文恒武   賈忠奎   姚松林 

（陜西省建筑科學研究院  710082  西安  中鐵十七局集團）

Application of JYC Digital Temperature Wireless Thermodetector to Production of Durable Concrete Precast Beam for the Special Passenger Train Line of Zhengzhou-Xi’an

Wen Hengwu1, Jia Zhongkui1, Yao Songlin2

（1.Shaanxi Building Scientific Research Institute, 710082, Xi’an）

（2.China railway 17th Bureau Group Co., LTD）

    “十一五”期間，我國鐵路建設確立總體目標是：完成鐵路建設總投資12500億元；建設新線19800公里，其中客運專線9800公里；我國鐵路將建設京滬、京廣、京哈、隴海、膠濟、福廈、石太等鐵路客運專線，列車時速將達到200-300公里；建設京津、寧滬、滬杭、廣深、廣珠、長吉等大城市的城際軌道交通系統，列車時速200公里以上。

 

    高速鐵路建設的快速發展，高性能水泥混凝土的用量將是巨大的，如京滬高速鐵路建設高性能混凝土的用量將達到三千多萬立方米。高性能混凝土的應用將提高列車運行的安全性和可靠性，提高混凝土結構的耐久性和使用壽命。高性能混凝土的設計是根據混凝土結構工程的要求，確保其施工要求的工作性，以及結構混凝土的強度和耐久性，使其在強度滿足設計要求時具有良好的施工性能，使混凝土結構在設計使用年限內，保證混凝土結構的正常使用，不超過容許劣化狀態。

 

    鄭西客運專線東起鄭州，西至西安，全長458公里，設計最大時速350公里，概算總投資450億元人民幣，沿途經過河南陜西兩省的軟土地區和濕陷性黃土地區。為了保證列車的平穩運行，該路段橋梁長度占路基總長度的67 %。主線橋梁為鋼筋混凝土“箱型梁”，長32.6米，寬13.4米，高3.05米，每榀梁混凝土用量約330立方米，重量850噸，設計使用C50高性能混凝土，設計使用壽命100年；聯絡線橋梁為鋼筋混凝土“T”型梁，梁長32.6米，寬2.3米，高2.5米，每跨由4榀梁組合而成，每榀梁混凝土用量約 60立方米，重量140噸，使用C55高性能混凝土，設計使用壽命100年。

 

    高性能混凝土在我國鐵路客運專用線上的大量采用還屬首次，為了使相關人員在設計、施工和質量檢驗、驗收過程中做到“有法可依”，最大限度地保證鐵路工程建筑物正常使用服務年限，保證施工過程中的質量控制以及為運營管理部門提供耐久性要求相關的重要信息，因此鐵路部門為此而制定了技術規范和暫行技術規定，具體如下：（1）鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定（鐵建設[2005]157號）；（2）鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準（鐵建設[2005]160號） ；（3）鐵路混凝土工程施工技術指南（TZ210-2005）；（4）客運專線高性能混凝土暫行技術條件：適用于客運專線新建橋梁、隧道、涵洞、軌道、路基支擋等結構用混凝土 ；（5）客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件：適用于新建客運專線單線、雙線及多線道碴橋面的先張法、后張法預應力混凝土預制簡支梁及先簡支后連續的預制簡支結構（以下統稱預制梁）；（6）中華人們共和國鐵道行業標準《預制后張法預應力混凝土鐵路橋簡支T梁技術條件》TB/T3043-2005等技術標準。這些技術標準的實施結合我國已頒布實施的與之相關的其它技術標準，構成了我國完整的鐵路高性能混凝土的技術標準體系 。

 

    高性能混凝土的應用是一個十分復雜的系統工程，它不僅涉及水泥、砂石、粉煤灰、礦粉、外加劑等原材料的技術性能，而且對于攪拌、成型、養護工藝都有嚴格的要求。養護使混凝土強度增長的重要過程，如果養護不當，會使水泥難以充分水化，混凝土強度難以達到設計要求，還會使混凝土內部和表面產生裂縫 ，影響混凝土結構的安全性和耐久性。蒸汽是一種良好的熱載體，他在冷卻時釋放熱量大，且具有較高的放熱系數，它既能加熱構件，使混凝土在較高的溫度下硬化，又能提供給一定的水分，使混凝土不致因水分過量蒸發而出現表面干燥脫水。采用蒸汽養護的混凝土構件，合理的養護制度可以提高混凝土構件的早期強度，提高模具和臺座的周轉率，減少混凝土構件的裂縫，保證混凝土的強度和耐久性的要求。

 

    蒸汽養護分為靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。按照現行的技術標準，混凝土在澆筑完畢應靜停4-6小時，靜停期間應保持環境溫度不低于5℃，升溫速度不宜大于10℃ /h；恒溫室養護棚內各部位的溫度差不應超過5℃ ，梁體的芯部（梁端中央深入300mm處）混凝土溫度不應大于60℃，個別最大不得超過65℃，恒溫期間蒸汽溫度不宜超45℃，恒溫時間應根據梁體拆模（放張）強度要求、混凝土配合比及環境條件通過實驗確定；降溫速率不應大于10℃ /h ，梁體混凝土上芯部于表層、表層與環境溫差不超過15℃時，方可撤出保溫設施。蒸汽養護結束后，應立即進行自然養護。

 

    陜西省建筑科學研究院生產的JYC數字溫度無線測溫儀由數字溫度傳感器、多通道溫度數據采集器、大屏幕溫度顯示器、低功耗無線數據通信基站、數據通信轉換器、數據通信接收器和計算機組成。

    

    a. 溫度傳感器采用美國Dalls公司的DS18B20數字溫度計，其工作原理是：利用高、低溫度系數不同的晶振在某一溫度下產生的振蕩頻率差值實現溫度測量，頻率計數值經過補償修正后，通過一線協議直接輸出溫度數字值，分辨率可達0.0625℃,不須二次儀表的溫度補償和二次處理，測量準確可靠，抗干擾性強。

    b. 溫度信號采用低功耗無線數字傳輸，發射功率10毫瓦， 頻率433兆赫茲 ，抗電磁干擾性強，安裝使用方便，機盒上設計有低電量提示燈，使用一般5號干電池可連續工作40天以上。無線電發射頻率、發射功率，符合國家民用小功率無線數傳電臺使用要求，對其它通信設施無影響。

    c.溫度采集器可以在60秒到2小時內任意設定采集周期。

    d.計算機軟件可使主控計算機同時顯示、儲存混凝土內部各點溫度，打印各測點溫度值和溫度變化曲線�？梢灶A先設定養護條件，超出此條件，計算機會自動顯示或報警，便于控制。

    e.溫度傳感器采用并行連接、數字式通信方式傳輸，傳輸容量大，每臺主機可監測150個溫度測量點。

    f.現場大屏幕可對各測點溫度循環滾動數字顯示，便于隨時掌握溫度變化情況，便于控制蒸養進汽溫度和進汽量的大小。

 

    a.傳感器測量溫度范圍 ：－55℃～＋125℃

    b.溫度測量分辨率：0.1℃

    c.監測計算機與基站無障礙通訊距離：不小于1000米

    d.基站無障礙通訊范圍： 500～700m

    e.基站最大瞬間功耗：≤20mW

    f.溫度采集器工作溫度范圍：-10～65℃

 

    中鐵十七局鄭西客運專線項目部西安新豐和未央梁廠，主要生產長32.6米，重850噸混凝土預應力箱梁，混凝土強度等級C50。計劃生產箱梁 780榀，采用蒸汽養護，JYC數字溫度無線測溫儀測溫，該測溫儀每套配備5個數據采集模塊，每個采集模塊上配備5個數字是溫度傳感器，可以同時不間斷地對梁的25個點進行溫度檢測。

 

    每榀梁上埋入混凝土芯部4個溫度傳感器（該處梁的厚度最大，也是梁的上部，此處混凝土的溫度最高），可以直接埋入，也可以預埋直徑20mm封頭鋼管，隨后放入溫度傳感器。預埋鋼管后放入的溫度傳感器可以反復使用，直接埋入的溫度傳感器，每次使用完畢，用剪刀從混凝土表面剪斷，接上另外的溫度傳感器可以再用。此次箱梁，按照監理的要求采用直接埋入溫度傳感器。

 

 

    環境溫度大于15℃時

    靜停4-6小時，升溫4小時，恒溫24小時（養護溫度45±2℃ ），降溫4小時。

    環境溫度5-15℃時

    靜停4-6小時，升溫5小時，恒溫24小時（養護溫度45±2℃ ），降溫5小時。

    環境溫度小于5℃時，可采用蒸汽慢速預熱，使其溫度達到5-15℃ 。

 

    每次養護前在梁的代表位置上放8組混凝土試快，恒溫結束后，壓混凝土試塊，混凝土試塊強度達到30+3.5 Mpa時就可以降溫，遇到大風天氣，降溫時間應適當延長，防止混凝土梁表面出現裂紋。

    采用JYC數字溫度無線測溫儀，選用一臺主機配合多個溫度數據采集器和數字溫度傳感器，可以同時對三榀梁進行溫度檢測，取得了滿意的效果。

 

LT-32XZ-002號預制梁溫度紀錄監測曲線