硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法技术

本发明专利技术提供硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，以利于更优化控制龙落尾段硅粉衬砌混凝土温度裂缝，现场通过内部温度观测与简便快速计算，实时进行内外温差控制和封闭洞口保温设计，并及时实施封闭洞口保温。硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法包括：步骤1.获取泄洪洞硅粉衬砌混凝土温度裂缝控制资料；步骤2.计算泄洪洞硅粉衬砌混凝土容许内外温差【

【技术实现步骤摘要】
硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法


[0001]本专利技术属于混凝土温度裂缝控制
，具体涉及硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法。

技术介绍

[0002]《混凝土坝温度控制设计规范》(NB/T 35092
‑
2017)定义，内外温差是指混凝土内部最高温度与混凝土表面温度之差。内外温差是混凝土温度裂缝控制的重要参数，不同结构和硅粉等不同掺合料混凝土水化过程差异，会导致混凝土内外温差的显著差异。
[0003]为提高泄洪洞龙落尾段高流速区(图1)混凝土的抗冲耐磨性能，常掺入硅粉(掺合料)，混凝土热学、力学、抗冲磨、施工等性能均发生明显变化。特别是，早期收缩变形性能相对较大些，容易发生早期表面裂缝。如图2白鹤滩泄洪洞龙落尾段边墙硅粉混凝土，由于早期内外温差较大导致表面温度应力较大，加之没有及时封闭洞口保温和良好保湿养护等原因，混凝土表面在早期产生龟背状微裂纹。虽然后期加强养护和保温后微裂纹自愈闭合，但也造成微损伤，影响混凝土强度和耐久性。
[0004]衬砌是泄洪洞龙落尾段必然采用结构(图3)，水工隧洞和结构混凝土等有关规范条文中没有关于衬砌混凝土内外温差控制的规定和标准。对于封闭保温门至洞口段，可以按照大坝等大体积混凝土进行表面保温设计计算(虽然目前采用有限元法、差分法等计算复杂，而且需要进行大量混凝土物理力学、热学性能试验)。但对于龙落尾洞内衬砌硅粉混凝土，由于洞内气温相对自然环境变幅小些，不会采取表面覆盖或者包裹保温，所以至今也没有过有关隧洞洞内衬砌混凝土内外温差控制或者设计计算的研究，更没有控制标准和控制措施设计方法。但与大体积混凝土一样，内外温差仍然是产生温度裂缝的重要因素，而且衬砌结构厚度小，内外温差产生表面几何温度梯度特别大，是早期表面裂缝产生的主要原因，通水冷却等温控措施既要降低内部最高温度，也要减小内外温差。而且不同结构和硅粉等不同掺合料混凝土水化过程差异，会导致混凝土内外温差的显著差异。
[0005]因此，对龙落尾硅粉衬砌混凝土，迫切需要进行内外温差研究，提出简便的、精度较高的、可以快速计算的内外温差容许值控制标准，可以供施工人员在现场通过内部温度观测和简便的快速计算，实时进行内外温差控制和封闭洞口保温设计。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，以利于更优化控制龙落尾段硅粉衬砌混凝土温度裂缝，现场通过内部温度观测与简便快速计算，实时进行内外温差控制和封闭洞口保温设计，并及时实施封闭洞口保温。
[0007]本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：
[0008]如图4所示，本专利技术提供硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤1.获取泄洪洞硅粉衬砌混凝土温度裂缝控制资料；
[0010]步骤2.根据获取的资料计算泄洪洞硅粉衬砌混凝土容许内外温差【
△
T
nw
】(℃)：
[0011]【
△
T
nw
】＝47.32β
‑
64.44H/L
‑
0.25C
‑
0.69T
a
‑
0.12E+0.19H
×
C+33.81
ꢀꢀꢀꢀ
(公式1)
[0012]式中：β为硅粉掺量，例如5％掺量则β＝0.05；H为硅粉衬砌混凝土结构厚度(m)；L为衬砌结构段最长边的长度(m)，当边墙高度大于分缝长度时取边墙高度(m)；C为硅粉衬砌混凝土90d设计龄期强度等级(MPa)，如C
90
40，则C＝40；T
a
为混凝土浇筑期洞内气温值(℃)；E为围岩变形模量(GPa)；必须指出的是，衬砌混凝土采用28天龄期设计的强度等级时，需要按照规范换算为90天龄期设计的强度等级；施工期如果采用挂帘保温，使得地下洞室空气温度提高，则T
a
应该采用提高后的洞内空气温度；
[0013]步骤3.实时监测和分析硅粉衬砌混凝土内部温度观测信息，得到内外温差的监测值；
[0014]步骤4.将容许内外温差【
△
T
nw
】与监测值进行比较，根据比较结果实时分析并合理采取封闭隧洞口保温措施。
[0015]对于步骤2中L为衬砌结构段最长边的长度以图7为例进一步补充说明：白鹤滩水电站泄洪洞，分缝长度为12m，先浇筑边墙至底部基岩直线高度13.2m(见左边墙，顶至施工缝、底至基岩，高度＝12m+1.2m＝13.2m)，大于分缝长度，这时取L＝13.2m。白鹤滩导流洞，采取分缝长度15m，同样图7先浇筑边墙，则边墙高度13.2m小于分缝长度，应该取L为分缝长度，L＝15m。
[0016]优选地，本专利技术提供的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，还可以具有以下特征：在步骤1中，获取的泄洪洞硅粉衬砌混凝土温度裂缝控制资料包括：泄洪洞工程概况、水文气象信息资料、及硅粉衬砌混凝土温控设计技术要求。
[0017]优选地，本专利技术提供的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，还可以具有以下特征：步骤3包括如下子步骤：
[0018]步骤3.1通过安装在硅粉衬砌混凝土内部中心的温度传感器，监测内部温度；
[0019]步骤3.2分析硅粉衬砌混凝土内部温度观测资料，确定内部最高温度T
max
；
[0020]步骤3.3计算硅粉衬砌混凝土内外温差的监测值：
[0021]△
T
nw
＝T
max
‑
T
a
ꢀꢀꢀꢀ
(公式2)
[0022]由于隧洞内衬砌混凝土不会采取覆盖保温，而且表面混凝土温度下降迅速达到洞内气温，因此混凝土表面温度近似取洞内气温，即混凝土浇筑期洞内气温T
a
。这样计算的内外温差稍微偏大，用此计算值控制偏于安全。
[0023]优选地，本专利技术提供的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，还可以具有以下特征：步骤4包括如下子步骤：
[0024]步骤4.1比较分析内外温差
△
T
nw
是否超过容许值【
△
T
nw
】；
[0025]步骤4.2如果
△
T
nw
≤【
△
T
nw
】，则不需要采取保温措施；如果
△
T
nw
＞【
△
T
nw
】，则封闭洞口保温。
[0026]优选地，本专利技术提供的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，还可以具有以下特征：在步骤4.2中，如果【
△
T
nw
】＜
△
T
nw
≤【
△
T
n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.获取泄洪洞硅粉衬砌混凝土温度裂缝控制资料；步骤2.根据获取的资料计算泄洪洞硅粉衬砌混凝土容许内外温差【
△
T
nw
】：【
△
T
nw
】＝47.32β
‑
64.44H/L
‑
0.25C
‑
0.69T
a
‑
0.12E+0.19H
×
C+33.81(公式1)式中：β为硅粉掺量；H为硅粉衬砌混凝土结构厚度；L为衬砌结构段最长边的长度，当边墙高度大于分缝长度时取边墙高度；C为硅粉衬砌混凝土90d设计龄期强度等级；T
a
为混凝土浇筑期洞内气温值；E为围岩变形模量；步骤3.实时监测和分析硅粉衬砌混凝土内部温度观测信息，得到内外温差的监测值；步骤4.将容许内外温差【
△
T
nw
】与监测值进行比较，根据比较结果实时分析并合理采取封闭隧洞口保温措施。2.根据权利要求1所述的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，其特征在于：其中，在步骤1中，获取的泄洪洞硅粉衬砌混凝土温度裂缝控制资料包括：泄洪洞工程概况、水文气象信息资料、及硅粉衬砌混凝土温控设计技术要求。3.根据权利要求1所述的硅粉衬砌混凝土封闭洞口保温实时控制计算方法，其特征在于：其中，步骤3包括如下子步骤：步骤3.1通过安装在硅粉衬砌混凝土内部中心的温度传感器，监测内部温度；步骤3.2分析硅粉衬砌混凝土内部温度观测资料，确定内部最高温度T
max
；步骤3.3计算硅粉衬砌混凝土内外温差的监测值：
△
T
nw
＝T
max
‑
T
a
ꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄娅军，段亚辉，喻鹏，段次祎，王雷，吴博，
申请(专利权)人：武昌理工学院，
类型：发明
国别省市：