相变材料在体积混凝土中的试验研究

来源 :北京市市政工程研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ysabby2008
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随着我国经济突飞猛进的发展,混凝土温度裂缝造成的结构“损伤”,严重影响建筑物结构的安全运行,甚至结构寿命,造成巨大的经济损失。然而,目前施工中所用的大体积混凝土内部温升控制技术主要从材料的选择、混凝土配合比的优化以及从预冷骨料、分块浇筑等施工措施入手,配合采用水管冷却降温的方法来实现温度裂缝的控制。这些措施尽管在一定程度上降低了大体积混凝最大温升,但总体上工艺复杂、工程造价高,而且不能有效控制温度裂缝的形成。  相变材料能够在相变过程中吸收或放出大量热量,并在此过程中保持温度相对稳定。利用相变材料储能密度大、相变过程温度变化小的特点来吸收部分水泥水化热,可以抑制混凝土内部温升,降低混凝土内部的温度应力。采用相变材料来降低混凝土的内部温升,进而达到减少混凝土温度裂缝的目的是一全新的思路。本文围绕降低大体积混凝土内部温升这一中心问题,结合混凝土材料的自身特点、大体积混凝土的温度历史、相变材料的特性,系统开展了可降低大体积混凝土内部温升的相变材料的试验研究。论文主要的研究成果如下:  1.提出了相变大胶囊的制备方法,通过4种相变材料降温试验证明了在混凝土中封装填埋相变大胶囊可在一定程度上降低混凝土的水化热温升。  2.通过对不同掺量相变大胶囊混凝土抗压强度的试验研究,得出相变大胶囊对混凝土强度影响很小。  3.在已有理论研究的基础上,提出了相变大胶囊混凝土绝热温升计算方法。通过在不同水泥用量混凝土中填埋相变大胶囊的计算分析,得出:单位体积混凝土中水泥用量越高,相应填埋比例的PCM对水化热温升的降低幅度越大。  4.根据水泥水化放热规律,分析了普通混凝土内部温度的变化,建立了相变大胶囊混凝土的绝热温升模型,提出了相变大胶囊混凝土的基本理论,并利用ANSYS软件,模拟计算了普通混凝土和相变大胶囊混凝土的温度场。  (1)建立了相变大胶囊混凝土的绝热温升模型,将温升过程分成三段,形成以下绝热温升模拟计算公式:  (2)利用相变大胶囊混凝土的绝热温升模型及ANSYS软件模拟,提出了相变大胶囊分部位填埋的设计方法。  (3)对相变大胶囊应用于混凝土中的经济合理性进行了分析,提出了控制成本的措施。
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