鐵路工程混凝土溫度現(xiàn)場監(jiān)測和控制試驗(yàn)
2015-03-27
一、鐵路工程混凝土溫度的現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn)
橋梁混凝土溫度的現(xiàn)場監(jiān)測，是混凝土穩(wěn)定性控制的重要階段，我們除了需要采用上文提到的各種方法計(jì)算溫度監(jiān)測所需的各種數(shù)據(jù)，還要結(jié)合施工現(xiàn)場的條件，提高監(jiān)測方法的可行性。
?。ㄒ唬┻x擇和安裝溫度測試的元件
溫度測試的元件包括溫度計(jì)、電阻片和測溫儀等，關(guān)于溫度測試元件的選擇和安裝，必須按照以下的步驟嚴(yán)格進(jìn)行：
?。?）溫度測試元件的選擇方法。首先是所選擇的溫度測試元件，溫度測試的誤差要控制在0.3℃以下，譬如目前比較常用的電阻片，其溫度測試的結(jié)果較為精確，而且穩(wěn)定系數(shù)高；其次是在溫度測試元件安裝之前，要將元件放置在水里浸泡一天之后，再根據(jù)上面溫度測試元件的測試誤差控制要求，選擇合適的元件；再次使用溫度測試元件記錄溫度的誤差，應(yīng)該控制在 最后是溫度測試元件的性能和質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格控制，必須滿足混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)階段的溫度測試需求。
?。?）溫度測試元件的安裝和保護(hù)方法。首先在安裝溫度測試元件的時(shí)候，要確保安裝位置準(zhǔn)確無誤，并將溫度測試元件安裝穩(wěn)固，與橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋、固定架等金屬體絕熱；其次是集中布置溫度測試元件的引出線，并加大引出線的保護(hù)力度；再次是在澆筑混凝土的時(shí)候，所澆筑的混凝土材料要盡量避開溫度測試元件和元件的引出線，另外在振搗混凝土的時(shí)候，也要將振搗器盡量遠(yuǎn)離溫度測試元件和元件的引出線。
（二）現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn)的內(nèi)容
在澆筑混凝土的時(shí)候，所采取的溫度控制手段，一方面要對水泥水化熱溫度進(jìn)行測試，另一方面需要重點(diǎn)監(jiān)測混凝土澆筑過程中的溫度，并監(jiān)測混凝土養(yǎng)護(hù)過程中升溫、降溫、內(nèi)外溫差、降溫效率、外界溫度等。筆者在相關(guān)實(shí)踐中也證明了混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力，需要通過現(xiàn)場的監(jiān)測和試驗(yàn)，才能夠有效控制溫度和防治混凝土裂縫產(chǎn)生，而這些方法，在實(shí)踐中也證明了可以取得良好效果。
（1）溫度現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)的布置。關(guān)于溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置，可按照以下幾種方法：首先是確定溫度監(jiān)測點(diǎn)的布置范圍，可以將澆筑混凝土塊體所在區(qū)域平面圖對稱軸線中的半條軸線劃分為溫度測試區(qū)域，然后平面布置溫度測試區(qū)域中的溫度監(jiān)測點(diǎn)。其次是在溫度測試的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)建筑后的溫度場分布和溫控需求，確定溫度監(jiān)測的位置和監(jiān)測點(diǎn)的布置數(shù)量。沿著混凝土塊體厚度的方向，每個(gè)位置布置至少5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。而外界溫度的監(jiān)測點(diǎn)，應(yīng)該結(jié)合保溫養(yǎng)護(hù)的需求另行確定。
?。?）混凝土溫度監(jiān)測的注意要點(diǎn)。筆者根據(jù)以往的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)二次儀器在溫度記錄方面的誤差，不會大于 ，而溫度測試的元件，溫度測試誤差不會大于 ，在一定程度上可以滿足混凝土結(jié)構(gòu)大面積澆筑時(shí)的溫度控制監(jiān)測需求，但如果對溫度測試元件和二次儀器提出更高的精度要求，可能會增加相關(guān)的施工費(fèi)用，因此選擇溫度測試元件和二次儀器的時(shí)候，要結(jié)合施工的具體需求而定。另外溫度測試元件的選擇和安裝，必須根據(jù)相關(guān)的規(guī)定嚴(yán)格進(jìn)行，以避免由于測試誤差而無法取得應(yīng)有的測試效果，不利于混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高。而且需要在澆筑混凝土的同時(shí)，保護(hù)好溫度測試元件和元件引線作，并在振搗的過程中要讓振搗器盡量遠(yuǎn)離溫度測試元件和元件的引線，以確保溫度測試元件無虞。
二、鐵路工程混凝土溫度控制試驗(yàn)計(jì)算
鐵路工程大體積混凝土的溫度控制，通常有以下兩種方法
?。?）保溫溫度控制試驗(yàn)，可根據(jù)以下公式計(jì)算： ，上式中， 代表的是混凝土結(jié)構(gòu)保溫材料需要的最大厚度，基本單位為m； 代表的是混凝土結(jié)構(gòu)的厚度，基本單位為m； 代表的是混凝土保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，基本單位為 ，不同保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)不同；0.5代表的是混凝土中心位置溫度往混凝土邊緣擴(kuò)散的距離，等于結(jié)構(gòu)厚度的一半； 代表的是混凝土表面的溫度，基本單位為℃； 代表的是混凝土澆筑3-5個(gè)小時(shí)之后，空氣的平均溫度高低，基本單位為℃； 代表的是混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取固定值，為2.3W/m・K； 代表的是混凝土中心位置的最高溫度，基本單位為℃； 代表的是透風(fēng)系數(shù)。如果保溫材料屬于易透風(fēng)類型，取值為2.6或者3.0；如果保溫材料屬于不容易透風(fēng)的保溫材料，取值為1.3或者1.5；如果混凝土表面先鋪上一層不容易透風(fēng)的保溫材料，然后再繼續(xù)鋪上一層容易透風(fēng)的保溫材料，則取值為2.0后者2.3。
?。?）蓄水溫度控制試驗(yàn)，在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)完全凝結(jié)之后，在混凝土結(jié)構(gòu)的上面保持一定高度的水，利用水的隔熱保溫效果，控制混凝土表面和內(nèi)部的溫度差異，確保混凝土能夠在規(guī)定時(shí)間之內(nèi)具備足夠的抗裂強(qiáng)度，從而防止溫度裂縫的產(chǎn)生。蓄水法根據(jù)的是熱交換原理，要求每立方米的混凝土在養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)散發(fā)到空氣中的熱量，與內(nèi)部中心位置溫度降低到表面溫度熱量是相同的。關(guān)于混凝土溫差裂縫控制時(shí)，對表面需求的熱阻系數(shù)大小，可按照以下公式進(jìn)行計(jì)算： ，公式中， 代表的是混凝土表面裂縫控制時(shí)的熱阻系數(shù)，基本單位為k/W； 代表的是混凝土溫度保持需要的時(shí)間，基本單位為h； 代表的是混凝土結(jié)構(gòu)表面的系數(shù)，基本單位為1/m； 代表的是混凝土表面的溫度高低，基本單位為℃； 代表的是在澆筑、振搗混凝土好之后，并開始養(yǎng)護(hù)階段的溫度高低，基本單位為℃； 代表的是每 混凝土的水泥用量，基本單位為 ； 代表的是澆筑混凝土在規(guī)定齡期之內(nèi)，水泥所產(chǎn)生的水化熱，基本單位為KJ/kg；
根據(jù)上面的公式我們可以求出混凝土表面所需要的熱阻系數(shù)R，可以進(jìn)行混凝土表面蓄水深度的計(jì)算，具體計(jì)算方法按照以下公式： ，公式中， 代表的是澆筑混凝土結(jié)構(gòu)表面的蓄水深度，基本單位為m； 代表的是澆筑混凝土結(jié)構(gòu)表面熱阻系數(shù)，基本單位為K/W； 代表的是水的導(dǎo)熱系數(shù)，屬于固定取值，為0.58W/m・K；
在上式中，我們假設(shè) 計(jì)算，通過對混凝土中心部位和表面溫度的測定，以調(diào)整水的溫度和水的深度。蓄水深度和水的溫度相關(guān)，可以根據(jù)不同水的溫度，對其進(jìn)行調(diào)整，按照以下公式計(jì)算： ，該公式中， 代表的是層混凝土結(jié)構(gòu)表面所需蓄水調(diào)整后的深度，基本單位為cm； 代表的是按照 時(shí)的混凝土，進(jìn)行蓄水深度的計(jì)算，基本單位為cm； 代表的是混凝土表面蓄水所需要養(yǎng)護(hù)的溫度，基本單位為攝氏度，計(jì)算公式為 ； 代表的是蓄水時(shí)大氣平均的氣溫，基本單位為℃。
三、結(jié)束語
綜上所述，橋梁工程大體積混凝土的溫度控制，需要在進(jìn)行溫度控制計(jì)算的基礎(chǔ)上，在確定溫度測試元件選擇方法和安裝保護(hù)方法的基礎(chǔ)上，選擇和安裝溫度計(jì)、電阻片和測溫儀等溫度測試的元件，然后根據(jù)施工現(xiàn)場的條件，布置溫度現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測所澆筑的塊體混凝土溫度，確?；炷翂K體內(nèi)外溫差、降溫速度和外界溫度等真實(shí)反映出來，以減少混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土施工的質(zhì)量。
