[发明专利]一种基于大体积混凝土的温度场研究方法及温度控制方法

说明书

本发明公开了一种基于大体积混凝土的温度场研究方法及温度控制方法，本发明的研究方法通过建立大体积混凝土实体研究对象，实测该实体多个测点在浇筑过程中的温度，并绘制相应的温度变化曲线，得到温度场特性及温度变化规律，依此实体研究对象建立有限元分析模型，并自动计算对应测点的温度，通过对比模型计算温度值和实测温度值调整模型的温度场计算参数，最后调整大体积混凝土模型中影响水化热的影响因素，分析得到影响结果、规律，并依此结果和规律对应采取温度控制方法，避免了大体积混凝土中出现裂缝，保证混凝土的浇筑质量和工程整体质量。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种基于大体积混凝土的温度场研究方法及温度控制方法。

背景技术

混凝土硬化初期，水泥与水发生化学反应，放出较多的热量，混凝土的温度逐步升高。普通尺寸混凝土构件散热条件好，混凝土内外温差较小，整个构件变形基本一致，不致产生严重的水化热裂缝。而大体积混凝土由于尺寸较大，散热较慢，水化热使混凝土内部温度明显升高。《大体积混凝土施工规范》(GB50496—2009)中指出，大体积混凝土是混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

由于大体积混凝土结构具有脆性大、结构断面尺寸大、配置钢筋少的特点，因此，在大体积混凝土结构中，通常要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。在施工过程中，大体积混凝土结构往往会由于温度的变化而产生很大的拉应力，要把这种温度变化所引起的拉应力限制在允许范围内很难，基于该难点，在大体积混凝土结构中往往会出现裂缝，包括贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝，贯穿裂缝切断了结构断面，可能破环结构的整体性和稳定性，其危害性是严重的，深层裂缝部分切断了结构的断面，也有一定的危害性，而表面裂缝一般危害性较小，但处于基础或已有混凝土约束范围以内的表面裂缝，在内部混凝土降温过程中，可能发展为深层甚至贯穿裂缝。

随着我国基础设施的飞速发展，为满足结构承载力、稳定性和刚度等方面的要求，较大尺寸的混凝土构件使用越来越广泛。大体积混凝土的外表面热量散失快，温度下降也很快，而在混凝土内部积聚的热量不能尽快散发，从而形成内部温度高而外部温度低的温度梯度。这样的温度场形式使得内部混凝土的体积产生较大的膨胀，而外部混凝土却受气温影响膨胀较少甚至收缩，内外混凝土的不均匀变形在外表混凝土中产生较大拉应力，严重时导致混凝土开裂。

因此，如何有效地控制混凝土的水化热温度，对避免大体积混凝土产生温度裂纹具有重要意义，而要有效控制温度，必须首先掌握大体积混凝土温度场的温度分布规律和机理，进而根据得到的规律和机理采取对应的措施控制温度。现有技术中，由于混凝土浇筑过程具有不可重复性和不可逆性，并没有相关方法能有效得到大体积混凝土温度场的分布规律。为了控制大体积混凝土的温度，往往根据现场经验或临时监测来进行降温，这导致采取的温度控制方法没有具体针对性，不能进行有效的温度控制，而且也存在浪费资源的问题，造成投入了温度控制资源而没有得到降低温度的目的，严重限制了工程施工进度，而且对工程质量也有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于：针对在大型混凝土浇筑过程中，由于无法掌握温度场的温度分布规律和机理特性，进而无法确定混凝土水化热的影响因素，及其影响因素的影响结果和规律，导致不能提供有效的温度控制方法对大体积混凝土浇筑进行温度控制，使得大体积混凝土结构中往往会出现裂缝，影响混凝土浇筑质量及整个工程的安全，提供一种基于大体积混凝土温度场研究方法及温度控制方法，该研究方法通过建立实体研究对象和有限元分析模型，通过调整有限元分析模型的计算参数，从而得到大体积混凝土的温度场特性及温度变化规律，并通过调整大体积混凝土模型中水化热的影响因素，分析得到相关因素对混凝土的影响结果和规律，从而确定相应的温控措施，避免大体积混凝土中出现裂缝，保证混凝土的浇筑质量和工程整体质量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于大体积混凝土的温度场研究方法，包括以下步骤：