[发明专利]普通混凝土导热系数随龄期发展预测模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预测普通混凝土导热系数随龄期发展变化的方法，属于混凝土建筑领域。

背景技术

土木工程领域中，至今已发展了许多种不同的计算模型以预测硬化中混凝土的温度和应力分布。不管是采用简单一维或复杂三维的热传导计算模型，计算中所需的关键热性能参数-导热系数是时间的函数。如果在进行混凝土早期温度场仿真计算中未考虑导热系数随龄期发展的特性，将使计算的温度场与实际情况相偏离。因此，只有找出导热系数随龄期的变化规律，提出可靠的预测模型才能为准确预测混凝土早期温度场的分布奠定坚实的基础。

混凝土的水化过程是活性水泥颗粒和其它拌合物成分之间相互作用的交联效应，其内部结构的不断发展主要是由于固相、液相以及气相之间在特定条件下反应的结果。整个水化过程中，混凝土内部充满了物理和化学反应。因此，混凝土从最初的半液体状态发展至完全固体状态的过程中，其导热系数将随龄期的增长而发生变化。可以采用能够测定混凝土早期导热系数的试验装置，从浇筑完毕至完全硬化的过程中对其导热系数进行测量，并绘制出随龄期发展的规律性曲线。

发明内容

普通混凝土导热系数随龄期发展预测模型，本发明对不同水灰比、掺合料、水泥类型、砂率及骨料含量的混凝土导热系数随龄期发展的变化规律进行研究，根据上述各工况下混凝土导热系数随龄期发展的共性规律，建立普通混凝土导热系数随龄期发展的预测模型，为混凝土早期温度场的仿真分析提供可靠的参数。

本发明模型的构建方法，步骤按照以下过程进行：

1)对不同水灰比、掺合料、水泥类型、砂率及骨料含量的混凝土，从浇筑完毕至完全硬化过程中每隔1.5小时测定一次导热系数，并绘制出各试件导热系数随龄期发展的规律性曲线。

2)根据上述工况条件下的试验结果，得出混凝土导热系数随龄期发展的共性规律。即从浇筑完毕至龄期约8～12小时，混凝土导热系数不断减小，在达到最小值之后呈现出快速增长的趋势，并一直持续至龄期约20～30小时，随后开始进入稳定阶段。

3)根据混凝土导热系数随龄期发展的共性规律，采用如下高斯函数来表示：

y(t)=yRE[y0+A·e-0.5[(t-tc)/w]2]---(1)]]>

式中：y_(t)——龄期为t时刻混凝土的导热系数值，kJ/(m·h·℃)；y_RE——硬化混凝土的导热系数值，kJ/(m.h·℃)；t——龄期，小时；t_c——达到最小值时的龄期，小时；A，y₀，w——待定参数。

4)建立混凝土导热系数随龄期发展预测模型。以各试件导热系数变化幅度的平均情况作为依据，得出导热系数最小值比稳定值约小10％，以龄期为10小时作为导热系数达到最小值时间的平均情况，以龄期为24小时作为导热系数达到稳定值时间的平均情况。根据上述分析，代入高斯函数计算得出y₀、t_c、w、A四个参数的值分别为0.999、10、4.615和-0.100，得到普通混凝土导热系数随龄期发展的预测模型为：