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一种硬化砂浆导热系数的预测模型的构建方法技术

技术编号:7054483 阅读:372 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种硬化砂浆导热系数的预测模型的构建方法,砂浆是由水泥、细骨料、水以及外加剂或掺加料等按照一定比例配制而成的复合材料。具体构建方法是:第一步、建立复合材料导热系数并联模型;第二步、计算各相的体积;第三步、建立硬化砂浆导热系数模型。本发明专利技术开创了一种硬化砂浆导热系数预测模型,将砂浆导热系数分解为孔隙、砂浆和细骨料的导热系数值,大大简化了测量难度。将试验的硬化砂浆导热系数值与采用本预测模型得到的数值进行比较,试验数据较好的吻合了预测值。通过该方法,可以很方便的得出硬化砂浆导热系数的导热系数,而不需要对其进行试验测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬化砂浆导热系数的预测模型,属于砂浆建筑领域。
技术介绍
砂浆自问世以来,已成为不可替代的建筑材料,其开裂也成为影响现代工程结构使用条件和服役寿命的重要因素之一。由于温度变形是砂浆裂缝开展的重要原因,导热系数作为表征该性能的重要参数已越来越被业界学者所重视。目前,关于硬化砂浆导热系数,国内外学者研究的均比较少。目前的砂浆导热系数预测模型尚未提出,本申请对硬化砂浆导热系数进行了详细的研究,提出了硬化砂浆导热系数预测模型。
技术实现思路
本专利技术对不同水灰比和砂率的砂浆导热系数进行研究,本模型将砂浆各个工况下导热系数的实验值与砂浆导热系数预测模型得到的预测值进行比较,试验数据较好的吻合了模型得到的预测值。通过该模型,可以很方便的得知硬化砂浆的导热系数,而不需要通过一套测试装置实时测试。本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种对砂浆中不同组成成分的导热系数进行研究,根据各工况下砂浆导热系数规律,建立硬化砂浆导热系数预测模型,为预防和控制砂浆开裂提供可靠的参数。为解决上述技术问题,本专利技术按照以下过程进行,根据各组成材料的导热系数及其体积率预测砂浆导热系数,其具体构建方法是 第一步、建立复合材料导热系数并联模型设某一复合材料由两层不同材料相互叠而组成,两材料的平面面积均为 S,厚度分别为MT1和AZ2,截面面积为S1和S2 ,热流垂直截面通过两材料,在ΔΖ的长度上形成的温差为ΔΓ ,设两种组成材料的导热系数分别为及和Λ2,复合材料的导热系数为 ι由傅里叶热传导方程可得通过材料1和材料2的热传导方程,如式(1)和式(2)所示权利要求1. ,根据各组成材料的导热系数及其体积率预测砂浆导热系数,其特征在于具体构建方法是 第一步、建立复合材料导热系数并联模型设某一复合材料由两层不同材料相互叠而组成,两材料的平面面积均为厚度分别为AZ1和AZ2,截面面积为S1和S2,热流垂直截面通过两材料,在ΔΖ的长度上形成的温差为ΔΓ ,设两种组成材料的导热系数分别为爲和為,复合材料的导热系数为 ,由傅里叶热传导方程可得通过材料1和材料2的热传导方程,如式(1)和式(2)所示全文摘要本专利技术公开了,砂浆是由水泥、细骨料、水以及外加剂或掺加料等按照一定比例配制而成的复合材料。具体构建方法是第一步、建立复合材料导热系数并联模型;第二步、计算各相的体积;第三步、建立硬化砂浆导热系数模型。本专利技术开创了一种硬化砂浆导热系数预测模型,将砂浆导热系数分解为孔隙、砂浆和细骨料的导热系数值,大大简化了测量难度。将试验的硬化砂浆导热系数值与采用本预测模型得到的数值进行比较,试验数据较好的吻合了预测值。通过该方法,可以很方便的得出硬化砂浆导热系数的导热系数,而不需要对其进行试验测量。文档编号G01N25/20GK102313759SQ20111020916公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日专利技术者吴胜兴, 张鑫, 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】
1.一种硬化砂浆导热系数的预测模型的构建方法,根据各组成材料的导热系数及其体积率预测砂浆导热系数,其特征在于:具体构建方法是:第一步、建立复合材料导热系数并联模型:设某一复合材料由两层不同材料相互叠而组成,两材料的平面面积均为,厚度分别为和,截面面积为和,热流垂直截面通过两材料,在的长度上形成的温差为,设两种组成材料的导热系数分别为和,复合材料的导热系数为,由傅里叶热传导方程可得通过材料1和材料2的热传导方程,如式(1)和式(2)所示:(1)(2)设复合材料横截面面积为,通过横截面的总热量,则和的表达式如式(3)和式(4)所示:(3)(4)由式(1)和式(2)可得式(5):(5)设、分别为材料1和材料2的体积分数,则其表达式如式(6)和式(7)所示:(6)(7)将式(6)和式(7)代入式(5),得式(8):(8)由式(8)可得复合材料的导热系数计算公式,如式(9)所示:(9)此式可推广到n层板复合的情况,如式(10)所示:(10)即并联时,材料的导热系数等于各组分导热系数与其体积率的乘积的代数和;第二步、计算各相的体积:由于砂浆化学收缩的影响,水泥水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和,大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后,水泥净浆及细骨料体积计算如式(11)和式(12)所示:(11)式中,、、分别为水泥净浆、水和水泥粉末的体积;为水泥净浆体积收缩量,为7%~9%;这样,砂浆体积如式(12)所示:(12)式中,、、、分别为砂浆、水、水泥粉末和砂子的体积,等于各自的质量除以各自的表观密度;孔隙的体积如式(13)所示:(13)式中,、、、分别为空隙、细骨料、净浆和砂浆的体积;由式(13)、式(14)可以求得净浆、细骨料及空隙空气等相的体积分数,由于砂浆在搅拌、浇筑过程中,会引入一部分空气,称为引气量,一般取值为砂浆总体积的1%~2%,添加掺合料或引气剂的砂浆引气量更大,对于未添加掺合料或引气剂的砂浆试件,引气量取为2%,因此空隙空气的体积分数需要加上2%;第三步、建立硬化砂浆导热系数模型:在热流作用下,对于砂浆传热路径来说,砂浆单元可以看成是细骨料、砂浆和孔隙先并联而成,由复合材料导热系数并联模型公式(9)可得式(14):(14)其中,、、、分别为砂浆、孔隙、水泥净浆和细骨料的导热系数值;、、分别为孔隙、水泥净浆和细骨料的体积分数;由于空气的导热系数为0.09,细骨料主要为石英成分,导热系数取为14.75,水泥砂浆的导热系数可由式(14)得出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:沈德建吴胜兴魏珍中张鑫贾德庆
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:84

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