(guān)。
4.現場(chǎng)熱電偶測溫時(shí)需帶上冰水混合物的保溫瓶作恒溫介質(zhì)，工作時(shí)極不方便，解決的方法可采用:
(1)延長(cháng)導線(xiàn)引入操作室固定保溫瓶位置，但需用較多的導線(xiàn)。
(2)根據熱電偶中間溫度定律:母熱電勢等于各子熱電勢的代數和。
　　根據我們已建立的恒溫點(diǎn)為0℃的直線(xiàn)方程，到達工地后可按即時(shí)氣溫加以換算。例:當時(shí)氣溫為9℃，代入(2)式，得E為0.3232mV，(以0℃為基準，9℃時(shí)的子熱電勢)，然后再以9℃為基準測得工作點(diǎn)的熱電勢E(t1t0)為1.227mV,按熱電偶中間溫度定律計算出工作點(diǎn)的溫度:
25.7587×(1.227+0.3232)+0.676=40.6℃
　　即混凝土測點(diǎn)溫度為40.6℃。
5.通過(guò)這次底板測溫，我們認為原施工組織設計中規定的混凝土中心溫度與表面溫度差控制在25℃以?xún)仁乔‘數?。圖3的溫度變化曲線(xiàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。