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驗式，在大體積混凝土工程中得到應用，并在現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形成內外溫度差，從而產生溫度應力;相反，混凝土表層溫度低于混凝土內部溫度時又產生約束溫度應力。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律，用以指導施工。在混凝土澆注初期，當內外溫差太大.時，立即加蓋草包，使內外溫差控制在--定范圍以內。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的膠質鐮銅線和同直徑的單芯膠質銅線組成。兩個端部用焊錫連接,外涂環氧樹脂，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中:.端作恒溫點，浸于溫度恒定為to的介質中。這樣就構成熱電偶的測最回路(圖1)。

　　不同工作點的介質溫度可用數個熱水瓶分別灌入水溫為50℃、40℃、....的水來模擬。恒溫點介質，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，一人調電位差計，當電位差計達到恒定時，兩人同時讀數。
根據上述步驟得到一系列的對應熱電勢-溫度率定值數據，見附表。

　　對附喪數據經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r=0.9998
由相關系數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，根據設計技術要求，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,施工要求達到優質工程質最標準。
(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。
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。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.現場熱電偶測溫時需帶上冰水混合物的保溫瓶作恒溫介質，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定的混凝土中心溫度與表面溫度差控制在25℃以內是恰當的。圖3的溫度變化曲線也證實了這一點。