專利名稱：普通混凝土導溫系數隨齡期發展預測模型的構建方法
技術領域：
本發明涉及一種預測普通混凝土導溫系數隨齡期發展變化的方法，屬于混凝土建筑領域。
背景技術：
土木工程領域中，至今已發展了許多種不同的計算模型以預測硬化中混凝土的溫度和 應力分布。不管是釆用簡單一維或復雜三維的熱傳導計算模型，計算中所需的關鍵熱性能 參數一導溫系數是時間的函數。如果在進行混凝土早期溫度場仿真計算中未考慮導溫系數 隨齡期發展的特性，將使計算的溫度場與實際情況相偏離。因此，只有找出導溫系數隨齡 期的變化規律，提出可靠的預測模型才能為準確預測混凝土早期溫度場的分布奠定堅實的 基礎。
混凝土的水化過程是活性水泥顆粒和其它拌合物成分之間相互作用的交聯效應，其內 部結構的不斷發展主要是由于固相、液相以及氣相之間在特定條件下反應的結果。整個 水化過程中，混凝土內部充滿了物理和化學反應。因此，混凝土從最初的半液體狀態發展 至完全固體狀態的過程中，其導溫系數將隨齡期的增長而發生變化。可以采用能夠測定混 凝土早期導溫系數的試驗裝置，從澆筑完畢至完全硬化的過程中對其導溫系數進行測量， 并繪制出隨齡期發展的規律性曲線。
發明內容
普通混凝土導溫系數隨齡期發展預測模型，本發明對不同水灰比、摻合料、水泥類型、 砂率及骨料含量的混凝土導溫系數隨齡期發展的變化規律進行研究，根據上述各工況下混 凝土導溫系數隨齡期發展的共性規律，建立普通混凝土導溫系數隨齡期發展的預測模型， 為混凝土早期溫度場的仿真分析提供可靠的參數。
本發明模型構建方法的測定步驟按照以下過程進行
1)對不同水灰比、摻合料、水泥類型、砂率及骨料含量的混凝土，從澆筑完畢至完 全硬化過程中每隔1. 5小時測定一次導溫系數，并繪制出各試件導溫系數隨齡期發展的規 律性曲線。2) 根據上述工況條件下的試驗結果，得出混凝土導溫系數隨齡期發展的共性規律。 即從澆筑完畢至齡期約8 12小時，混凝土導溫系數不斷減小，在達到最小值之后呈現出 快速增長的趨勢，并一直持續至齡期約20 30小時，隨后開始進入穩定階段。
3) 根據混凝土導溫系數隨齡期發展的共性規律，采用如下高斯函數來表示
^威+U[(,2] (1) 式中^)一齡期為f時刻混凝土的導溫系數值，附2/& y朋一硬化混凝土的導溫 系數值，m2//z; Z——齡期，小時；~——達到最小值時的齡期，小時；A， ；;。， w—— 待定參數。
4) 建立混凝土導溫系數隨齡期發展預測模型。以各試件導溫系數變化幅度的平均情 況作為依據，得出導溫系數最小值比穩定值約小10%,以齡期為IO小時作為導溫系數達到 最小值時間的平均情況，以齡期為24小時作為導溫系數達到穩定值時間的平均情況。根 據上述分析，代入高斯函數計算得出；;。、~、 w、 A四個參數的值分別為1.001、 10、 9.680
和-0.121，得到普通混凝土導溫系數隨齡期發展的預測模型為
"W ="服[1連-0.12"-。5[闊/9680]2] (2)
式中——齡期為"寸刻混凝土的導溫系數值，附2/卜cr朋——硬化混凝土的導 溫系數值，m2M; /——齡期，小時。
與現有技術相比，本發明的有益效果是
本發明通過對不同水灰比、摻合料、水泥類型、砂率及骨料含量的混凝土的導溫系數 隨齡期的變化試驗數據，采用高斯函數標示其變化的規律并建模，將混凝土各齡期導溫系 數的實驗值與普通混凝土導溫系數預測模型得到的預測值進行比較，試驗數據較好的吻合 了模型得到的預測值，通過該模型，可以很方便的得知任意混凝土任意時刻的導溫系數， 而不需要通過一套測試裝置實時測試。
圖1是本發明混凝土導溫系數隨齡期發展的規律曲線圖。
圖2是實測數據與本發明模型預測曲線的比較示意圖。
具體實施例方式
以下結合說明書對發明進行進一步說明，但本發明所要求的保護范圍并不局限于實施 例描述的范圍。1、試驗概況 1. 1試驗原材料
水泥海螺牌P. 042. 5普通硅酸鹽水泥；
砂子河砂，細度模數為2.3，顆粒級配良好；
石子5 20mra碎石，連續級配。 1.2試驗方案
試件尺寸為150mmX150mraX300mm，采用的混凝土配合比見表1。澆筑完畢后迅速將 試件搬入標準養護室內進行養護，并按每隔1. 5小時測量一次混凝土的導溫系數值。
表1混凝土中各材料用量試件編號試件每立方米中各材料所用質量(kg/m3)水灰比
類別水 水泥砂子石子 減水劑C-RE混凝土214428 601 1116 —0.50
1.3試驗數據分析
采用Origin軟件對數據分析與繪圖。
2、 結果分析
水灰比為0.5的混凝土導溫系數隨齡期發展的規律如圖1所示。通過圖1，可以看出 導溫系數在齡期10小時前有一個不斷減小的過程，在達到最小值后呈現出快速增加的趨 勢，直至齡期約25小時進入穩定發展階段。整個水化過程中，導溫系數減小的最大幅度
為14.2%，硬化后的平均值為2.74m2///。
3、 普通混凝土導溫系數隨齡期發展預測模型建立
根據實驗結果可知，導溫系數發展穩定后的平均值為2.74m2/1代入公式(2)中可 以得到預測模型如下
"(0 = 2.74[1.001 - 0.121. ^ 5[((-,9 68012 ] 式中——齡期為f時刻混凝土的導溫系數值，w2/A;——齡期，小時。
4、 普通混凝土導溫系數隨齡期發展預測模型的驗證和評價
將水灰比為0.5混凝土在標準養護條件下，用導溫系數實測值驗證該模型。圖2給出 了實測數據與預測曲線的比較結果。從圖中可以看出，預測曲線與實測的數據之間具有很 好的吻合度，相關系數達到了 0.9147，說明該初步預測模型能夠較好的表征混凝土早期導 溫系數隨齡期的發展規律，并且在一定程度范圍內是適用的。
權利要求
1、一種普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展預測模型的構建方法，其特征在于對不同水灰比、摻合料、水泥類型、砂率及骨料含量的混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的變化規律進行研究，根據上述各工況下混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的共性規律，建立普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的預測模型步驟如下1)澆筑不同水灰比、摻合料、水泥類型、砂率及骨料含量的混凝土試件；2)將澆筑完畢的混凝土試件放置于標準養護室內，并每隔1.5小時測定一次導溫系數(α)直至完全硬化為止，繪制導溫系數(α)隨齡期發展的規律性曲線；3)根據各工況條件下的試驗結果，提出普通混凝土導溫系數(α)隨齡期發展的共性規律，采用的高斯函數的表達式為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>y</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>=</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>RE</mi></msub><mo>[</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mi>A</mi><mo>·</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>0.5</mn><msup> <mrow><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>c</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>w</mi><mo>]</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow></msup><mo>]</mo> </mrow>]]></math></maths>式中y(t)——齡期為t時刻混凝土的導溫系數值，m2/h；yRE——硬化混凝土的導溫系數值，m2/h；t——齡期，小時；tc——達到最小值時的齡期，小時A，y0，w——待定參數；4)根據共性規律建立普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的預測模型，即以各試件導溫系數(α)變化幅度的平均情況作為依據，得到混凝土導溫系數(α)最小值比硬化后的穩定值約小10％，以齡期(t)為10小時作為導溫系數(α)達到最小值時間的平均情況，以齡期(t)為24小時作為導溫系數(α)達到穩定值時間的平均情況，并代入高斯函數計算得出y0、tc、w、A四個參數的值分別為1.001、10、9.680和-0.121，得到普通混凝土導溫系數(λ)隨齡期(t)發展的預測模型為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>α</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo> </mrow></msub><mo>=</mo><msub> <mi>α</mi> <mi>RE</mi></msub><mo>[</mo><mn>1.001</mn><mo>-</mo><mn>0.121</mn><mo>·</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>0.5</mn><msup> <mrow><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>9.680</mn><mo>]</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow></msup><mo>]</mo> </mrow>]]></math></maths>式中α(t)——齡期為t時刻混凝土的導溫系數值，m2/h；αRE——硬化混凝土的導溫系數值，m2/h；t——齡期，小時。
2、 如權利要求1所述的普通混凝土導溫系數(a)隨齡期(O發展預測模型的構建 方法，其特征在于所澆筑試件的尺寸為150mmX150mmX300mm。
3、 如權利要求1所述的普通混凝土導溫系數(a)隨齡期U)發展預測模型的構建方法，其特征在于普通混凝土導溫系數(")隨齡期("發展的共性規律是，從澆筑 完畢至齡期約8 12小時，導溫系數不斷減小，在達到最小值之后呈現出快速增長的趨勢， 并一直持續至齡期約20 30小時，隨后開始進入穩定階段。
全文摘要
本發明公開了一種普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展預測模型的構建方法，本發明對不同水灰比、摻合料、水泥類型、砂率及骨料含量的混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的變化規律進行研究，根據上述各工況下混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的共性規律，建立普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的預測模型(如圖)式中α<sub>(t)</sub>——齡期為t時刻混凝土的導溫系數值，m<sup>2</sup>/h；α<sub>(t)</sub>——硬化混凝土的導溫系數值，m<sup>2</sup>/h；t——齡期，小時。此預測模型能夠較好地表征普通混凝土導溫系數(α)隨齡期(t)發展的變化規律。
文檔編號G01N33/38GK101609084SQ200910181389
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者佘小頡, 吳勝興, 杰 李, 沈德建, 賈德慶 申請人:河海大學