本发明专利技术公开了一种全级配混凝土导热系数预测模型的构建方法，对全级配混凝土导热系数研究中试验难以测量的难点进行简化，考虑到全级配混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究，由混凝土组成材料入手，对不同组合工况的普通混凝土试件导热系数进行测量，根据各组成材料的导热系数和组成比例预测混凝土导热系数，然后考虑骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配混凝土混凝土导热系数预测模型，具体方法是首先建立导热系数的串联模型，然后是导热系数的并联模型，最后在串并联模型的基础上建立全级配混凝土导热系数模型。此预测模型能够较好地表征全级配混凝土导热系数与其组成材料导热系数的关系规律。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种预测全级配混凝土导热系数的方法，属于混凝土建筑领域。
技术介绍
土木工程领域，混凝土的裂缝控制一直是困扰工程技术人员的难题之一，由于得不到完美解决，混凝土开裂现象十分普遍，尤其是全级配混凝土，庞大的体积使得水化过程中内部水化热无法及时散出，工程中因早期裂缝引起的结构失效和耐久性问题日益突出。 混凝土温度场引起的变形是其开裂的重要原因。导热系数作为混凝土温度场研究的重要热物性参数受到各国学者的重视，其准确性直接影响温度场计算的正确性。目前，关于全级配混凝土导热系数，国内研究仅仅是在碾压混凝土坝温控防裂中考虑了碾压混凝土导热性能各向异性对温度场的影响，关于全级配混凝土热学参数与组成材料的对于组成材料的函数模型，现行《水工混凝土土结构设计规范(SL/T 191-2008 )根据混凝土各组成成分的重量百分比进行估算，这种模型太过粗糙，且没有考虑混凝土龄期的影响。国外对于全级配混凝土导温导热系数的研究也很匮乏，研究者和研究机构只是对普通混凝土的导温导热系数进行了试验研究，缺乏全级配混凝土热学参数的试验研究。目前普通混凝土导热系数有四个理论模型，它们分别是Campbell-Allen and Thorne模型、 Hamilton and Crosse模型、Kook-Han Kim模型以及朱伯芳模型。全级配混凝土，由于骨料和试件体积太大，现有技术无论是瞬态法还是稳态法均难以准侧测量其导热系数，对其的研究模型尚未提出。本专利对全级配混凝土导热系数研究中的难点进行简化，考虑到全级配混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究， 由混凝土组成材料入手，首先研究普通混凝土导温导热系数与其组成材料的导热系数的关系，然后考虑从骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配混凝土混凝土导热系数预测模型。
技术实现思路
全级配混凝土导热系数预测模型，本专利技术对不同组成成分的混凝土导热系数进行研究，根据上述各工况下混凝土导热系数规律，建立全级配混凝土导热系数预测模型，为混凝土早期温度场的仿真分析提供可靠的参数。本专利技术模型构建方法步骤按照以下过程进行 1)导热系数串联模型设有两层不同材料薄板相互叠在一起。薄板的截面积为厚度分别为么石和&^2，温度差分别为Δ7Ι和ΔΓ2，导热系数分别为為和而，组合材料导热系数为i由傅里叶热传导方程可得(21):权利要求1. 一种，对全级配混凝土导热系数研究中试验难以测量的难点进行简化，考虑到全级配混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究，由混凝土组成材料入手，对不同组合工况的普通混凝土试件导热系数进行测量， 根据各组成材料的导热系数和组成比例预测混凝土导热系数，然后考虑骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配混凝土混凝土导热系数预测模型，其特征在于具体方法是 第一步、建立导热系数的串联模型设有两层不同材料薄板相互叠在一起，薄板的截面积为厚度分别为M1和AZ2,温度差分别为Δ7 和Δ ，导热系数分别为為和為，组合板的导热系数为Λ ,由傅里叶热传导方程可得式(1)全文摘要本专利技术公开了一种，对全级配混凝土导热系数研究中试验难以测量的难点进行简化，考虑到全级配混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究，由混凝土组成材料入手，对不同组合工况的普通混凝土试件导热系数进行测量，根据各组成材料的导热系数和组成比例预测混凝土导热系数，然后考虑骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配混凝土混凝土导热系数预测模型，具体方法是首先建立导热系数的串联模型，然后是导热系数的并联模型，最后在串并联模型的基础上建立全级配混凝土导热系数模型。此预测模型能够较好地表征全级配混凝土导热系数与其组成材料导热系数的关系规律。文档编号G01N25/20GK102162802SQ201110004010公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日专利技术者吴胜兴, 栾澔, 沈德建, 贾德庆, 魏珍中 申请人:河海大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种全级配混凝土导热系数预测模型的构建方法，对全级配混凝土导热系数研究中试验难以测量的难点进行简化，考虑到全级配混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究，由混凝土组成材料入手，对不同组合工况的普通混凝土试件导热系数进行测量，根据各组成材料的导热系数和组成比例预测混凝土导热系数，然后考虑骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配混凝土混凝土导热系数预测模型，其特征在于：具体方法是：第一步、建立导热系数的串联模型：设有两层不同材料薄板相互叠在一起，薄板的截面积为， 厚度分别为和，温度差分别为和， 导热系数分别为和，组合板的导热系数为，由傅里叶热传导方程可得式（１）（１ ）对于薄板１，２，我们分别有：（２ ）（３）将（２），（３）改写为：（４ ）（５ ）将（４）、（５）相加，得（６ ）设——两层板总的温度差，代人（６）式，可得：（７ ）设——薄板总厚度‘设——第一层板的体积分数； ——第二层板的体积分数‘将其代入（７）式，得：（８ ）由式（１）和（８）可得图示复合板的导热系数公式（９ ）此式可推广到多层板复合的情况；在热流方向垂直于板面的情况下，多层复合板导热系数的倒数等于每层板导热系数的倒数与该层板体积分数乘积的代数和，即：（１０ ）（１１ ）第二步、建立导热系数的并联模型：设有双层复合板，其中、为薄板的横截面面积，若热流方向平行于板面，导热系数由傅里叶方程对薄板１，２我们分别有：（１２ ）（１３ ）设——单位时间流过横截面积（）的总热量，将式（１２）、式（１３）相加得：（１４ ）设——薄板１的体积分数； ——薄板２的体积分数；代入式（１４）式得：（１５ ）由式（１）和式（１５）得：（１６ ）此式可推广到多层板复合的情况；在热流方向平行于板面的情况下， 多层复合板总的导热系数等于每层板的导热系数与该层的体积分数的乘积的代数和，即：（１７ ）第三步、建立全级配混凝土导热系数模型：对于混凝土导热系数，取其中一个单元，在热流作用下，混凝土单元可以看做粗骨料、砂浆和孔隙空气先串联再并联，由多层板导热系数并联公式（１７）可得混凝土导热系数公式（１８）：（１８ ）再由串联公式（１１），可简化为公式（１９）：（１９ ）空气导热系数为０．０２５，砂浆导热系数为１．８，粗骨料导热系数为３．０，由于空气导热系数远小于砂浆和粗骨料导热系数，约为砂浆的１．３８％，为粗骨料的０．８％，所以省略空气对混凝土导热系数的影响，，代入式（１９）得：（２０ ）其中，、、、分别为混凝土、空气、砂浆和粗骨料导热系数值；、和分别为孔隙、砂浆和粗骨料的体积比。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴胜兴，沈德建，贾德庆，栾澔，魏珍中，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84
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