熱電偶測溫技術在大體積混凝土施工中的應用

　　對熱電偶的測溫技術原理及率定過程作了介紹，由熱電勢與溫度值的關系歸納出經(jīng)驗式，在大體積混凝土工程中得到應用，并在現(xiàn)場測溫中作進一步改善。
　　當大體積混凝土澆注后，由于水泥在水化過程中放出熱量-一水化熱，使混凝土溫度升高，同時熱量通過其表面向四周散發(fā)形成內(nèi)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(nèi)部溫度時又產(chǎn)生約束溫度應力。當這兩種溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。在某港翻車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，及時掌握混凝土澆注后的溫度變化規(guī)律，用以指導施工。在混凝土澆注初期，當內(nèi)外溫差太大.時，立即加蓋草包，使內(nèi)外溫差控制在--定范圍以內(nèi)。結果使?jié)沧⒌?000m“混凝土，未出現(xiàn)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)鐮銅線和同直徑的單芯膠質(zhì)銅線組成。兩個端部用焊錫連接,外涂環(huán)氧樹脂，導線的長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
　　由實驗可知，銅一鐮銅熱電偶的工作點溫度t與熱電勢E之間的關系式是一條倒U字形曲線，其頂點為中立溫度275℃，由于我們使用范圍在0~50℃之間，這一段可近似看成直線。
(一)方法
　　將自制熱電偶銅線的中部剪開，分別接在電位差計的正負接線柱上、熱電偶的一端作工作點，浸于不同溫度的工作介質(zhì)中:.端作恒溫點，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)。

　　不同工作點的介質(zhì)溫度可用數(shù)個熱水瓶分別灌入水溫為50℃、40℃、....的水來模擬。恒溫點介質(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綁扎后，從保溫瓶塞子的小孔中插入介質(zhì)中部。在率定過程中每改變一個工作點的溫度，即由一人看溫度計，一人調(diào)電位差計，當電位差計達到恒定時，兩人同時讀數(shù)。
根據(jù)上述步驟得到一系列的對應熱電勢-溫度率定值數(shù)據(jù)，見附表。

　　對附喪數(shù)據(jù)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
相關系數(shù)r=0.9998
由相關系數(shù)可見這是一個非常理想的直線方程
三、工程應用
(一)工程概況
　　翻車機房底板厚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(jù)設計技術要求，混凝土強度等級為C25，抗?jié)B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
　　整個翻車機房底板混凝土分三個流水段，中間設置兩條閉合塊，由西向東施工，每一流水段設六個測溫點(圖2)。為了解混凝土截面溫變的變化，每.-測點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。導線沿射筋引出墻外，并作好記號。熱電偶的埋設時間宜在混凝土澆注前，鋼筋工程隱蔽驗收后進行為好。
（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號測點為例，測溫結果見圖3。

四、結論與體會
1.由圖3可見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(nèi)。
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后開始降溫。同此對大體積混凝土工程，澆注后的一周內(nèi)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(guī)律相似，但略高10℃左右，這與表層混凝土散熱快有關。而混凝土表面溫度則隨外界氣溫而變化，同時也與覆蓋層的保溫情況有關。
4.現(xiàn)場熱電偶測溫時需帶上冰水混合物的保溫瓶作恒溫介質(zhì)，工作時極不方便，解決的方法可采用:
(1)延長導線引入操作室固定保溫瓶位置，但需用較多的導線。
(2)根據(jù)熱電偶中間溫度定律:母熱電勢等于各子熱電勢的代數(shù)和。
　　根據(jù)我們已建立的恒溫點為0℃的直線方程，到達工地后可按即時氣溫加以換算。例:當時氣溫為9℃，代入(2)式，得E為0.3232mV，(以0℃為基準，9℃時的子熱電勢)，然后再以9℃為基準測得工作點的熱電勢E(t1t0)為1.227mV,按熱電偶中間溫度定律計算出工作點的溫度:
25.7587×(1.227+0.3232)+0.676=40.6℃
　　即混凝土測點溫度為40.6℃。
5.通過這次底板測溫，我們認為原施工組織設計中規(guī)定的混凝土中心溫度與表面溫度差控制在25℃以內(nèi)是恰當?shù)摹D3的溫度變化曲線也證實了這一點。