大体积混凝土早期温升规律及影响因素的数值模拟研究

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近年来,随着我国经济的迅速发展以及科技的突飞猛进,大体积混凝土已普遍应用于水利水电、工业与民用建筑、桥梁等工程建设领域中。大体积混凝土因浇筑截面大,导热性差,水化产生的热量积聚在混凝土结构的内部不易散失而易促使其内部温度升高,同时,混凝土结构外表面散热条件相对好,降温比较快,若不采取合理的养护措施极易引起较大内外温度差,这种较大内外温度差会使结构出现温度应力,从而产生对结构有危害的裂缝。本文以西北某工业厂房建设项目中的两浇筑于不同季节的大体积混凝土浇筑块为例,从不同的角度分别分析了两大体积混凝土浇筑块温度变化的特征,并结合数值模拟,研究了不同影响因素下大体积混凝土水化热温度变化的情况。具体内容和成果如下:(1)利用大体积混凝土自动测温系统开展了秋季1#筏板浇筑块和冬季8#楼板浇筑块的温度测试试验。根据测温曲线,揭示了两大体积混凝土浇筑块早期温升的变化规律,并从水化反应机制以及传热学的角度对温度变化的特征进行了解释;结合现场实际情况,分别分析了两大体积混凝土浇筑块产生温差变化的原因。就研究结果而言:两大体积混凝土浇筑块的内部温升过程是一个先加速升温后减速升温的过程;秋季1#筏板浇筑块由于表面保温不佳,在温度下降阶段引起较大内外温差,建议在此阶段定要做好表面保温养护;冬季8#楼板浇筑块因毛毡吸水润湿拉大了内外温度差距,建议冬季保温养护选择吸水性弱的保温材料。(2)基于现场实际测温数据,利用三维模拟软件建立数值模型对1#筏板大体积混凝土温度测试试验进行验证和补充。根据模型计算的结果,研究了筏板大体积混凝土整体温度分布的规律;对比分析了模拟结果与实测结果,并从中发现:实际测温数据与模拟结果之间有着相同的温度变化趋势,吻合度良好,可通过数值模拟来预测混凝土内部温度场的分布。(3)通过数值模拟分别研究了单方水泥用量、入模温度、保温材料、保温时间对筏板水化热温度的影响。就分析结果而言:单方水泥用量与筏板中部峰值温度以及上部峰值温度均呈线性关系,减少水泥用量可降低筏板内部的温度;入模温度与筏板中、上部的峰值温度也均呈线性关系,入模温度越低峰值温度也就越低;从温差控制的效果上来看,采用TEPS板进行保温养护且保温养护时间在5天以上对筏板的控温防裂更有效。
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