铁路工程混凝土温度现场监测和控制试验

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摘要：铁路工程施工过程中，由于大体积混凝土体积大，而表面系数小，使得水泥水化热所释放的热量集中于混凝土内部，导致内外部产生极大的温差，从而产生温度裂缝，造成工程混凝土结构的致命硬伤。为了控制这种温度裂缝的出现，需要采用温控施工现场监测技术，以控制混凝土结构浇筑之后的稳定性，提高混凝土结构转换层的质量水平。

关键词：建铁路工程，混凝土施工，温度控制

一、铁路工程混凝土温度的现场监测试验

桥梁混凝土温度的现场监测，是混凝土稳定性控制的重要阶段，我们除了需要采用上文提到的各种方法计算温度监测所需的各种数据，还要结合施工现场的条件，提高监测方法的可行性。

（一）选择和安装温度测试的元件

温度测试的元件包括温度计、电阻片和测温仪等，关于温度测试元件的选择和安装，必须按照以下的步骤严格进行：

（1）温度测试元件的选择方法。首先是所选择的温度测试元件，温度测试的误差要控制在0.3℃以下，譬如目前比较常用的电阻片，其温度测试的结果较为精确，而且稳定系数高；其次是在温度测试元件安装之前，要将元件放置在水里浸泡一天之后，再根据上面温度测试元件的测试误差控制要求，选择合适的元件；再次使用温度测试元件记录温度的误差，应该控制在 最后是温度测试元件的性能和质量要进行严格控制，必须满足混凝土浇筑和养护阶段的温度测试需求。

（2）温度测试元件的安装和保护方法。首先在安装温度测试元件的时候，要确保安装位置准确无误，并将温度测试元件安装稳固，与桥梁结构中的钢筋、固定架等金属体绝热；其次是集中布置温度测试元件的引出线，并加大引出线的保护力度；再次是在浇筑混凝土的时候，所浇筑的混凝土材料要尽量避开温度测试元件和元件的引出线，另外在振捣混凝土的时候，也要将振捣器尽量远离温度测试元件和元件的引出线。

（二）现场监测试验的内容

在浇筑混凝土的时候，所采取的温度控制手段，一方面要对水泥水化热温度进行测试，另一方面需要重点监测混凝土浇筑过程中的温度，并监测混凝土养护过程中升温、降温、内外温差、降温效率、外界温度等。笔者在相关实践中也证明了混凝土结构温度应力，需要通过现场的监测和试验，才能够有效控制温度和防治混凝土裂缝产生，而这些方法，在实践中也证明了可以取得良好效果。

（1）温度现场监测点的布置。关于温度监测点的布置，可按照以下几种方法：首先是确定温度监测点的布置范围，可以将浇筑混凝土块体所在区域平面图对称轴线中的半条轴线划分为温度测试区域，然后平面布置温度测试区域中的温度监测点。其次是在温度测试的区域内，根据建筑后的温度场分布和温控需求，确定温度监测的位置和监测点的布置数量。沿着混凝土块体厚度的方向，每个位置布置至少5个监测点。而外界温度的监测点，应该结合保温养护的需求另行确定。

（2）混凝土温度监测的注意要点。笔者根据以往的相关工作经验，发现二次仪器在温度记录方面的误差，不会大于 ，而温度测试的元件，温度测试误差不会大于 ，在一定程度上可以满足混凝土结构大面积浇筑时的温度控制监测需求，但如果对温度测试元件和二次仪器提出更高的精度要求，可能会增加相关的施工费用，因此选择温度测试元件和二次仪器的时候，要结合施工的具体需求而定。另外温度测试元件的选择和安装，必须根据相关的规定严格进行，以避免由于测试误差而无法取得应有的测试效果，不利于混凝土结构稳定性的提高。而且需要在浇筑混凝土的同时，保护好温度测试元件和元件引线作，并在振捣的过程中要让振捣器尽量远离温度测试元件和元件的引线，以确保温度测试元件无虞。

二、铁路工程混凝土温度控制试验计算

铁路工程大体积混凝土的温度控制，通常有以下两种方法

（1）保温温度控制试验，可根据以下公式计算： ，上式中， 代表的是混凝土结构保温材料需要的最大厚度，基本单位为m； 代表的是混凝土结构的厚度，基本单位为m； 代表的是混凝土保温材料的导热系数，基本单位为 ，不同保温材料的导热系数不同；0.5代表的是混凝土中心位置温度往混凝土边缘扩散的距离，等于结构厚度的一半； 代表的是混凝土表面的温度，基本单位为℃； 代表的是混凝土浇筑3-5个小时之后，空气的平均温度高低，基本单位为℃； 代表的是混凝土的导热系数，取固定值，为2.3W/m・K； 代表的是混凝土中心位置的最高温度，基本单位为℃； 代表的是透风系数。如果保温材料属于易透风类型，取值为2.6或者3.0；如果保温材料属于不容易透风的保温材料，取值为1.3或者1.5；如果混凝土表面先铺上一层不容易透风的保温材料，然后再继续铺上一层容易透风的保温材料，则取值为2.0后者2.3。

（2）蓄水温度控制试验，在桥梁混凝土结构完全凝结之后，在混凝土结构的上面保持一定高度的水，利用水的隔热保温效果，控制混凝土表面和内部的温度差异，确保混凝土能够在规定时间之内具备足够的抗裂强度，从而防止温度裂缝的产生。蓄水法根据的是热交换原理，要求每立方米的混凝土在养护时间内散发到空气中的热量，与内部中心位置温度降低到表面温度热量是相同的。关于混凝土温差裂缝控制时，对表面需求的热阻系数大小，可按照以下公式进行计算： ，公式中， 代表的是混凝土表面裂缝控制时的热阻系数，基本单位为k/W； 代表的是混凝土温度保持需要的时间，基本单位为h； 代表的是混凝土结构表面的系数，基本单位为1/m； 代表的是混凝土表面的温度高低，基本单位为℃； 代表的是在浇筑、振捣混凝土好之后，并开始养护阶段的温度高低，基本单位为℃； 代表的是每 混凝土的水泥用量，基本单位为 ； 代表的是浇筑混凝土在规定龄期之内，水泥所产生的水化热，基本单位为KJ/kg；

根据上面的公式我们可以求出混凝土表面所需要的热阻系数R，可以进行混凝土表面蓄水深度的计算，具体计算方法按照以下公式： ，公式中， 代表的是浇筑混凝土结构表面的蓄水深度，基本单位为m； 代表的是浇筑混凝土结构表面热阻系数，基本单位为K/W； 代表的是水的导热系数，属于固定取值，为0.58W/m・K；

在上式中，我们假设 计算，通过对混凝土中心部位和表面温度的测定，以调整水的温度和水的深度。蓄水深度和水的温度相关，可以根据不同水的温度，对其进行调整，按照以下公式计算： ，该公式中， 代表的是层混凝土结构表面所需蓄水调整后的深度，基本单位为cm； 代表的是按照 时的混凝土，进行蓄水深度的计算，基本单位为cm； 代表的是混凝土表面蓄水所需要养护的温度，基本单位为摄氏度，计算公式为 ； 代表的是蓄水时大气平均的气温，基本单位为℃。

三、结束语

综上所述，桥梁工程大体积混凝土的温度控制，需要在进行温度控制计算的基础上，在确定温度测试元件选择方法和安装保护方法的基础上，选择和安装温度计、电阻片和测温仪等温度测试的元件，然后根据施工现场的条件，布置温度现场监测点，实时监测所浇筑的块体混凝土温度，确保混凝土块体内外温差、降温速度和外界温度等真实反映出来，以减少混凝土温度裂缝的产生，提高混凝土施工的质量。

参考文献

[1]方坤，唐旭光.大体积混凝土建筑结构施工中的温度控制方法[J].山西建筑，2008，34（32）：145-146.

[2]管晓军.某特大桥大体积混凝土温度控制及防裂措施[J].山西建筑，2007，33（30）：173-174.