混凝土水化热对多年冻土地温的影响研究

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1、114低温建筑技术2013年第7期(总第181期)混凝土水化热对多年冻土地温的影响研究李明贤，张辰熙(1．黑龙江省漠河县城市管理大队．黑龙江漠河165399；2．黑龙江省寒地建筑科学研究院．哈尔滨150080)【摘要】通过分析距桩中不同距离的冻土温度随时间的变化特征，得出了桩周冻土的回冻时间、不同距离的多年冻土地温随时间的变化曲线及变化规律，总结了桩周冻土的温度变化曲线特征是由于混凝土水化热释放热能以及周围冻土释放冷能的双向影响，得到了桩基础水化热的扩散半径。试验结果对多年冻土地区工业、民用建筑的建

2、设研究具有很大的理论意义和工程实用意义。【关键词】混凝土水化热；多年冻土地温；冻土回冻时间；扩散半径【中图分类号】TU475．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)07—0l14—03我国多年冻土主要分布在东北大、小兴安岭和松500mm，lOm以下间隔1000mm布置，共计21个测温嫩平原北部及西部高山和青藏高原。随着经济不断发点。距离试验桩20m处埋设一根测温管，管长20m，展，在多年冻土地区进行的建筑施工数量日益增加，在测温线放置于测温管中，测温线上的测温点按照10m施工过

3、程中，随着混凝土释放水化热，地温温度场将随以上间隔500mm，10m以下间隔1000mm布置，共计31之不断发生变化，随之直接导致冻土地层物理力学性个测温点，用于测量冻土地温温度。测温管在桩周的能改变，严重破坏了冻土地区土体的热力学平衡。布置如图1所示。目前我国尚未进行过混凝土水化热对多年冻土地温影响的试验和实际工程监测，因此在多年冻土区进行地温监测、分析冻土地基在施工过程中冻土层地4温场的变化规律具有很大的理论和工程实用意义。1试验概况本试验场地岩(土)地层构成，为第四系全新统植图l测温冒的布置物

4、层(Q4pd)、坡积层(Q4d1)、残积层(Q4e1)，岩性主3试验过程要有腐植土、淤泥质粉质粘土混角砾、粉质粘土混角砾本次试验冻土温度监测过程于2010年4月中旬及碎石、碎石混粘性土等。开始到2011年2月末试验结束，共监测320余d，地温本试验为监测桩基础混凝土水化热对周围冻土监测每天一次，桩周冻土温度监测水化放热初期一天的温度影响。桩基础设计埋深11．5m，露出地面高度三次，逐渐减少为一天一次，得到了大量的试验数据，500ram。桩身直径1000mm。桩采用负温早强混凝土温度监测点如图2所示。

5、灌注，人工开挖至设计基底标高，清理基坑，下钢筋笼，加热沙石、水、搅拌混凝土，灌注桩基础。2试验前期准备工作试验桩周冻土温度监测选取中铁西北科学研究院有限公司生产的MF51—3000型热敏电阻进行数据采集；选取福禄克测试仪器(上海)有限公司生产的FLUKE289型进行测量和显示数据。图2温厦监测点桩基础人工挖孑L前，桩周预埋三组测温管，管长10m，测温管选取qb50无缝钢管，管节之间和管底密封4试验结果及分析不透水，关口高出地面一定距离，管VI用保温材料进行4．1场地地温随深度和时间的变化曲线及分析多

6、层封堵，以免空气对流引起地温场异常。测温管距鉴于对桩周冻土温度变化规律的分析需要未受桩中心分别为500、800、1000、1200mm，按照从里到外到热扩散影响的冻土温度作为参考，所以进行了冻土编号为①号测温孑L、②号测温孔、③号测温孔、④号测场地地温的监测。场地地温曲线如图3所示。温孔，采用的热敏电阻测温线放置于测温管中进行数由图3可看出随着冻土深度增长，地温缓慢升高，据采集，测温线上的测温点按照10m以上间隔当深度大于10m后，地温趋于稳定，维持在一1．8cc左李明贤等：混凝土水化热对多年冻土地

7、温的影响研究115—6．O0—4．O0—2．0OO．0O2．OO4．OO6．0O8．0o10．oo一冻土温度，℃赠l}1520深度，m2s图6③号测温孔桩周冻土温度随时间的变化曲线图3多年冻土地温随深度和时间的变化曲线右。随着时间变化，从4月份到11月份，从地表面到8m深区间的冻土温度变化较大，这是由于冻土温度受到了大气温度的影响，但到了l2月以后，气温骤降到零下，地表冻土温度也随之降低，这个区间的冻土温度也随之有较大的变化，但深于lOre以下的冻土温度受到外界气温的影响非常小，几乎没有变化。4．2

8、桩周冻土温度随时间的变化曲线及分析图7④号测温孔桩周冻土温厦随时同的变化曲线由地温曲线分析可知，深于lOm以下的冻土温度由图7可以看出，④号测温孑L处桩周冻土温度缓受外界气温影响非常小，为了体现桩基础水化热对桩慢升高，于混凝土浇筑150d后达到最高值，随后缓慢周冻土的单独影响，我们取lOre深处的温度作为分析、嗫降低，直至降到未受水化热扩散影响原始温度。对象0，在浇筑混凝土后，这个深度的O桩周冻土温度随时图4～图7中曲线的变化规律是因为桩基础水化间的变化曲线如图4～图