温度调控（共6篇）
温度调控 篇1
在猪场的生产管理中, 温度对生猪的采食量和饲料转化率有重要影响, 进而对猪的生产性能产生直接影响, 保持适当的舍温是获得养殖效益最大化的前提和保障。因此, 生产管理者需要时刻了解温度, 控制温度, 以最大限度减小温度的不适当导致的应激和对生产性能的影响。本文主要介绍生产中, 温度对猪生产性能的影响及调控措施。
1 温度对猪生产性能的影响
猪的正常体温一般恒定在38.7~39.5℃, 主要通过猪体自身的产热和散热来保持的。猪和其它动物一样, 有一个代谢温度适中区, 在这个区域内, 猪体能借助自身调节, 维持体温平衡, 有较高的生产性能, 为最佳生长温度范围。猪生长的适宜温度为15~25℃, 当环境温度变化超过临界温度的上下限时, 猪体自身体温调节机制紊乱, 饲料转化率降低, 影响猪的生长性能。
1.1 低温对猪生产性能的影响
猪在低温下, 必须消耗一部分饲料用于产热以维持猪的正常体温。低温对猪的生长影响主要体现在生长速度和饲料利用率方面。有研究表明, 当猪处于下限临界温度时, 每下降1℃日增重减少11~22g, 饲料多消耗20~30g, 采食量增加。
1.2 高温对猪生长性能的影响
环境温度过高, 散热困难, 引起猪的体温升高, 使猪的食欲降低, 采食量减少, 从而影响猪的生产性能。有研究表明, 高温显著降低生长育肥猪日采食量及日增重, 其影响随着猪体重的增加而增大。因此, 夏季应做好高温的应对措施, 以防引起热应激, 给生猪的健康和生长带来严重影响。
2 猪舍温度的调控措施
在猪的饲养管理过程中, 温度是猪群健康的基本保证, 是打造猪只内部免疫力的重要因素之一, 同时温度也是控制病原的最好屏障, 所以控制好猪群的温度是猪场致胜的法宝。
2.1 防寒保暖措施
(1) 做好猪舍的保温隔热设计及采光设计, 封闭式猪舍吊天棚, 简易猪舍覆盖塑料大棚, 必要时采用有效节能的供暖设备。 (2) 适当增加饲养密度, 使用垫草, 可减缓冷应激。 (3) 加强猪舍门窗管理, 防止孔洞、缝隙形成贼风, 注意适当通风, 排除舍内污浊空气。通风换气时, 降低气流速度。 (4) 减少饲养管理用水, 不饮冰水, 及时清除粪尿, 防止低温高湿对猪群的应激。 (5) 保证饲粮营养水平。
2.2 防暑降温措施
(1) 加强猪舍的通风和隔热设计, 遮阳和设置凉棚。 (2) 降低饲养密度, 猪群密集和饲养密度过大, 可加重热应激。 (3) 保证足量清洁饮水。此外, 可采取喷雾、为猪体淋水、设置淋浴和池浴, 但同时应避免舍内湿度过大, 以防高湿加剧热应激。 (4) 营养调控。适时补充脂肪, 提高日粮能量水平;添加维生素及电解质, 缓解热应激。
温度调控 篇2
植物生长与温度调控 自测题
一、名词解释
1.土壤热容量 2.土壤导热率 3.土壤温度年较差 4.气温 5.三基点温度 6.农业界限温度 7.有效温度 8.有效积温 9.保护地 10.活动温度 11.活动积温 12.积温
二、填空题
1.土壤的热特性主要是指__________和__________。
2.一日内土壤表面最高温度出现在__________左右，最低温度出现在__________。
3.土壤表面月平均温度最高值出现在__________月和__________月，最低值出现在__________月和__________月。
4.土壤温度的垂直分布一般分为__________、__________和__________。5.一天中，距地面1.5 m高处空气的最高温度通常出现在__________时，最低温度出现在__________。6.一年中，大陆地区月平均最高气温一般出现在__________月和__________月，月平均最低气温出现在__________月和__________月。
7.如果气温的变化超过了植物生育的上限或下限，植物生命活动停止，这时的温度叫做__________。
8.积温包括__________和__________。
9.当前在农业生产上应用较为广泛的保护地有四大类型，即__________、__________、__________和__________。
10.气温日较差随纬度升高而__________，气温的年较差随纬度升高而__________。
三、选择题
1.一般植物生长的温度范围在__________，发育的温度范围在__________。A 5℃～40℃ B 0℃～20℃ C 10℃～20℃ D 10℃～35℃ 2.土壤温度的日变化中，最高、最低温度出现的时间，随土壤深度增加而延后，约每增深10 cm，延后__________小时。
Ａ 0.5～1.5 B 1.5～2.5 C 2.5～3.5 D 3.5～4.5 3.土壤温度的年变化中，最低温度出现的时间随土层深度的增加而延后，大约每加深1 m推迟__________天。
A 5～10 B 10～20 C 20～30 D 30～40 4.日较差为零的土层深度是__________cm。
A 50～60
B 80～90 C 80～100 D 90～100 5.土壤年温不变层，中纬度地区为_______m。
A 20～25 B 15～20 C 5～10 D 1～5 6.当在土壤中导入一定的水分时，土壤容积热容量、导热率__________。A 不变
B 提高
C 降低
D 不稳定
四、判断题
1.潮湿的土壤导热率大，容积热容量大，昼夜温差小。（）2.随土层深度的增加，温度日较差增大。（）3.随土层深度的增加，温度年较差减少。（）
4.在白天或夏季，土壤温度随土层深度增加而降低的类型，称为辐射型。（）
5.气温日较差比土壤温度年较差小，且距地面越高，日较差越小。（）6.在一定温度范围内，日较差大，瓜果含糖量较多。()7.气温年较差在云量和雨水较多的地区相对减小。（）
8.农村冬天窖贮菜，高温季节窖贮禽、蛋、肉就是利用了土壤深层温度变化较小的特点。（）9.地面最低温度表的感应液体为酒精。（）
10.土壤温度的观测顺序是：地面温度→最高温度→最低温度→曲管地温。（）
11.地面最高温度表安装先放头部，后放球部，基本水平，但球部较高。（）
五、简答题
1.说明0℃、5℃、10℃、15℃四种农业界限温度的标志意义。2.举例说农业生产中调节温度的农业技术措施有哪些？
六、计算题 1.某早稻品种，从播种到出苗的生物学下限温度为12.0℃，播种8天后出苗，这8天的日平均气温分别为：12.5℃、11.5℃、12.5℃、13.6℃、14.6℃、15.0℃、15.6℃、14.0℃。求该品种从播种到出苗的活动积温和有效积温。
2.某气象站观测2月6日20时的气温14℃，2月7日08时、14时、20时的气温分别是4℃、10℃、12℃，最低气温为－2℃，求出2月7日的日平均气温。
答案
二、填空题答案
1.土壤的热容量，土壤的导热率 2.3.4.5.6.7.8.9.13:00，日出之前 7，8，1，2 日射型，辐射型，过渡型 14:00—15:00，接近日出时间 7，8，1，2 致死温度
活动积温，有效积温
地面覆盖，阳畦，塑料棚，温室
10.降低，增大
三、选择题答案
1.A、D 2.C 3.C 4.C 5.B 6.B
四、判断题答案
1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.√ 7.√ 8.√ 9.√ 10.√ 11.×
五、简答题答案
1．0℃——土壤解冻或冻结的标志，一般日平均温度在0℃以上的持续时期为农耕期。
5℃——温带植物开始或结束生长的标志，一般日平均温度5℃以上的持续时期为植物生长期。
10℃——喜温植物开始播种与生长的标志，一般日平均温度10℃以上的持续时期为喜温植物生长活跃期。
15℃——喜温植物开始旺盛生长的标志。一般日平均温度15℃以上的持续时期为喜温植物适宜生长期。2．（1）保护地栽培措施；（2）营造农田防护林带；（3）松土和镇压耕作措施；（4）灌水调温和烟雾增温措施。
六、计算题答案
1．（1）活动积温 = 12.5+11.5+12.5+13.6+14.6+15.0+15.6+14
= 109.3（℃）
（2）有效积温 =(12.5-12)+（11.5-12）+(12.5-12)+(13.6-12)
+(14.6-12)+(15.0-12)+(15.6-12)+(14.0-12)= 13.3（℃）
2．日平均气温=[1/2(当天最低气温+昨天20:00气温)+8:00,14:00,20:00气温之和]÷4
温度调控 篇3
土壤水、热是土壤的两个重要肥力因素, 两者相互联系、相互制约, 在农业生产中, 可通过“以水调热”等措施来改善农作物的生长环境。土壤热状况影响着农业生产的各个方面, 如种子萌发, 水分蒸发, 热量传递等[1]。土壤温度是衡量土壤热量状况的尺度, 其变化具有一定的规律性。当前, 已有许多学者对不同环境下的土壤温度变化规律进行了研究。如谢夏玲[2]等研究了玉米膜下滴灌土壤温度的变化规律;陈丽娟[3]等分析了不同土壤水分处理对膜上灌春小麦土壤温度的影响, 对膜上灌溉条件下土壤水分亏缺对土壤热状况及温度的影响进行了研究;王铁良[4]等研究分析了日光温室内不同灌溉方式对土壤温度变化的影响。上述研究重在对灌溉方式和农艺措施对土壤温度影响的分析, 而对稻田农田水位调控对土壤温度的影响很少有较深入的研究。
农田水位调控是指通过灌溉排水措施保持田面适当水层深度或维持田间地下水位适当埋深的策略, 将涝、渍、旱的判断指标统一到农田水位上, 通过稻田水位调控来实现田间水分的调节。本文对农田水位调控下 (不同控水深度和控水历时) 稻田灌溉进行田间试验的基础上, 对稻田土壤温度变化特征进行了研究, 探讨了受旱、淹水和浅湿灌溉对土壤温度的影响, 研究结果为水稻的栽种、管理提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2008年5-10月在河海大学节水园区内进行。该试验区位于北纬31°86′, 东经118°60′, 属亚热带湿润气候, 冬冷夏热、四季分明, 年平均降雨量1 021.3 mm, 年平均蒸发量为900 mm, 年平均气温15.7 ℃, 年无霜期237 d, 年均日照时数2 212.8 h。试验区0～40 cm土壤剖面物理和化学性状见表1。
1.2 试验设计
供试的水稻品种为镇稻99, 属中熟中粳稻, 全生育期分为苗期、返青期、分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期、黄熟期7个生育阶段, 约150 d左右。水稻于2008年5月4日泡种, 5月6日育秧, 6月26日移栽, 10月7日收获, 栽插密度为22 cm×15 cm。
每个生育阶段设有受旱 (H) 、淹水 (L) 和浅湿灌溉 (CK) 3个处理, 每处理设2个重复, 进行不同深度和历时的水位调控试验。试验布置在节水与农业生态试验场的固定式蒸渗测坑内, 每个蒸渗测坑的规格为长×宽×深=2.5 m×2 m×2 m, 地上有长18.0 m、宽7.0 m、高3.0 m的两节大型电动活动雨棚, 其中对照处理 (CK) 布置在无底测坑内, 其余处理均布置在有底测坑内。试验处理设计见表2。由于试验期较长, 实验数据较多, 本文选取水稻抽穗开花期的试验数据进行分析。
注:①表中数字负值表示田面无水层时地下水位深度, 正值表示田面水层深度。②各生育阶段控水起始时间不同, 结束时间相同。控水结束后皆为浅湿灌溉。
1.3 试验观测
每天定时观测农田水位深度, 按要求控制各处理水位。土壤温度由埋设在蒸渗仪中的电流源型温度传感器AD590自动收集。传感器根据温度不同会输出恒定电流, 通过率定的方法校正测量温度, 每6 min收集一次土壤温度数据。温度传感器AD590分别观测土壤地表以下5 cm、20 cm和40 cm的温度。气温由自动气象站 (型号为HL20) 收集。
2 结果与分析
2.1 农田水位调控对5 cm处土壤温度日变化的影响
水稻80%左右的根系分布在离土表0～10 cm的土层中, 因此, 掌握表层土壤温度的日变化规律对于调节土壤温度, 为水稻生长创造一个适宜的土壤温度环境是很有必要的。为此, 本文选择了0～10 cm土层中有代表性的位置——5 cm处作为表层土的观测点。
图1 (a) 、图1 (b) 分别为晴天8月28日 (淹水控水第8天, 受旱控水第3天, 日均气温27.33 ℃) 和雨天8月29日 (淹水控水第9天, 受旱控水第4天, 日均气温23.45 ℃) 不同天气状况下5 cm处不同水位调控下土壤温度变化过程。图中L5、CK5、H5分别表示淹水、对照和受旱处理5 cm处土壤温度, TP代表大气温度 (以下相同符号的意义与此相同) 。
以8月28日数据为例, 5cm处土壤温度随气温的变化而变化。一日内, 对照处理5 cm处土壤温度在6∶00时最低, 受旱处理同步, 淹水处理延迟到8∶00时, 日出后开始吸热升温, 8∶00～14∶00时处于明显的升温阶段, 在14∶00时达到最大值, 受旱处理同步, 淹水处理延迟到18∶00, 之后太阳辐射强度减弱, 表土失热大于吸热, 温度缓慢下降。同样, 雨天时各处理5 cm处土壤温度也有类似的变化规律。
在外界气温条件相同时, 土壤含水率的变化是影响土壤温度状况的主要因素, 通常当土壤含水率较高时土壤温度相应较低, 土壤含水率和土壤温度呈极显著的负相关关系[3]。从图1 (a) 可以看出, 晴天时不同水分梯度下土壤日平均温度按照处理L5、CK5、H5依次递减 (L5日均土温19.62 ℃, 比CK5、H5依次高出0.68 ℃和0.71 ℃) ;土温日变幅按照处理L5、CK5、H5依次递增 (H5日最高土壤温度24.35 ℃, 比CK5、L5依次高出1.85 ℃和3.85 ℃;日变幅8.48 ℃, 比CK5、L5依次高出2.73 ℃和6.61 ℃) , H5土温变化与气温变化趋势最为接近。H5正午土壤温度最高, 日变幅最大是因为土壤含水率低, 始终处于干燥状态, 土壤热容量小, 日间受气温影响升温速度快, 土壤温度也较高。到了晚上和清晨随着气温的降低降温速度也比较快, 在早晨6∶00时, H5土壤温度最低, 较对照处理低0.78 ℃。可见受旱处理日均地温与对照相差不大, 但日最高土温与昼夜温差均有较大幅度提高, 有利于根系生长素的分泌[5]和干物质的积累。因此水稻生长期进行适当受旱处理, 不仅可以节约灌溉用水量, 还可以通过调节土壤温度, 增大温差, 促进植株生长。
在相同的水位调控条件下, 天气情况对表层土壤温度的日变化也有影响。雨天时 (以8月29日数据为例, 与8月28日土温变化相连续, 土壤水分状况基本一致) 各处理最高土温出现时刻, L5比晴天延迟2 h, CK5和H5各延迟3 h;土温日变幅L5、CK5、H5依次比晴天减小1.33 ℃、3.38 ℃和5.6 ℃。可见5 cm处土壤温度, 受旱处理受天气的影响比淹水处理大。
2.2 农田水位调控对深层土壤温度日变化的影响
以晴天8月28日数据为例, 各处理20 cm和40 cm处土壤温度日变化过程见图2。图中L20、CK20、H20分别表示淹水、对照和受旱处理20 cm处土壤温度, L40、CK40、H40分别表示淹水、对照和受旱处理40 cm处土壤温度。
从图2可以看出, 20 cm处土壤温度日变化仍有较明显的起伏。一日内土壤温度从0∶00～7∶00时呈现降低趋势, H20土温在7∶00时最低, CK20在9∶00达到最低温度, L20则延迟到12∶00时左右。9∶00～17∶00时, H20和CK20处于升温阶段, H20在17∶00时温度达到最高, CK20延迟2 h达到最高温度, 之后温度开始降低。L20从12∶00时之后一直处于升温状态。
不同水分梯度下, L20土壤日平均温度19.15 ℃, 比CK20高0.29 ℃, H20与CK20相差不大;H20日最高土壤温度19.71 ℃, 比CK20高0.2 ℃, L20则比CK20低0.15 ℃;土温日变幅按照处理L5、CK5、H5依次递增 (H5日变幅1.46 ℃, 比CK5、L5依次高出0.21 ℃和0.93 ℃) 。
40 cm处土壤温度基本上都是先略有降低, 再缓慢升高的变化趋势, 温度曲线平缓, 没有明显起伏。各处理土温日变幅都较小, 并且按照处理L40、CK40、H40依次递增 (H40、CK40、L40日变幅分别为0.41 ℃、0.28 ℃和0.23 ℃) ;土壤日平均温度按照处理L40、CK40、H40的顺序依次为18.95 ℃、18.79 ℃和18.55 ℃, L40、H40和CK40相比均相差很小。
对于20 cm和40 cm土壤温度, 均是淹水处理的日平均土温高于对照处理, 日变幅低于对照处理, 这是因为淹水处理田面保持一定深度的水层, 土壤含水率达到饱和, 水的比热较大, 相同的太阳辐射强度下吸热较多, 所以各层土壤日平均温度均较其他处理高。另外淹水处理土壤热容量大, 吸收或散失相同的热量温度变化小, 且田面水层也可以起到白天降温, 夜间保温的作用, 所以各层土温日变幅均较其他处理小。
2.3 土壤温度在农田水位调控下的垂向变化
随土层深度增加, 土壤温度变化亦有一定规律性。以8月28日淹水和受旱处理为例, 各深度土壤温度变化过程见图3。无论是淹水处理还是受旱处理, 土壤温度的变化幅度均沿深度递减, 5 cm温度直接受辐射和气温变化的影响, 其土壤温度日变幅最大, 分别为1.87 ℃和8.48 ℃, 40 cm土壤温度日变幅最小, 为0.23 ℃和0.41 ℃。随着土层的加深, 土壤温度到达最高值的时间也相应延迟。5～40 cm深度, 受旱处理各深度土层最高温度分别出现在14∶00、17∶00和24∶00时, 淹水处理最高温度分别出现在18∶00、24∶00和次日凌晨, 说明随土层深度的增加, 土壤热量向深层传导的过程有一定的滞后性, 热量的传递需要一定的时间, 而且土温达到最高值的时刻随土壤含水量的增加而延迟。不同处理土壤日平均温度均随土层深度的增加而降低, 受旱处理各层土壤日平均温度分别为18.91 ℃、18.89 ℃和18.55 ℃, 淹水处理分别为19.62 ℃、19.15 ℃和18.95 ℃。
土壤温度垂向变化同样受天气状况的影响。以雨天8月29日数据为例, 各处理5 cm、20 cm、40 cm土层日平均土温如下:淹水处理为16.89 ℃、17.33 ℃和18.74 ℃, 对照处理为16.67 ℃、17.50 ℃和18.02 ℃, 受旱处理为16.42 ℃、17.36 ℃和17.68 ℃。不同处理在雨天土壤日平均温度均沿土壤深度递增, 与晴天变化规律相反。雨天时气温较低, 天空有云层, 空气湿度大, 太阳辐射强度弱, 表层土受气温影响温度低, 深层土受气温影响小, 且散热相对表层土慢, 最终导致表层土日平均温度最低, 40 cm土层日平均温度最高。
2.4 控水前后土壤温度变化
控水前以晴天8月19日 (淹水控水前2天, 日均气温28.1 ℃) 、8月25日 (受旱控水前1天, 日均气温27.9 ℃) 数据为例, 控水最后2天8月29日和8月30日均为阴雨天气, 与控水前气温相差较大, 故仍以8月28日 (淹水控水第8天, 受旱控水第3天, 日均气温27.33 ℃) 数据为例, 控水前后土壤温度变化见图4。图中L20前、L40前、H20前、H40前分别表示淹水和受旱处理控水前20 cm和40 cm处土壤温度, L20后、L40后、H20后、H40后分别表示淹水和受旱处理控水后20 cm和40 cm处土壤温度。
相对表层土来说, 深层土受气温影响小, 且试验日日均气温相差不大, 故只分析深层土控水前后土壤温度变化。由试验可知, 淹水处理控水后, 20 cm和40 cm处土温变化幅度分别为0.53 ℃和0.23 ℃, 比控水前减小1.67 ℃和0.22 ℃;受旱处理控水后, 20 cm和40 cm处土温变化幅度分别为1.46 ℃和0.41 ℃, 比控水前增大0.82 ℃和0.04 ℃。20 cm和40 cm土层, 淹水处理控水后日均土温分别为19.15 ℃和18.95 ℃, 比控水前升高0.1 ℃和0.05 ℃;受旱处理控水后日均土温分别为18.89 ℃和18.55 ℃, 比控水前降低0.02 ℃和0.31 ℃。20 cm处最高土温出现时刻, 淹水处理控水后比控水前滞后5 h左右, 受旱处理控水后比控水前提前约2 h。
淹水处理控水期间田面水层起到了保温作用, 控水后深层土壤由于温度累计效果, 土温有所提高。受旱处理控水期间土壤孔隙中水分减少, 通气性较好, 深层土壤散热较快, 导致控水结束后深层土壤温度降低。
3 结 语
(1) 农田水位调控对5cm处土壤温度日变化的影响较为显著。各试验处理中受旱处理日平均土温与对照处理相差不大, 但日最高土温与昼夜温差均有较大幅度提高, 比对照处理分别高1.85 ℃和2.73 ℃。淹水处理日平均土温比对照处理稍有提高, 但日最高土温与昼夜温差均降低。因此水稻生长过程中适当受旱处理, 可以调节土壤温度, 增大温差, 促进植株生长。
(2) 深层土壤在农田水位调控对土壤温度的累积作用下, 淹水处理20 cm和40 cm土层日平均温度分别为19.15 ℃和18.95 ℃, 比对照处理高0.29 ℃和0.16 ℃。受旱处理20 cm土层日平均温度与对照处理接近, 40 cm土层则降低0.24 ℃。
(3) 土温垂向变化也受天气影响, 晴天时日平均土温沿深度递减, 阴雨天则沿深度递增。
(4) 与控水前相比, 淹水处理控水后深层土壤日平均土温升高, 日变幅减小, 最高土温出现时刻滞后;受旱处理控水后深层土壤日平均土温降低, 日变幅升高, 最高土温出现时刻提前。
摘要：在蒸渗测坑内进行了水稻各生育阶段的水位调控试验, 根据实测资料研究不同水位调控对土壤温度变化特征的影响。研究结果表明:农田水位调控对表层土影响差异较大, 受旱处理与其他处理相比, 日最高土温与土壤温度变化幅度均有较大幅度提高, 淹水处理日平均土温比对照处理稍有提高;各处理土壤温度变化幅度和日平均土温大致沿深度递减, 且变化规律受到控水水位和气温的影响;控水后, 淹水处理日变幅减小, 最高土温出现时刻滞后;受旱处理日变幅升高, 最高土温出现时刻提前。
关键词：农田水位,土壤温度,水稻
参考文献
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温度调控 篇4
温度是作物生长极其重要的环境因素之一, 作物整个生命周期中所发生的一切生物化学反应, 都必须在一定的温度下进行。温室内温度条件对作物的生长发育、光合作用及光合产物的输送分配、根系的生长和吸收水分养分的能力等均有着显著的影响[1]。温度降低或升高到一定程度时, 作物将停止生长甚至死亡, 只有在某一适温范围内作物才能正常生长甚至加速生长, 果实才能成熟而不腐烂。
1 温室作物生长因素分析
1.1 温室温度变化规律
温室内的温度随太阳辐射的变化而呈昼夜与季节的变化。一天内温室温度随太阳高度角的变化和外界温度的变化而变化。温室内日最低气温出现在清晨5:00-6:00时, 从7:00时开始微弱升温, 8:00时后迅速升温, 4-5月份10:00时以后气温即可达到30℃。在密闭的情况下, 温室内最高温度一般出现在12:00-14:00时。白天温度低时, 如有稍低的夜温, 可避免植株消耗过多的营养。一般情况下, 白天随光照的增强, 温室内温度不断升高, 基本符合现代栽培生理研究得出的适温要求。图1为秋季室内温度变化, 可以看出阴雨天温室内温度变化不大, 晴天早晨温度最低;7:00时后缓慢上升, 8:00-10:00时迅速上升;无论晴天阴天最高温度均出现在12:00-14:00时, 之后又缓慢降低。
温室内温度的空间分布变化复杂。在保温条件下, 温室内温度的水平分布差2～3℃左右, 垂直方向上的温差则可达4～6℃。这主要是受太阳光入射量分布的不均匀、加温降温设备的种类和安装位置、通风换气的方式、外界风向、内外气温差及温室设施结构等多种因素的影响。
1.2 温室光照变化规律
在夏季晴天, 温室内的光强可达70klx, 远远超过作物的光饱和点, 会使作物灼伤, 必须进行人工遮光, 而阴雨天温室内的光强往往低于作物的光补偿点。图2为秋季不同天气光照强度对照图:图2 (a) 为晴天温室内光照强度, 图2 (b) 为阴天温室内光照强度。显然阴天温室内光照强度远低于晴天, 需进行人工补光来提高温室作物光合速率。
2 RBF神经网络预测模型
2.1 网络基本结构
径向基函数网络由输入层、隐含层和输出层构成, 隐含层采用径向基函数作为激励函数, 通常采用高斯函数作为该径向基函数。RBF网络结构如图3所示[2]。
其中, Xq为输入向量;rundefined, rundefined为光强和温度值, w1i, w2i为各层的权值向量, yq为网络输出, 光合作用平均速率pn。
2.2 网络训练样本获取
选用意大利生菜 (叶用莴苣) 为研究对象, 通过实验获取神经网络预测模型训练样本。试验所需仪器及设备有RH-300-GS 人工气候箱、目前国内最新LI-6400P 光合测定系统、温湿度仪等。测定数据传输到计算机进行处理。实验时间为7:00-17:00, 每整点时刻测定3次, 取其平均值[3], 以减少误差。受试验条件的限制和温度调控本身难度的影响, 只对温度22～27℃范围内进行调控, 选取比较准确合理的试验数据, 根据下式进行归一化处理, 即
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2.3 模型建立和性能评估
采用4项指标作为模型预测精度的性能评价指标, 即相关系数R、平均相对误差ARE、预测误差平均绝对值MeanAE和预测误差均方根的平均值RMSEP[4,5,6,7], 网络训练误差如图4所示。
采用Leave One Out (LOO) 交叉验证方法评估模型的预测能力, 即依次剔除一个样本后用剩余的样品建模, 用该模型预测被剔除了的样本, 结果如图5所示。根据建好的模型预测一定光强下不同温度时光合速率。
2.4 仿真结果分析
本研究采用RBF神经网络进行建模, 根据建好的模型预测光照强度在10klx下不同温度对应的光合作用速率, 如图6所示。
从图6中可看出温室温度调控同样应根据投资报酬渐减法则[8], 要控制温室内温度在合适范围内, 既可减少升温成本又能促使作物的生长。
3 结论
分析了温室环境因子的变化规律, 运用RBF 神经网络建立预测数学模型, 预测不同温度下作物光合作用速率来调控温室内作物生长, 尤其在寒冷的冬季。该模型具有较高的信度和实用性, 可作为温室内作物温度-光合作用速率预测的有效工具之一, 并为温室温度调控决策提供依据。
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温度调控 篇5
重庆市天和国际商业中心项目位于重庆市观音桥商业圈内, 工程设计标高超300 m, 总体采用框架式剪力墙-钢管核心筒结构, 其中剪力墙厚度1.2 m, 最大一次性浇筑长度15 m, 钢管核心筒直径0.5 m。依据GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》, 该工程的剪力墙为大体积混凝土结构, 受大截面、 大体量、结构形式及施工工艺的影响, 容易在施工阶段就出现因温度、收缩以及约束等原因而产生的危害性裂缝。尤其是该工程混凝土强度等级达到C60, 胶凝材料用量较高, 由此引起的混凝土温度收缩和自收缩问题更应予以重视。
根据江苏省建筑科学研究院有限公司对多项实体结构底板、侧墙及顶板的跟踪与监测分析结果, 实际工程中侧墙结构拆模前裂缝产生的关键原因在于快速的温升温降。
如图1所示的厚度为0.45 m的某地下室侧墙混凝土温度监控结果表明, 由于侧墙模板的作用, 混凝土早期水化产生的水化热不能及时散出, 进而导致混凝土出现较高的温升 (1 d左右出现温峰) 。在接下来的降温阶段, 降温幅度达到了30 ℃, 降温速率为6.3 ℃/d, 远远超过混凝土结构的温降速率控制要求, 导致侧墙结构由于受到底板约束而开裂。因此, 侧墙混凝土的早期开裂主要由温度收缩引起。对本工程而言, 侧墙厚度超过1 m, 更显著提高了混凝土水化温升, 增加了温度开裂风险。
此外, 普通工业及民用建筑中, 一般混凝土强度等级较低、水胶比较高且掺加大量矿物掺合料, 早期自收缩作用可以忽略[1]。但对于本工程而言, 混凝土强度等级达到C60, 水胶比低且水泥用量较高, 早期自收缩作用则不可忽视, 这进一步增大了侧墙结构的开裂风险。
2温度场与膨胀历程双重调控抗裂技术方案
实践证明, 掺加有效的混凝土膨胀剂配制补偿收缩混凝土是抑制大面积、大体积和超长混凝土结构开裂行之有效的途径, 有众多成功案例[2,3]。CaO类高效膨胀剂是近年来研究热点, 相比于传统的UEA钙矾石类膨胀剂, 对外界环境湿度要求低, 水化需水量小, 有效膨胀量大, 更适用于以用水量低、结构致密为显著特点的高性能混凝土的要求[4,5]。但是, 此类膨胀剂可以补偿混凝土温度变形, 却不能调控温度变形, 且由于自身具有很强的温度敏感性, 在大体积混凝土结构中往往存在膨胀过快的问题, 要想达到满意的效果, 需要加大掺量, 又会给结构的长期稳定性带来隐患, 尚不能完全解决高性能混凝土的早期裂缝问题。
基于此, 本文在大量试验基础上研发了一种调节水泥水化进程的材料, 该材料为一种淡黄色无臭多糖类物质, 相对分子质量一般为500~3000。采用天然淀粉为原料, 经过预处理→ 溶解→生物酶水解→热处理→冷却结晶→成品这一系列过程, 可以得到满足要求的水泥水化热调控材料。
从水化进程干预的角度, 该材料一方面调控水泥水化放热速率, 延长水化放热过程, 充分利用结构的散热条件, 削弱温峰和温降过程, 降低温度开裂风险;另一方面进一步调控膨胀剂膨胀速率, 为建立有效膨胀和预压应力的存储赢得时间, 使得膨胀剂的补偿收缩能力在高性能混凝土结构中得以真正发挥。
用TAM Air微量热仪测试这种水化热调控材料的水化放热曲线, 结果见图2, 水化热调控材料不同掺量对水泥膨胀率的影响见图3。
图2表明, 这种水化热调控材料与传统缓凝剂相比有显著不同。缓凝剂只是延长了水泥水化诱导期, 推迟了放热峰的出现, 而对削弱放热速率和温度峰值并无明显作用;水化热调控材料则大幅度地缓解了水泥水化集中放热程度, 削弱了温峰和温降过程, 从而显著降低混凝土结构的温度开裂风险[6]。
图3表明, 这种水化热调控材料不仅可以通过影响加速期的水泥水化来削减结构温升, 提升CaO类膨胀剂的膨胀效果, 而且还可以通过直接影响CaO膨胀剂自身的水化历程来获取更多的有效膨胀。试验结果表明, 当膨胀剂掺量相同时, 以水泥浆体终凝为测试零点, 随着水化热调控材料掺量的增加, 浆体的膨胀率显著增大。
基于这一温度场和膨胀历程双重调控技术, 在对实体结构混凝土特点和现场施工状况分析研究的前提下, 重庆天和国际工程决定使用聚羧酸高效减水剂配制C60高强混凝土, 并在此基础上掺加复合了CaO膨胀剂和水化热调控材料的HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂来抑制和补偿侧墙大体积混凝土结构的温度收缩和自收缩, 降低结构开裂风险。
与此同时, 在混凝土中掺入约20%的粉煤灰, 进一步降低水泥水化进程中加速期的水化放热速率;取消了混凝土中矿粉的使用, 因为矿粉对于降低水泥水化加速期的放热速率没有明显作用, 且大多数研究表明, 矿粉的存在会增加混凝土的自收缩, 降低膨胀剂的膨胀效能。
3抗裂技术方案实施效果
3.1高效膨胀剂的补偿收缩效果
基于温度场和膨胀历程双重调控技术, 进行了关于补偿收缩混凝土体积变形的试验研究。
试验所用原料:水泥, 拉法基P·O42.5R水泥;砂, 细度模数0.9的枝江砂, 细度模数3.3的卵石机砂, 二者以3∶7的质量比复合使用, 调整后细度模数为2.6;石子, 5~25 mm连续级配山碎石;粉煤灰, 宜宾珞电I级灰;外加剂, 江苏博特PCA-I聚羧酸高效减水剂;抗裂剂, 江苏博特HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂;饮用水。
工程实际使用时的配合比见表1, 同时依据JGJ/T 178— 2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》中的相关规定, 进行了混凝土限制膨胀率的实验室测试, 对比研究了掺加HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂对混凝土变形的影响, 试验结果如图4所示。为进一步表征HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂的应用效果, 同时研究了混凝土的早龄期自收缩发展情况, 试验结果如图5所示。
kg/m3
由图4可知, 掺加了HME-V的C60混凝土饱水养护14 d限制膨胀率达到0.028%, 远远超过基准混凝土的0.011%, 干燥养护28 d的限制膨胀率为-0.016%, 高于基准混凝土的-0.031%。
由图5可知, 掺加了HME-V的C60混凝土自养护72 h体积变形为0.025%, 表现为膨胀, 远高于基准混凝土的体积变形 (-0.0045%) 。试验结果表明, HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂的掺加使得C60高强混凝土产生了足够的膨胀, 可以有效补偿其温度收缩、自收缩等体积变形, 减少实体结构开裂现象的发生。
3.2水化热调控材料对实体混凝土结构温度场干预效果
为检验HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂在该工程中的应用效果, 在工程实体混凝土结构中预埋入温度传感器, 以混凝土入模时间为测试0点, 进行了温度历程的持续监测, 结果如图6所示。
由图6可见, 自混凝土浇筑完成经过约2 d时间后, 侧墙温度达到峰值, 其中中部 (距侧模板约60 cm处) 为63.15 ℃, 表层 (距侧模板约5 cm处) 为47.81 ℃, 温升分别为53.89 ℃ 和36.33 ℃, 中部与表层最大温差为15.34 ℃。此后, 温度持续下降, 中部和表层降温速率分别为4.16 ℃/d和3.50 ℃/d。使用现场原材料和配合比测试水化热, 以此作为模拟计算的依据, 计算结果表明:在该工程侧墙大体积混凝土结构中, 使用HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂降低了结构中心部位最高温升约6.2 ℃, 降温幅度近10%。
4结语
针对重庆天和国际C60大体积混凝土侧墙的结构特点和施工要求, 工程采用了HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂配制补偿收缩混凝土进行一次性浇筑。从实验室试验和现场实体结构监测结果来看, 该功能型外加剂的掺加显著降低了结构中心部位最高温升约6.2 ℃, 降温幅度近10%;产生了有效的体积膨胀, 补偿收缩混凝土饱水养护14 d限制膨胀率为0.028%, 转空气养护28 d限制膨胀率为-0.016%, 同时, 自养护72 h其膨胀变形达250×10-6, 均远高于基准混凝土的同类测值。这些结果表明, 温度场与膨胀历程双重调控技术一定程度上降低及补偿了侧墙大体积混凝土结构由温度收缩、自收缩等带来的体积变形。从工程现场实施效果来看, HME-V混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂显著减少了侧墙结构裂缝出现的几率, 显示出良好的工程应用效果, 有力保障了工程质量, 得到了业主和施工方的认可。
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温度调控 篇6
随着我国人口的持续增长和城市化进程的加快,地下混凝土工程结构建设占据城市建设的比重日趋增加,高层建筑地下室、地铁、隧道、人防工程等均需建造各种超长地下室结构。 由于地下水环境的特殊性和刚性防水要求,此类工程混凝土裂缝控制对于工程质量有着至关重要的影响。 未出现裂缝时,普通C30 混凝土渗透系数约10-7μm2,抗渗等级完全满足刚性防水所需[1,2]。 然而,一旦出现裂缝,混凝土的渗透系数呈数量级增加[3], 严重时造成大量的渗漏现象,危害到结构的安全使用。 因此,采取有效措施来控制混凝土裂缝,是地下工程建设的重大技术需求。
在地下结构混凝土的裂缝控制中,超长地下连续侧墙由于其结构形式的特殊性,养护措施等难以到位,裂缝问题尤其突出。 特别是近年来为了提高地下结构工程的耐久性和服役寿命,在工程中推广应用高性能混凝土,却导致大量的地下室侧墙拆模后即出现裂缝(如图1 所示),裂缝间距规则,从中部向两端延伸,有不少是贯通性裂缝,给工程的耐久性和质量带来了极大隐患。 地下室侧墙混凝土早期裂缝已成为近年来建筑工程结构裂缝控制的关键和难点。
采用膨胀剂配制补偿收缩混凝土的技术途径,在我国地下结构裂缝控制中曾经占有重要地位,并有不少成功的案例。 高性能混凝土由于用水量较低,结构致密,对膨胀剂的需水量有着较高的要求。近年来,推广应用的氧化钙类高性能膨胀剂,膨胀需水量较传统的钙矾石类膨胀剂低且膨胀率高[4],在减轻地下室结构裂缝上起到了重要作用。 然而,此类膨胀剂由于膨胀速率快,且具有很强的温度敏感性[5],在实际结构中要想达到满意的效果,需要加大掺量,但又会给结构的长期稳定性带来隐患。
本文基于工程实体结构的监测结果与理论分析,分析了地下室侧墙结构由于水泥细度高、水化速率过快、放热迅速而引起结构温升高、温降快的开裂机制。 充分利用地下室侧墙的散热条件,从水泥水化进程干预的角度,采取水泥水化放热速率调控化学外加剂,协同掺合料的水化放热特性,一方面降低水泥水化加速期的热速率,为结构散热赢得宝贵时间,从而大幅度削弱温峰和温降过程,降低开裂风险;另一方面和氧化钙类膨胀剂复合,可以延缓结构的升温速度, 避免膨胀剂膨胀速率过快,为建立有效膨胀和膨胀压应力的储存赢得时间,增强其补偿收缩效果。 提出的结构温度场和膨胀历程的双重调控技术, 可降低水泥水化加速期水化速率,降低混凝土结构温升,有效提升地下室侧墙结构抗裂性。 研究成果应用于苏州三星污水处理厂等多项工程中,避免了早期贯通性裂缝的发生,为超长、超大地下室结构长期耐久性提供了保障。
1 基于实体监测数据的开裂机制分析
图2 是一个长59m,高4m,厚度为35cm的典型地下室侧墙温度监测结果。 由图可见,虽然侧墙的厚度只有35cm,但由于木模板的保温作用,侧墙混凝土在1d龄期内温度很快到达顶点, 上升超过了20℃,升温速率超过了20℃/d;之后模板虽然并未拆除(浇筑6d时才拆除),侧墙混凝土发生了急剧降温,在不到5d的时间内降温幅度高达30℃,降温速率达到了6℃/d,远超过大体积混凝土关于温控速率要求(不大于2℃/d)。图3 则是一个同样长度和厚度, 宽25m的典型地下室底板的温度监测结果,由图可见, 由于底板的暴露面积比率远高于侧墙,具有优良的散热条件,因此,其最高温升也就15℃左右,降温速率不超过2℃/d。
从监测结果可以看出,侧墙混凝土在拆模以前就经历了急剧的温升和温降过程,其降温速率尤为突出,是侧墙混凝土发生拆模前裂缝的关键。 相对而言,底板混凝土降温速率正常,发生温度收缩裂缝的风险大大减小。 这一监测结果值得反思,普通模板的保温能力并不强,为什么在结构形式并未发生改变的条件下,采用当代高性能混凝土后,在侧墙部位出现了这么严重的温升、温降? 其关键原因还是在于材料自身组成和性能的变化。 正如R·W Burrows[6]所总结(图4),一味快速施工的需求导致了水泥在半个世纪以来细度增加了不止1 倍。 水泥细度增加,早期水化速度明显加快,因此,虽然增加了早期强度,却导致早期的放热速率也急剧增加[7],如图5 所示, 当水泥细度从160cm2/g增加到300cm2/g时,半天的放热比率(占28d)从30% 增加到近70%;1d的放热比率从40%增加到近75%。 这么集中的早期放热速率,再加上模板的部分保温作用,使得侧墙的温度在1d左右就升到很高的温度。之后水泥放热速度逐渐减慢,模板的散热作用逐渐占据主导,侧墙又开始进入快速的降温阶段,在降温过程中剧烈的温缩再加上早期水化自收缩的叠加,导致了侧墙在拆模以前就出现了裂缝,这种裂缝通常都是贯穿的,给结构带来很大的危害。
2 温度场和膨胀历程的双重调控原理
2.1 温度场的调控
混凝土结构的温度上升是混凝土材料自身发热和结构散热过程竞争的结果。 发热过程受胶凝材料放热特性控制,而散热过程则由混凝土自身的热传导系数和表面散热条件决定,表面散热条件又取决于环境的温湿度、风速、暴露于大气的面积、模板条件。 由于混凝土本身就是一种热的不良导体,导热系数低,再加上模板的隔热作用,侧墙的散热过程就更加困难,发热过程就占据了主导。 混凝土胶凝材料的水化反应都是放热反应,从其放热特征来看,总体可以划分为五个阶段:快速反应期、诱导期、加速期、减速期及稳定反应期[8], 而温度上升的主要矛盾集中在加速期。 加速期以前,一方面水泥放热非常有限,同时结构还未形成,温升缓慢;到达减速期后放热速率逐渐降低,放热和散热之间趋于平衡,温度上升同样也很缓慢。 而加速期不仅集中释放了大量的热量,且伴随着水化产物凝聚和结晶结构的快速形成、孔隙的不连通性迅速增加,导热性能也急剧下降,在散热条件不好时,热量很容易积聚在内部,温升迅速。 采用现代细磨水泥以后,由于水泥细度的增加,加速期反应更加剧烈,虽然达到了一味追求快速施工所需的早强,但是也带来了放热加快和散热能力减弱的弊端,使得这一阶段的放热和散热的矛盾更加突出。 因此,采用合适的技术途径来解决加速期水化放热的矛盾是控制侧墙混凝土早期裂缝的关键。 基于此,本研究从水泥水化进程干预的角度,发明了水泥水化放热速率调控化学外加剂,这种技术与传统的缓凝剂相比有着显著的不同,如图6 所示。 传统的缓凝剂主要作用于水泥的诱导期(即使在图中掺量较高的情况下),吸附在水泥的表面延缓了诱导期,水泥的凝结时间延长,确保了混凝土(特别是预拌混凝土)的施工作业时间。 然而,一旦诱导期结束,掺缓凝剂的水泥浆体水化放热速率同样加剧,其水化放热速率的增长以及水化放热峰值与基准的水泥相比基本类似,因此,对于结构的温升过程不会有显著的影响。 缓凝剂改变的只是混凝土结构快速升温的起始时间,只要混凝土凝结,混凝土结构就开始快速升温,这之后的快速升温和快速降温过程与基准混凝土类似,因而不能够解决地下室墙板的早期裂缝问题。 而水化热调控材料掺入水泥后,对于诱导期的影响远不如缓凝剂显著,但是能够有效降低水泥水化进程中加速期的水化放热速率和放热峰值(降低50%以上),延缓水泥水化放热过程,充分利用了结构的散热条件,为结构赢得宝贵的散热时间,从而大幅缓解水泥集中放热程度,削弱温升和温降过程,降低侧墙混凝土的开裂风险。 图7 是模拟侧墙(混凝土厚度35cm,两侧模板散热,其余面采取厚度5cm聚苯板保温材料保温隔热)的室内测试结果。 由图可见,协同15%粉煤灰的作用,水化热调控材料的掺入可以降低结构温升10℃以上。
2.2 温度场与膨胀历程的双重调控
尽管在应用过程中存在争议,实验室圆环约束和单轴约束的试验结果均表明,约束条件下有效的膨胀能够部分抵抗各种收缩应力,显著提高混凝土的抗裂性[9]。 然而,与实验室标准实验条件不同,结构混凝土处于温湿度变化的环境,环境条件影响膨胀剂的水化反应历程和混凝土的真实膨胀历程,进而影响到膨胀剂的应用效果。 具体到地下室结构的侧墙而言,由于模板条件限制,无法进行蓄水养护,混凝土可以近似视为绝湿条件。 不过对于普通的C30、C40 混凝土,在拆模以前,混凝土内部由于水化引起自干燥而造成相对湿度下降, 一般不会低于95%,甚至更高。 因此,尽管没有水养,对于湿度敏感性相对较低的氧化钙类膨胀剂而言[10],侧墙的湿度条件还是可以满足其水化膨胀的要求,这也是此类膨胀剂应用于侧墙相对于钙矾石类膨胀剂的优势之一。 与湿度条件相比,温度的不利影响可能更为突出。 从地下室侧墙温度监测结果可知,当不采取措施时,在浇筑1d内,侧墙混凝土的温度就有可能升到50℃以上。 氧化钙水化成氢氧化钙的反应具有很强的温度敏感性,温度的升高会大大加快其反应速率,使膨胀的时间进一步缩短。 膨胀太快,混凝土模量和刚度尚未发展起来, 徐变松弛能力还很强,就会降低有效的膨胀预压应力, 达不到预期的效果。 如何在侧墙结构的温度条件下延缓氧化钙膨胀剂的膨胀历程,是有效发挥这类膨胀剂膨胀效能的关键。 因此,采用水化放热调控材料来调控水泥加速期的水化放热速率和放热峰值,削弱温峰,无疑将有助于延缓氧化钙膨胀剂的水化反应速率,使得膨胀历程与材料的模量和刚度发展历程更加匹配,从而有助于更好地发挥此类膨胀剂的膨胀效能。
此外,尽管在表观上体现为膨胀,与传统的胶凝材料一样,所有的膨胀剂水化反应(包括钙矾石、氢氧化钙、氢氧化镁和氢氧化铁的生成)在反应前后的绝对体积都是减小的。因此,只有当结构形成以后,膨胀产物的生长才会在结构内部交织成多孔的水化产物,促使结构膨胀,而在凝结以前膨胀剂发生的水化反应对于膨胀是没有帮助的。换言之,尽量减少膨胀剂在加水拌合后的快速反应期和诱导期的反应,促使更多的反应发生在加速期以后,也是提高膨胀效能的重要手段。试验结果表明,水化热调控材料还可以通过直接影响氧化钙膨胀剂自身的水化历程来获取更多的有效膨胀,如图8所示,当膨胀剂掺量相同时,以初凝为零点,随着水化热调控材料掺量的增加,浆体的膨胀率显著增大。
3双重调控对混凝土工作性能和力学性能的影响
基于双重调控技术的抗裂材料(以“HME”表示)对不同强度等级混凝土工作性及力学性能的影响分别如表1 和图9 所示,其中不同强度等级的基准及掺加HME的配比所使用的减水剂量相同。
表1 中试验结果表明,对于C30、C50 和C60 三组强度等级的混凝土,基于双重调控的抗裂材料的掺入在基本不影响混凝土含气量的基础上,可以适当增大混凝土的流动性。 这主要是由于该抗裂材料含有水化热调控组分,有效降低了水泥基材料早期水化速率,进而有利于混凝土工作性能的提升。 但与此同时,早期水化速率的降低也使混凝土的凝结时间有所延长(初凝时间延长1.3~3.8h)。 图9 中力学性能试验结果表明, 对于三组强度等级的混凝土,掺入基于双重调控的抗裂材料后混凝早期抗压强度均出现不同程度的降低,3d强度的降幅为16%~28%,7d强度的降幅为4%~7%。 在28d龄期时,掺加双重调控抗裂材料的混凝土强度基本接近基准混凝土。 在实际工程中,调控早期水化放热历程降低温度开裂风险和混凝土早期力学性能之间存在一定矛盾,而混凝土早期力学性能和墙板结构的拆模等相关工序密切相关,上述试验结果表明,使用双重调控的抗裂技术, 混凝土7d抗压强度可以达到基准配比的92%以上, 基本可以满足拆模要求,与此同时,由于3d以前的混凝土强度偏低,建议混凝土拆模时间应不少于7d。
4 工程应用实例
中新苏州工业园区环保技术有限公司污水综合处理厂,位于苏州工业园区方洲路和凤里街交叉口,三层框架剪力墙结构,其中地下一层及地上二层主要为水池,其余部分为辅助用房。 所有水池底板和侧墙混凝土等级为C30,抗渗等级为P8。 水池底板厚度为1m,东西向长142.7m,南北向宽85.6m,水池侧墙壁厚250~500mm,一次性浇筑侧墙长度超过45m,混凝土总方量约48000m3。 侧墙结构补偿收缩混凝土配合比如表2 所示。
kg/m3
为检验基于双重调控技术的抗裂剂(表中的“HME-V”)在该工程中的实际实施效果,对侧墙结构混凝土进行了现场取样和限制膨胀率测试;同时, 在工程实际混凝土结构中预埋入温度传感器,进行了温度的持续监测。 关于限制膨胀率测试和温度监测的结果分别如图10 和图11 所示。
如图10 所示, 掺加了高效抗裂剂的侧墙结构补偿收缩混凝土水养14d限制膨胀率达到了0.029%,大大超过了JGJ/T 178—2009《 补偿收缩混凝土应用技术规程》 中不低于0.015%的相关规定。在早期水养14d内,混凝土持续膨胀,膨胀能有效储存;14d后开始干燥,混凝土收缩,但水养阶段储存的膨胀能发挥作用,抵消了干燥收缩引起的应力变化。 在42d龄期内,混凝土未发生收缩。 如图11所示, 混凝土浇筑完成经过1d时间后侧墙内部温度达到最高值43.43℃,温升约为20.50℃。 此后,温度持续下降,降温速率约为3.42℃/d。 混凝土有效膨胀的提升、结构温升值和温降速率的降低,大大提升了结构的抗裂性,且工程中未发现贯穿性裂缝。
5 结论
(1)监测结果表明,侧墙混凝土在拆模以前就经历了急剧的温升和温降过程, 降温速率尤为突出,这是导致侧墙混凝土发生拆模前裂缝的关键。
(2)采取水化热调控材料, 一方面能够有效降低水泥水化进程中加速期的水化放热速率和放热峰值,延缓水泥水化放热过程,并充分利用结构的散热条件,削弱温峰和温降过程;另一方面可以促进氧化钙类膨胀剂的有效膨胀,进而实现温度场和膨胀历程双重调控的目的。