CN202195899U

CN202195899U - 混凝土结构温度梯度检测仪

Info

Publication number: CN202195899U
Application number: CN2011203264732U
Authority: CN
Inventors: 张国新; 郭晨; 王振红; 周绍武; 刘爱梅; 李仁江; 赵恩国; 刘毅; 刘有志; 王建华
Original assignee: BEIJING MILLENNIUM ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Current assignee: BEIJING MILLENNIUM ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2021-09-01

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土结构温度梯度检测仪，它包括埋设在混凝土结构相应位置上的至少一个温度传感器，该至少一个温度传感器的输出端与置于该混凝土结构外部的数字温度测试记录仪的输入端连接，该数字温度测试记录仪的输出端与温度数据处理分析设备的输入端连接。通过对温度传感器进行相应布置，本实用新型既可对某一时刻时混凝土结构的温度梯度进行评测，又可对某一时刻时混凝土结构的保温效果以及混凝土结构内部冷却水管的冷却效果进行评测，检测结果精度高、准确可靠，可广泛应用于水利水电、交通运输等混凝土结构，特别是大体积混凝土结构的温度控制工程中，用于快速评价混凝土结构的安全与否。

Description

混凝土结构温度梯度检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种检测混凝土结构温度梯度的仪器，具体地说，是涉及一种适用于检测施工期和运行期混凝土结构温度梯度的设备。

背景技术

目前，工程界对混凝土温度裂缝的成因分析基本归结为温差过大，包括内外温差、基础温差或上下层温差等，另外，结构安全风险大小也是通过温差大小来评定的。但是，体积不同的混凝土结构面临同样的温差时，是否存在同样的风险，体积大、温差大的混凝土结构是否就比体积小、温差小的混凝土结构危险，这些问题还尚无定论。

但从实际工程实践中可以得出，温度梯度大小可直接反映混凝土结构的温度应力大小、风险大小，温度梯度越大，混凝土产生的拉应力就越大，温度梯度越小，混凝土产生的拉应力就越小。为了减小温度梯度，在施工期间，大体积混凝土结构一般都要采取措施进行温度控制，比如表面保温、内部水管降温等，目的就是降低温度梯度，而这些温控措施成功与否直接关系到混凝土结构产生裂缝的风险大小和结构的安全状态，由此可见，用温度梯度指标来衡量混凝土结构的风险大小更为合理，检测混凝土结构的实际温度梯度大小，对保障混凝土结构的安全具有十分重要的意义。

但是，目前在水利水电工程中，对大体积混凝土结构的温度梯度进行检测较难，特别是处于复杂山区地理环境、不稳定的电源供应环境下的大体积混凝土结构，对其进行温度梯度的检测以及对实测的温度梯度数据进行实时存储和传输是很困难的，因此，设计出一种既能准确检测工程实际现场混凝土结构温度梯度，又能实现在复杂环境条件下实时存储数据、无人值守的温度梯度检测仪器，是目前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混凝土结构温度梯度检测仪，该混凝土结构温度梯度检测仪可准确、快速地对混凝土结构的温度梯度进行评测。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：它包括埋设在混凝土结构相应位置上的至少一个温度传感器，该至少一个温度传感器的输出端与置于该混凝土结构外部的数字温度测试记录仪的输入端连接，该数字温度测试记录仪的输出端与温度数据处理分析设备的输入端连接。

所述数字温度测试记录仪为LN2026-T型数字温度测试记录仪。

所述数字温度测试记录仪与所述温度数据处理分析设备之间为无线或有线连接。

本实用新型的优点是：

通过对温度传感器进行相应布置，本实用新型既可对某一时刻时混凝土结构的温度梯度进行评测，又可对某一时刻时混凝土结构的保温效果以及混凝土结构内部冷却水管的冷却效果进行评测，检测结果精度高、准确可靠。本实用新型成本低、使用方便、快捷、高效、便于携带，可实时存储数据，无需有人值守，可广泛应用于水利水电、交通运输等混凝土结构，特别是大体积混凝土结构的温度控制工程中，用于快速评价混凝土结构的安全与否。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型混凝土结构温度梯度检测仪包括埋设在混凝土结构500内外相应位置上的至少一个温度传感器100，该至少一个温度传感器100的输出端与置于该混凝土结构500外部的数字温度测试记录仪200的输入端连接，该数字温度测试记录仪200的输出端与温度数据处理分析设备300(公知设备)的输入端连接。

在实际应用中，该温度传感器100选用数字温度传感器。该数字温度测试记录仪200选用LN2026-T型数字温度测试记录仪，该LN2026-T型数字温度测试记录仪可以设定时间间隔(1-9999秒)自动收集温度传感器100采集的温度数据，并实时存储，该数字温度测试记录仪自带电源，无需供电，具有防水防潮功能，可长时间在野外独立工作，可实现无人值守测量，并且，该数字温度测试记录仪还设置有省电模式，可延长使用时间，且该省电模式不影响其正常工作。当然，在实际中，也可根据本实用新型的要求来选择其他类型的数字温度测试记录仪。

如图1，该数字温度测试记录仪200与该温度数据处理分析设备300之间可为无线或有线连接，有线连接可通过数据电缆连接实现，而无线连接可通过GPRS或无线以太网或无线射频连接实现。

如图1，该温度数据处理分析设备300可连接有用于显示评测结果的显示设备(图中未示出)。另外，该温度数据处理分析设备300可直接选用计算机。

使用本实用新型时，依据评测对象(评测对象指混凝土结构内任意位置处的温度梯度、混凝土结构的保温效果或混凝土结构内部冷却水管的冷却效果)，将各个温度传感器100埋设在合适的位置上且密封，然后将温度传感器100与数字温度测试记录仪200连接好，确保信号能正常传送接收。随后，数字温度测试记录仪200便可收集在所需的不同时刻下各个温度传感器100在同一时刻采集的温度数据并存储，且实时将收集的这些温度数据传送给温度数据处理分析设备300，从而，通过温度数据处理分析设备300中的温度数据分析处理软件依据传送来的温度数据和温度传感器100的实际布置情况而进行自动分析计算，对评测对象得出评测结果。

本实用新型混凝土结构温度梯度检测仪不仅可检测评定某一时刻混凝土结构内任意位置处的温度梯度，也可检测评定某一时刻混凝土结构的保温效果以及混凝土结构内部冷却水管的冷却效果。

当本实用新型用于检测评定某一设定时刻时混凝土结构内部任意位置处的温度梯度时，为达到较佳的检测效果，至少需要使用四个温度传感器100对四个不同位置的温度进行测定，其中：一个温度传感器100应位于混凝土结构500的表面(若不设置保温材料400，则该温度传感器100即设置在混凝土结构500朝向外部环境的表面上。若设置保温材料，则该温度传感器100即位于混凝土结构500与保温材料400之间，如图1所示。)，而其他的温度传感器100应埋设于混凝土结构500内的几个不同深度位置上，并且，较佳地，这些温度传感器100应均处于大致垂直于混凝土结构500表面的直线上。这样，便可通过各个温度传感器100所在位置到混凝土结构表面的距离、同一设定时刻各个温度传感器100测得的温度以及混凝土结构的温度分布曲线公式T(x)＝k₁+k₂x+k₃x²+k₄x³+...+k_n+1xⁿ，而得到在该设定时刻时的混凝土结构的温度分布。其中，在温度分布曲线公式中，T(x)为在设定时刻时混凝土结构的温度分布，也就是，与混凝土结构表面距离x的测点的温度，x为测点所在位置到混凝土结构表面的距离，n为正整数，k₁、k₂、...、k_n+1为设定系数。需要注意的是，n与温度传感器的数量存在如下关系：n+1＝温度传感器的数量。当然，在实际中，基于精度、方便和实用三个方面的考虑，n取3即可，是最合理、经济、有效的。如图1，图中所示即为在与混凝土结构500表面垂直的方向上的不同深度位置处设置四个温度传感器100(其中一个温度传感器100设置在混凝土结构500的表面)的情形。

然后，根据得到的温度分布便可通过公式

而求得在该设定时刻时该混凝土结构内部任意位置处的温度梯度了，公式中，

为在设定时刻时的混凝土结构的温度梯度，x为测点所在位置到混凝土结构表面的距离，k₁、k₂、...、k_n+1为设定系数。与上述温度分布相似，公式中的n取3即可，也就是，通过公式

便可求得在该设定时刻时该混凝土结构内部任意位置处的温度梯度。

实践表明，求出的设定时刻时混凝土结构中任意位置的温度和温度梯度，可为评价混凝土结构的安全以及制定温控防裂措施提供直接的参考依据。混凝土结构内某一位置的温度梯度越大，则该位置的温度变化越快、越激烈，该位置的温度分布越不均匀，该位置周围的混凝土之间的相互约束越明显，该位置对混凝土结构的温控防裂越不利，越容易产生裂缝。混凝土结构内某一位置的温度梯度越小，则该位置的温度变化越慢、越缓，该位置的温度分布越均匀，该位置周围的混凝土之间的相互约束越小，该位置对混凝土结构的温控防裂越有利，越不易产生裂缝。

当完成对设定时刻时混凝土结构内部任意位置处的温度梯度的检测评定后，就可以通过将该设定时刻时混凝土结构表面的温度梯度

代入混凝土结构表面的边界条件

中，来得到该设定时刻时混凝土结构的表面散热系数β，

其中，λ为混凝土导热系数，可通过工程实际经验数据估算得出，β为设定时刻时混凝土结构的表面散热系数，T0为混凝土结构表面的温度，T_a0为外部环境温度，T_a0通过设置在混凝土结构外部的温度传感器测得。从而，通过该设定时刻时混凝土结构的表面散热系数来反映在该设定时刻时的混凝土结构的保温效果。

实践表明，设定时刻混凝土结构的表面散热系数能够很好地反映出该设定时刻下的混凝土结构的保温效果，为相关人员进行温控防裂提供参考依据。混凝土结构的表面散热系数越大，表明混凝土结构表面的热量向周围空气散发得越快，混凝土结构的保温效果越不好，那么混凝土结构内部和表面的温度分布就越不均匀，混凝土结构表面附近的温度梯度也就越大，越不利于混凝土结构的温控防裂。相反，混凝土结构的表面散热系数越小，表明混凝土结构表面的热量向周围空气散发得越慢，混凝土结构的保温效果越好，那么混凝土结构内部和表面的温度分布也就越均匀，混凝土结构表面附近的温度梯度也就越小，越有利于混凝土结构的温控防裂。

在工程实际中，对于表面散热系数大的混凝土结构一般采用覆盖保温材料的方式来减小混凝土结构的表面散热系数，从而降低混凝土结构表面附近的温度梯度，但是要注意适时合理，因为过小的表面散热系数也是不利于热量散发的。

当本实用新型用于检测冷却水管(图中未示出，冷却水管埋设在混凝土结构500内，用于给混凝土结构降温)的冷却效果时，要在需要评定冷却效果的冷却水管管壁外附近的不同位置处埋设至少一个温度传感器100，例如，在冷却水管的管径方向上的不同位置处设置多个温度传感器，以通过对该冷却水管通入冷却水前、后的温度进行测量而评定出该冷却水管的冷却效果。

本实用新型的优点是：

在实际应用中，通过本实用新型对检测时刻混凝土结构内部的温度分布情况的评测，可快速地得出检测时刻混凝土结构内部任意位置处的温度梯度，温度梯度结果可真实地反映混凝土结构的安全状况，从而为制定温控防裂措施提供直接的参考依据。

通过本实用新型的使用，不用再按照传统方式那样，检测哪个位置的温度就必须在该位置埋设温度计了，工作效率得到了大大地提高，检测结果可直观显示出，十分方便、实用。

通过对温度传感器进行相应布置，本实用新型既可对某一时刻时混凝土结构的温度梯度进行评测，又可对某一时刻时混凝土结构的保温效果以及混凝土结构内部冷却水管的冷却效果进行评测，检测结果精度高、准确可靠。

本实用新型成本低、使用方便、快捷、高效、便于携带，可实时存储数据，无需有人值守，可广泛应用于水利水电、交通运输等混凝土结构，特别是大体积混凝土结构的温度控制工程中，用于快速评价混凝土结构的安全与否。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：它包括埋设在混凝土结构相应位置上的至少一个温度传感器，该至少一个温度传感器的输出端与置于该混凝土结构外部的数字温度测试记录仪的输入端连接，该数字温度测试记录仪的输出端与温度数据处理分析设备的输入端连接。

2.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述温度传感器的数量大于三个。

3.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述数字温度测试记录仪为LN2026-T型数字温度测试记录仪。

4.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

5.如权利要求4所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述数字温度测试记录仪与所述温度数据处理分析设备之间的有线连接为数据电缆连接。

6.如权利要求4所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述数字温度测试记录仪与所述温度数据处理分析设备之间的无线连接为GPRS或无线以太网或无线射频连接。

7.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述温度数据处理分析设备连接有显示设备。

8.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述温度数据处理分析设备为计算机。

9.如权利要求1所述的混凝土结构温度梯度检测仪，其特征在于：

所述温度传感器为数字温度传感器。