Определение температуры в теле бетона

Температура может измеряться с помощью стеклянных лабораторных ртутных термометров в интервале от -30 до +600° С. Возможно применение и других видов термометров.

По ГОСТ 215—73 термометры по конструкции подразделяют на типы: А — палочные из массивных капиллярных трубок, на внешней поверхности которых нанесена шкала, и Б — термометры с вложенной шкальной пластиной, расположенной под стеклянной оболочкой.

Термометры подразделяют на 4 группы:

В тело бетона термометры устанавливают в специальные скважины, которые выполняют в процессе бетонирования или просверливают в затвердевшем бетоне. Диаметр скважин обычно ~20 мм, они имеют наклон к поверхности ~45°; их заливают на 1/4 длины маслом. В скважину устанавливают термометр (шкала находится вне скважины) и зазор тщательно уплотняют.

Термоэлектрические термометры — термопары основаны на свойстве ряда металлов и сплавов создавать электродвижущую силу (термо-э.д.с.) при нагревании места двух разнородных проводников. Термопара — это замкнутый контур из двух разных проводников, спаи которых находятся в различных температурных условиях: один — в месте измерения температуры, а второй — при определенной постоянной температуре. Возникающую при этом термо-э.д.с. измеряют прибором, который включен в контур термопары.

Электродвижущая сила Еэ.д.с. представляет собой разность двух термо-э.д.с., которые возникают на свободном (холодном) и рабочем (горячем) концах термопары, а эти термо-э. д. с. зависят от температуры спаев. Замеряя гальванометром Eэ.д.с по градуировочным таблицам находят t—t0 и зная значение t0=const, вычисляют температуру контролируемой среды t. Если измерения проводят при t'0=const, отличной от t0, при которой строилась градуировочная зависимость, в показания прибора вводят соответствующую поправку. Обеспечение условия t0=const или t'0=const достигается термостатированием холодного спая.

Градуирование производят в термостате, куда устанавливают термопары в пробирках, заполненных маслом. Показания термопар сопоставляют с замерами, снятыми с образцовых ртутных термометров. Сопоставления проводят в трех точках, в том числе обычно при 0 и 100°C. Для градуирования при температурах ниже 0 используют смеси льда с солями.

Для электродов в термопарах наиболее часто применяют хромель-алюмель, хромель-копель, платинородий-платину, медь-копель, вольфрамрений-вольфрамрений и другие материалы.

Возникающую в термопарах э. д. с. измеряют милливольтметрами. Широко применяются для этих целей электронные автоматические потенциометры типа КСП4, которые измеряют, записывают, а при наличии регулирующего устройства и регулируют температуру. Потенциометр работает в комплекте с одним или многими датчиками одной градуировки. Показания приборов отсчитываются при помощи указателя по шкале и записываются на диаграммной ленте. Потенциометр должен находиться в помещении с t от 5 до 50° С и ф от 30 до 80%. Могут также применяться милливольтметры и логометры по ГОСТ 9736—68*. Технические требования к измерительным приборам регламентируются ГОСТ 13384—75.

Термометры сопротивления основаны на свойстве чистых металлов и полупроводников изменять омическое сопротивление в зависимости от температуры. Термометр сопротивления представляет собой металлическую проволоку, навитую на каркас из изоляционного материала (или рабочее тело полупроводника) и защищенную специальной оболочкой из теплопроводного материала от возможных внешних повреждений. Термометр сопротивления помещают в среду, температура которой должна быть измерена, и измеряют изменение сопротивления. Зная линейную зависимость между температурой и сопротивлением, определяют температуру среды t:

где Rt и R0 — сопротивление термометра соответственно при температурах t и t0; а — температурный коэффициент для интервала температур, начинающегося от t0°C.

Термометры подразделяют на два типа: ТСП — термометр сопротивления платиновый и TCM — термометр сопротивления медный. Платина характеризуется достаточно высокими значениями температурного коэффициента электрического сопротивления — 3,94*10в-3 град-1 и удельного сопротивления — 0,99*10в-7 Ом-м; для меди эти значения соответственно равны 4,25*10в-3 град-1 и 0,175*10в-7 Ом*м. Более низкое значение последней величины и окисляемость при высоких температурах являются недостатками медных термометров сопротивления.

Кроме проволочных термометров сопротивления промышленность выпускает термисторы (термометры сопротивления полупроводниковые). Термисторы имеют высокую чувствительность и высокую точность измерений, однако их характеристики нестабильны во времени и требуют частой проверки. Поскольку выпускаемые промышленностью термисторы имеют значительные отклонения по сопротивлению, приходящегося на 1° С, они невзаимозаменяемы. Срок службы термисторов 5 тыс. ч.

Наиболее часто применяют термисторы типов MMT-1, ММТ-4, ММТ-5, KMT-1 и КМТ-4. Температурный диапазон применения термисторов от —70 до 120° С (для KMT-1 до 180°С). Термисторы типов KMT имеют кобальто-марганцевый полупроводник, a MMT — медномарганцевый. Термисторы ММТ-4 и КМТ-4 могут работать в условиях повышенной влажности и в жидкости.

Градуировочную зависимость для термисторов строят путем измерения их сопротивления при изменении температуры с интервалом 10°С. Температуру контролируют образцовыми ртутными термометрами. Промежуточные значения сопротивления (на 1°С) определяют интерполяцией.

Для измерения сопротивления применяют также мостовые схемы. Часто используют уравновешенные мосты переменного тока типа КСМ-4, мосты постоянного тока, например типа МО-62; логометры. Технические требования к измерительным приборам нормируются ГОСТ 13384—75.