一种用于大体积混凝土温度场的测温方法技术

本发明专利技术涉及建筑工程技术领域，具体地涉及一种用于大体积混凝土温度场的测温方法，包括计算混凝土内部最高绝热升温值、计算混凝土中心最高温度、设计混凝土绝热升温公式、计算混凝土表面最高温度等。本发明专利技术能够得到研究对象在浇筑过程中的温度场结果和温度变化规律，准确测量水泥水热化温度，对减小混凝土的内外温差和表面急剧热扩散，防止混凝土因温差过大引起的温度收缩应力导致出现有害裂缝具有重要作用。另外，采用本发明专利技术的理论公式计算出理论温度值，再通过测温装置得到实际温度值，自动生成温度曲线图，有利于更好分析所出现问题的原因。原因。原因。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大体积混凝土温度场的测温方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，具体地涉及一种用于大体积混凝土温度场的测温方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土施工过程中，在混凝土浇筑时，内部过高的水化温度，往往在混凝土内部会产起较大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，就会产生温度裂缝。温度裂缝其主要产生原因为混凝土在凝结初期即水化反应期间，水泥释放出大量的水化热，由于结构本身体积大，累积在内部的水化热不易散发，致使内部温度在一定的时间内不断上升，而结构表面的热量则散发较快，因而造成结构内外温差较大，在表面产生拉应力，当温差产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉应力时，便会在结构表面出现温度裂缝。特别是较大尺寸的混凝土构件使用越来越广泛，需要准确测量混凝土的水化热温度，以便于控制所述水化热温度，使大体积混凝土结构中不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种用于大体积混凝土温度场的测温方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于大体积混凝土温度场的测温方法，包括：计算混凝土内部最高绝热升温值，，其中，为水泥的水化热，J/Kg；为膨胀剂JEA的水化热，J/Kg；为水泥用量，Kg/m3；为JEA用量，Kg/m3；为混凝土比热，J/(Kg
•
℃)；为混凝土密度，Kg/m3；为混合材用量，Kg/m3；为混合材密度，Kg/m3；=0.98℃；计算混凝土中心最高温度，，其中，为混凝土浇筑时的温度，℃；为降温系数；混凝土绝热升温公式为：，其中，为龄期时水泥水化热，J/Kg；为折减系数；
计算混凝土表面最高温度为：，其中，为龄期时混凝土的表面温度，℃；为龄期时大气的平均温度，℃；为混凝土的计算厚度，m；为混凝土的实际厚度，m；为混凝土的虚厚度，m；为龄期时，混凝土内部最高温度与外界气温之差，℃。
[0005]进一步的，所述龄期水泥水化热采用指数式：，其中，为时的最终水化热，J/Kg；为龄期；为自然对数函数的底数；为常数。
[0006]进一步的，常数取值范围为0.3～0.5。
[0007]进一步的，所述采用复合指数式：，其中，为时的最终水化热，J/Kg；为龄期；为自然对数函数的底数；、为常数。
[0008]进一步的，常数，。
[0009]进一步的，所述混合材为粉煤灰时，所述折减系数取0.253。
[0010]本专利技术的技术效果：与现有技术相比，本专利技术的一种用于大体积混凝土温度场的测温方法，能够得到研究对象在浇筑过程中的温度场结果和温度变化规律，准确测量水泥水热化温度，对减小混凝土的内外温差和表面急剧热扩散，防止混凝土因温差过大引起的温度收缩应力导致出现有害裂缝具有重要作用。另外，采用本专利技术的理论公式计算出理论温度值，再通过测温装置得到实际温度值，自动生成温度曲线图，有利于更好分析所出现问题的原因。
附图说明
[0011]图1为本专利技术混凝土内部最高温度绘制曲线图。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0013]实施例：本实施例涉及的一种用于大体积混凝土温度场的测温方法，包括：混凝土内部最高温度是造成混凝土裂缝的关键因素，将混凝土内部最高绝热升温
值设计为：，其中，为水泥的水化热，J/Kg；为膨胀剂JEA的水化热，J/Kg；为水泥用量，Kg/m3；为JEA用量，Kg/m3；为混凝土比热，J/(Kg
•
℃)；为混凝土密度，Kg/m3；为混合材用量，Kg/m3；为混合材密度，Kg/m3；=0.98℃。
[0014]进一步求得计算混凝土中心最高温度：，其中，为混凝土浇筑时的温度，℃；为不同浇筑厚度、不同龄期时的降温系数。为了更好控制混凝土内外温差，需求出混凝土的绝热升温曲线；混凝土的绝热温升曲线可根据水泥水化热估算。本专利技术可进行系数修正，提高了计算精度。
[0015]表1系数具体的系数参考表1。
[0016]本实施例利用实测值对公式进行修正，使得理论值与实测结果更加吻合。得到混凝土绝热升温公式为：，其中，为龄期时水泥水化热，J/Kg；为折减系数；对于粉煤灰，可取0.253，能够根据该公式求出混凝土最高积温值。
[0017]水泥的水化热依赖于龄期，将所述龄期水泥水化热的计算公式设计为指数
式或复合指数式。
[0018]指数式：；复合指数式：，其中，为时的最终水化热，J/Kg；为龄期；为自然对数函数的底数；为水化热系数，当混凝土龄期确定时，也就确定，因此为常数，随水泥品种、比表面及浇筑温度不同而不同，常数取值范围在0.3～0.5之间；、为常数，，。
[0019]通过计算，可以得到每天混凝土内部最高温度，最后绘制得到的曲线如图1所示。
[0020]从图中可看出，温度整体成上升趋势，必须采取相应的措施来降低内部温度。
[0021]为了控制混凝土中心与表面的温差以及混凝土表面与环境温度的温差，需预测混凝土最高温升时和各龄期在保温材料覆盖下的表面温度。计算混凝土表面最高温度为：，其中，为龄期时混凝土的表面温度，℃；为龄期时大气的平均温度，℃；为混凝土的计算厚度，m；为混凝土的实际厚度，m；为混凝土的虚厚度，m；为龄期时，混凝土内部最高温度与外界气温之差，℃，算出理论气温差值达到，以此达到实时监测温度的目的。
[0022]本专利技术利用有限元软件ANSYS建模，通过顺序耦合法，进行温度场和应力场的模拟仿真分析，仿真时作出如下假设：1、假定混凝土在浇筑过程中不发生变形；2、假定热源的放热性是时间函数，与空间其他变量无关。
[0023]通过大量的数据分析，当设定常数时，结合现场硬件部署情况，能推导得出一个满足实际现场需求的温度计算模型。通过此模型能自动生成温度曲线图，更有利于分析问题所在。
[0024]为混合材为粉煤灰时的折减系数，这个系数因材而异，其值是通过大量实验数据结合模型计算推到出来的一个合理值。
[0025]本专利技术将水泥水化热计算公式设计为指数式和复合指数式，分别代入混凝土绝热升温公式，能够获得两组理论结果。特别是复合指数式的水泥水化热计算公式，能够更好的修正模型，能够考虑实际工程中热量散失情况，进行参数的修正。实际工作时，可根据现场的混凝土测温记录选择更符合实际情况的水泥水化热公式。通过本专利技术的测温方法，能够得到研究对象在浇筑过程中的温度场结果和温度变化规律，对减小混凝土的内外温差和表面急剧热扩散，防止混凝土因温差过大引起的温度收缩应力导致出现有害裂缝具有重要作
用。
[0026]本专利技术在混凝土拌制过程程中，可拌加一定类型的外加剂，改善混凝土施工性能，可提高抗裂性能，也可采用降低水泥用量的方法来降低混凝土内部的水化温度，在保证混凝土设计强度的情况下，应尽可能地降低水泥用量。由于缓慢降温，延长养护时间，可充分发挥混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大体积混凝土温度场的测温方法，其特征在于，包括：计算混凝土内部最高绝热升温值 ，，其中，为水泥的水化热，J/Kg；为膨胀剂JEA的水化热，J/Kg；为水泥用量，Kg/m3；为JEA用量，Kg/m3；为混凝土比热，J/(Kg
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℃)；为混凝土密度，Kg/m3；为混合材用量，Kg/m3；为混合材密度，Kg/m3；=0.98℃；计算混凝土中心最高温度，，其中，为混凝土浇筑时的温度，℃，为降温系数；混凝土绝热升温公式为：，其中，为龄期时水泥水化热，J/Kg；为折减系数；计算混凝土表面最高温度为：，其中，为龄期时混凝土的表面温度，℃；为龄期时大气的平均温度，℃；为混凝土的计算厚度，m；为混凝土的实际厚度，m；为混凝土的虚厚度，m；为龄期时，混凝土内部最...

【专利技术属性】
技术研发人员：单红日，郑海鹏，龚凯，王一军，左连芹，张航，钱进，刘鑫，鞠鹏，李雷鸣，池亚浩，赵文圣，刘彦，陈子超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：