一种室内测量混凝土表面放热系数的方法技术

本申请公开一种室内测量混凝土表面放热系数的方法，其能对试验块所在的环境温度和保温材料的含水率等参数进行精确的控制，对试验块表面放热系数进行高精度反演分析计算，进而能精确测试覆盖保温材料(包括含水结冰保温材料)的混凝土表面放热系数。该方法包括步骤：(1)制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点；(2)将铺设保温材料的试验块放置在自动控制和记录测点温度、防冻液温度和箱内温度的冻融试验箱内，该保温材料包括含水结冰材料，设定合理的温度值进行试验；(3)根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料的试验块试验条件下的试验块表面放热系数β1；(4)经公式推导计算，得到现场条件下混凝土表面放热系数βS。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请公开，其能对试验块所在的环境温度和保温材料的含水率等参数进行精确的控制，对试验块表面放热系数进行高精度反演分析计算，进而能精确测试覆盖保温材料(包括含水结冰保温材料)的混凝土表面放热系数。该方法包括步骤：(1)制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点；(2)将铺设保温材料的试验块放置在自动控制和记录测点温度、防冻液温度和箱内温度的冻融试验箱内，该保温材料包括含水结冰材料，设定合理的温度值进行试验；(3)根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料的试验块试验条件下的试验块表面放热系数β1；(4)经公式推导计算，得到现场条件下混凝土表面放热系数βS。【专利说明】
本专利技术属于混凝土温控防裂的
，具体地涉及一种室内测量混凝土表面放 热系数的方法，其能够精确、高效地测量覆盖保温材料(包括含水结冰保温材料)混凝土表 面放热系数。
技术介绍
温度荷载是坝体开裂的主要荷载，内外温差为主要温度荷载之一，有效的保温措 施能较好的控制温度荷载，高寒地区，年平均气温低，日气温年变幅大，温度荷载是坝体开 裂的最主要荷载，而保温措施能较大程度的减小混凝土的温度荷载。坝体所用的保温材料 包括:聚苯板、大坝保温被、挤塑板和聚氨酯。 大体积混凝土施工期容易产生温度裂缝，适当的温控防裂措施能减少或避免混凝 土开裂。为选择适时合理的温控措施，需要进行混凝土温度场的仿真计算，温度场精确与否 直接关系到温控措施是否合理，而温控参数是关系温度场精确与否的关键因素。在混凝土 温控计算中，体现混凝土表面保温的参数为表面放热系数，如何准确获得混凝土表面放热 系数是混凝土温控防裂计算重要研究内容之一。 目前覆盖保温材料混凝土表面放热系数主要通过保温材料导热系数计算获得和 直接测量获得： (1)通过保温材料导热系数推导铺设保温材料混凝土表面放热系数。朱伯芳院士 的《大体积混凝土温度控制和温度应力》中已经有详细的关于表面保温材料导热系数和铺 设保温材料混凝土表面放热系数关系的推导公式。对于完全干燥的材料的表面放热系数， 按朱伯芳院士提出的方法可做到覆盖保温材料混凝土表面放热系数的精确测量。保温材料 对混凝土温度应力影响主要体现在其对混凝土表面放热系数影响上，表面放热系数和含水 率密切相关。材料保温性能和含水率的研究较多，徐婷婷等认为建筑节能中广泛使用的大 部分多孔建筑材料属于含湿非饱和多孔介质，其有效导热系数受含水率影响显著；段恺等 认为:不同保温材料和墙体材料在不同含水率状态下的导热系数是不同的。理论上，表面放 热系数可以根据导热系数推导得到，由于保温材料含水率分布不均匀、含水结冰材料导热 系数难以测定等原因，应用该方法具有一定的局限性，难以测量含水结冰材料表面放热系 数。 (2)通过室外试验，直接测量混凝土表面放热系数。目前该方面的研究成果众多。 朱岳明利用试验结果，采用阻尼最小二乘法对温度场的绝热温升计算参数、导热系数、表面 热交换系数进行反分析计算。张宇鑫、宋玉普采用遗传算法对混凝土的绝热温升参数、导温 系数和表面热交换系数进行了反分析，采用最优保护策略和二点交叉、对适应性函数进行 拉伸的方法对基本的遗传算法进行改进，并用于温度场参数的反分析。王振红等也在应用 室外试验的方法直接测量混凝土表面放热系数上进行了较多深入研究。然而现场试验花费 较大，试验周期较长，试验试验块往往在其他工程不能反复使用，且试验过程中干扰较大， 试验结果的可靠性有待改进。 目前，西藏高寒地区是我国水电开发的重点区域，该地区冬季气温较低，由于冲毛 和施工用水等多方面原因，很多保温材料处于含水结冰状态，测量含水结冰材料表面放热 系数方法需要重点关注。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种室内测量混凝土表面 放热系数的测量方法，其能对试验块所在的环境温度和保温材料的含水率等参数进行精确 的控制，对混凝土表面放热系数进行高精度反演分析计算，进而能精确测试覆盖保温材料 (包括含水结冰保温材料)的混凝土表面放热系数。 本专利技术的技术解决方案是:这种室内测量混凝土表面放热系数的方法，该方法包 括以下步骤： (1)制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点； (2)将铺设保温材料的试验块放置在自动控制和记录测点温度、防冻液温度和箱 内温度的冻融试验箱内，该保温材料包括含水结冰材料，设定合理的温度值进行试验； (3)根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料的试验块试验块试验条件下的试 验块表面放热系数βι; 怒公地烏斗曾·得到现场条件下混凝土表面放热系数& 其中：k为风速影响系数，可参考规范取值，为不覆盖保温材料时物体表面放热 系数，扮为试验条件下试验块表面放热系数。 本专利技术通过制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点，将试验块放置在冻 融试验箱内进行试验，根据试验数据进行反演来得到铺设保温材料(包括含水结冰材料)的 表面放热系数，即试验条件下试验块表面放热系数，再经公式推导计算，得到现场条件下混 凝土表面放热系数，因此能够对室内环境和参数性能进行精确的控制，进行参数高精度反 演，能精确测试覆盖含水结冰材料表面的放热系数。【附图说明】 图1是测点位置的布置的侧视图。 图2示出了截面A-A，B-B，C-C，D-D的测点布置图。图3示出了本专利技术的试验流程图。 图4示出了本专利技术的反演分析流程图。 图5出示了本专利技术的试验块模具实例图。图6出不了本专利技术的测点布置实例图。图7出示了本专利技术的成品试块实例图。图8出示了本专利技术的冻融试验箱内试块布置实例图。图9出示了本专利技术测点的试验值和反演计算值对比实例图。【具体实施方式】 这种室内测量混凝土表面放热系数的方法，该方法包括以下步骤： (1)制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点； (2)将铺设保温材料的试验块放置在自动控制和记录测点温度、防冻液温度和箱 内温度的冻融试验箱内，该保温材料包括含水结冰材料，设定合理的温度值进行试验； (3)根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料的试验块试验块试验条件下的试 验块表面放热系数βι; (4)经公式（1)推导计算，得到现场条件下混凝土表面放热系数& 其中：k为风速影响系数，可参考规范取值，为不覆盖保温材料时物体表面放热 系数，扮为试验条件下试验块表面放热系数。 本专利技术通过制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点，将试验块放置在冻 融试验箱内进行试验，根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料(包括含水结冰材料）的 试验块表面放热系数，即得到试验条件下试验块表面放热系数，再经公式推导计算，得到现 场条件下混凝土表面放热系数，因此能够对室内环境和参数性能进行精确的控制，进行参 数高精度反演，能精确测试覆盖含水结冰材料的混凝土表面放热系数。 优选地，所述步骤（1)中试验块为60cm X 60cm X 50cm的长方体砂衆试块，试验块内 部布置一系列的温度探头以跟踪各个点的温度历程，每列4个测点，每层测点距离均为 10cm，共24个测点。 优选地，所述步骤（1)中试验块的材料为水、水泥和沙，比例为0.4:1:1.3;被测保 温材料仅覆盖在试验块的顶面，侧面与底面用8cm干燥挤塑聚苯乙烯塑料泡沫覆盖。 优选地，所述步骤(2)中试验块置于不锈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内测量混凝土表面放热系数的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)制备试验块，试验块内埋设一定数量的温度测点；(2)将铺设保温材料的试验块放置在自动控制和记录测点温度、防冻液温度和箱内温度的冻融试验箱内，该保温材料包括含水结冰材料，设定合理的温度值进行试验；(3)根据试验数据，反演分析得到铺设保温材料的试验块试验条件下的试验块表面放热系数β1；(4)经公式(1)推导计算，得到现场条件下混凝土表面放热系数βSβs=11β0+1kβ1---(1)]]>其中：k为风速影响系数，可参考规范取值，β0为不覆盖保温材料时物体表面放热系数，β1为试验条件下试验块表面放热系数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振泱，张国新，王海龙，王振红，相建方，沙莎，黄涛，侯文倩，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11