为何要测量混凝土的“自由变形”?——谈谈无应力计的关键作用

在大型混凝土工程中，如大坝、桥梁和高层建筑，结构的变形是评估其安全状态的核心指标。然而，混凝土的变形并非全部由外部荷载(如水压、车辆荷载)引起，其自身也会因温度变化、化学反应和干燥收缩等因素产生“自由变形”。如果不能准确区分这两种变形，工程师便无法掌握结构真实的受力状况，安全评估也就无从谈起。这正是无应力计在工程监测中发挥重要作用的原因。

无应力计，顾名思义，其核心功能是测量混凝土不受外力影响下的自身体积变形。它通常由一个精密的应变计和一个特制的“无应力桶”构成。这个双层铁桶被埋入混凝土中，其作用是隔离外部应力，使桶内的混凝土小试样能够自由收缩或膨胀。通过监测这个小试样的变形，我们就能精确获得混凝土在特定环境下的“自由变形”数据。同时，仪器还能同步测量温度，为数据分析提供关键参数。

那么，这一数据对工程安全意味着什么?在结构物的其他部位，我们安装的应变计测量的是总变形，即荷载变形与自由变形的总和。通过将无应力计测得的自由变形数据从总变形中扣除，工程师就能计算出纯粹由外部荷载引起的实际应变。这个真实的应变值，是判断结构是否处于安全状态、预警潜在风险、验证设计合理性的根本依据。它将模糊的推测转变为精确的计算，为工程决策提供了可靠的数据支撑。

因此无应力计虽不直接测量结构应力，但它通过提供关键的“自由变形”基准，为准确评估结构安全奠定了基础。在长期的健康监测中，它扮演着“标尺”的角色，确保了所有数据分析的准确性和有效性，是保障重大混凝土工程长期安全运行的关键一环。