混凝土热物理参数测定仪测量混凝土的热物理参数方法

混凝土热物理参数测定仪测量混凝土的热物理参数方法

一、前言：

质量和耐久性起着关键作用。准确掌握混凝土的热物理参数，如绝热温升、比热、导热系数、导温系数等，有助于优化混凝土配合比设计，有效控制混凝土施工过程中的温度应力，预防裂缝的产生，从而确保混凝土结构的长期稳定性和安全性。我公司生产的混凝土热物理参数测定仪用于测定混凝土绝热温升，混凝土比热，混凝土导热系数，混凝土导温系数（用户可选部分），混凝土线膨胀系数（用户可选部分），给定温度变化曲线再现。执行标准DL/T5150-2001。

二、测量方法：

（一）绝热温升测量

前期准备

仪器检查与校准：对混凝土热物理参数测定仪进行全面检查，确保仪器各部件正常运行，温度传感器、数据采集模块等精度符合要求。依据仪器校准规程，使用标准温度源对温度测量系统进行校准，保证温度测量的准确性。

试件制作与养护：按照相关标准和设计要求，制作尺寸为 50L（0.05m³），重量约 150kg 的混凝土试件。试件应振捣密实，避免出现孔洞、蜂窝等缺陷。制作完成后，将试件置于标准养护条件下（温度 20±2℃，相对湿度 95% 以上）养护至规定龄期。

测量步骤

安装试件：将养护好的混凝土试件小心放置于测定仪的绝热桶内，确保试件放置平稳。把标有“试件温度” 的测温棒经保温桶插进试件预设的埋管中，保证测温棒与混凝土充分接触，以准确测量试件内部温度。

设定参数：在测定仪的控制系统中，设置温度控制范围为 5 - 90℃，测量时间间隔，如每 10 分钟记录一次数据。根据实际工程需求和混凝土特性，设置合适的跟踪精度，一般为 ±0.1℃。

启动测量：启动测定仪，系统开始自动跟踪测量混凝土试件的温度变化。测量过程中，确保测定环境稳定，避免外界温度波动、气流等因素对测量结果产生干扰。测定仪自动采集并记录试件温度、箱内温度等数据。数据记录与处理

记录：测定仪每 10 分钟自动记录一次试件温度、箱内温度等数据，持续测量至混凝土绝热温升基本稳定，一般需 3 - 7 天。

处理：根据记录的数据，绘制混凝土绝热温升随时间变化的曲线。通过对曲线的分析，确定混凝土绝热温升的峰值，以及温升速率随时间的变化情况。绝热温升值按公式 Qn = a（Qn - Q0）计算（式中各参数含义根据具体试验规程确定），结果精确至 0.1℃。

（二）比热测量

准备工作

仪器调试：检查测定仪比热测量模块的性能，确保温度传感器、加热装置等正常工作。对温度测量系统进行校准，保证温度测量精度达到 0.1℃。

试件准备：制作尺寸为内径Φ200mm，高度 h400mm 的圆筒体混凝土试件，试件应均匀一致，无明显缺陷。

测量流程

安装与连接：将制作好的混凝土试件安装在测定仪的比热测量装置上，连接好温度传感器和加热装置，确保连接牢固、接触良好。

设定参数：在测定仪控制系统中，设定温度测量范围为 10 - 80℃，温度分辨力为 0.01℃，跟踪精度为≤±0.2℃。设置加热功率和加热时间等参数，根据试件特性和试验要求确定。

测量过程：启动测定仪，加热装置对试件进行加热，同时温度传感器实时测量试件温度变化。测定仪自动采集并记录温度随时间的变化数据。

数据处理

根据采集到的温度 - 时间数据，利用比热计算公式计算混凝土比热。比热计算公式一般为：c = Q /（mΔT），其中 c 为比热，Q 为吸收或放出的热量，m 为试件质量，ΔT 为温度变化量。通过测定仪测量的温度变化数据和已知的加热功率等参数，可计算出 Q 值，进而求得混凝土比热。

计算结果的精度应满足试验要求，一般比热测量精度可达 0.5 - 5.0kJ/(kg×k)。对测量结果进行多次测量取平均值，以提高测量精度。

（三）导热系数测量

准备环节

仪器校准：对导热系数测定仪的温度测量系统、热流传感器等进行校准，确保测量精度达到 0.1℃，热流测量精度符合要求。

试件制作：制作尺寸为 h400×Φ200，中孔直径 40mm 的混凝土试件，试件表面应平整光滑，无裂缝、孔洞等缺陷。

测量操作

试件安装：将混凝土试件安装在测定仪的导热系数测量装置中，保证试件与加热板、冷却板紧密接触，热流传感器安装在合适位置，以准确测量热流密度。

参数设置：在测定仪控制系统中，设置测量温度范围，如 20 - 60℃，温度分辨力为 0.01℃。设定加热功率、冷却水流速等参数，根据试验要求确定。

测量过程：启动测定仪，加热板对试件一端加热，冷却板对另一端冷却，形成稳定的温度梯度。测定仪自动测量并记录试件两端的温度差以及通过试件的热流密度。

结果计算

根据傅里叶导热定律，导热系数计算公式为：λ = -（Q / A）×（Δx / ΔT），其中 λ 为导热系数，Q 为热流量，A 为传热面积，Δx 为温度梯度方向上的距离，ΔT 为温度差。通过测定仪测量的数据，代入公式计算出混凝土的导热系数。

测量结果应在 0.500 - 5.000W/（m.k）范围内，对测量结果进行多次测量取平均值，并进行不确定度分析，以评估测量结果的可靠性。

（四）导温系数测量

准备工作

仪器检查：检查导温系数测定仪的加热装置、温度测量系统、数据采集系统等，确保仪器正常运行，温度测量精度达到 0.1℃。

试件准备：制作外径Φ200，高 h400 圆柱体，中央有 Φ10 深 200 圆孔的混凝土试件，试件质量均匀，无明显缺陷。

测量步骤

试件安装与连接：将混凝土试件安装在测定仪的导温系数测量装置中，在试件的圆孔中安装加热元件，在试件表面安装温度传感器，确保安装牢固、接触良好。

参数设定：在测定仪控制系统中，设定加热电源参数，如电压为 AC220±10%，频率为 50 - 60Hz。设置温度测量范围、时间间隔等参数，根据试验要求确定。

测量过程：启动测定仪，加热元件对试件圆孔内加热，温度传感器实时测量试件表面不同位置的温度变化。测定仪自动采集并记录温度随时间的变化数据。

数据处理与结果分析

根据测量得到的温度 - 时间数据，利用导温系数计算公式计算混凝土导温系数。常用的计算方法如博远逆向热扩散率测定法（BYR 法）等。通过对数据的处理和分析，得到混凝土导温系数的数值。

测量结果的精度应满足试验要求，对测量结果进行多次测量取平均值，分析测量结果的离散性，评估测量结果的可靠性。试验装置稳定热扩散阶段的水温波动应在±0.05℃以内。

 数据记录表格参考：

（一）绝热温升测量数据记录表

（二）比热测量数据记录表

（三）导热系数测量数据记录表

（四）导温系数测量数据记录表