混凝土绝热温升计算模型及其应用

混凝土绝热温升计算模型是影响混凝土结构水化热温度场有限元仿真分析精度的关键因素.本文从水泥水化放热反应本质出发,考虑龄期、温度和温度历史影响,提出了一种基于水泥水化度的混凝土绝热温升计算模型.通过对混凝土绝热温升试验数据的拟合,确定模型特征参数及验证模型的准确性,并将模型应用于混凝土温度场有限元仿真分析中.算例结果表明...     

基于等效时间的混凝土绝热温升

对不同养护温度下的混凝土绝热温升进行了研究,采用化学反应速率描述环境温度对混凝土绝热温升的影响,探讨了化学反应速率与养护温度之间的关系．引入等效时间的概念,根据Arrhenius函数和指数函数研究水化热化学反应速率随温度的变化,最后采用反演分析方法中的最小二乘法回归分析试验数据,确定绝热温升和等效时间的关系式．结果表明,温度对混凝土水化热最高绝热温升影响不大,对于某种混凝土存在唯一的绝热温升与等效时间关系曲线,可以用等效时间描述温度对混凝土绝热温升的影响．     

大体积混凝土绝热温升表达式的推导与试验分析

由固体热传导理论可知,大体积混凝土绝热温升仅与其中的水泥水化放热规律有关。在化学反应过程中,温度对化学反应速率的影响服从Arrhenius方程。因此,根据水泥恒温水化放热规律和水泥水化放热行为的温度效应,可以预测任意温度条件下任一时刻水化放热总量,进而推导出大体积混凝土绝热温升表达式。试验验证采用10 mm木胶板内衬100 mm聚苯乙烯泡沫板和3 mm胶合板模拟绝热状态。最后得出大体积混凝土绝热温升表达式可以用双曲函数或复合指数函数表达,而因双曲函数形式上要比复合指数函数简单,建议使用双曲函数表达式。     

基于标准粒子群算法的混凝土箱梁水化热过程热工参数反演

针对通过施工现场和实验室试验获取混凝土箱梁水化热仿真分析所需的热工参数缺乏一定的准确性和便捷性,以某混凝土箱梁水化热过程为试验背景,结合文献研究结果确定混凝土箱梁热工参数的取值范围,采用方差分析确定各参数对温度的敏感性,并通过排序筛选敏感性高的参数作为待反演参数,基于标准粒子群算法,对比遗传算法对敏感性高的5个参数进行反演.研究结果表明:混凝土箱梁浇筑过程中,水泥水化热对温度的影响最大,智能算法能有效反演混凝土箱梁热工参数;当迭代次数增大到一定的程度时,标准粒子群算法对应的目标函数小于遗传算法对应的目标函数,遗传算法收敛过程曲线比较平缓,而标准粒子群算法的早期有突变.     

大体积承台混凝土水化热分析及温控措施

由于水泥的水化热作用,大体积混凝土浇筑过程中将产生大量的水化热.混凝土浇筑初期,外部混凝土收缩受到内部混凝土约束产生拉应力,当其超过材料的抗拉强度时产生裂缝.文章首先介绍混凝土水化热产生的机理和水化热发生的过程,然后通过工程实例详细介绍了大体积混凝土浇筑过程中的水化热影响及如何降低混凝土内部的绝热温升,施工时应采取温控防裂措施,减小混凝土的水化热和内外温差.     

混凝土箱梁层水化热场时程分析与评价模型

针对混凝土箱梁墩顶块在施工浇筑过程中的早期开裂现象,基于最小目标原理,建立了混凝土箱梁水化热评价模型;在水化绝热温升模型的基础上,采用大型通用软件ANSYS,对正常浇筑模式下和3层浇筑模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场进行三维数值仿真,得到水化热场温度峰值和温差峰值时程曲线,并将3层浇筑与正常浇筑模式进行了对比分析以及优化评价。研究结果表明：3层浇筑方式能够改善混凝土水化热温度峰值,但对缩小温差峰值不明显;热场评价模型能够准确地反映浇筑方式的合理性,评判其温度峰值与温差值的差异性。     

混凝土水化放热模型的实验分析和计算

大体积混凝土因早期水化热引起的温度场 会导致开裂, 影响结构安全和正常使用, 其中混凝土热学参数的准确性会直接影响混凝土温度场计算的准确性. 从胶凝材料水化反应机理出发, 基于化学反应动力学原理及不同矿物组成的水泥水化热实验数据, 提出了一种考虑粉煤灰掺入和温度影响的混凝土水化放热模型. 该模型可以准确地反映混凝土水化放热量及温升随龄期的变化, 且与实测值吻合良好.     

谈锦江水库除险加固工程中如何减少大体积混凝土的水化热的影响

本文试通过分析计算水泥水化热绝热温升值和混凝土拌和物的温度,对混凝土拌和物的温度参数提出控制要求,从而减少水化热对大体积混凝土的影响。     

人脸识别的协同算法实现与改进

从协同模式识别的动力学方程出发,研究了协同识别算法中的序参量和注意参数,提出了变注意参数方法,推导了相应的变化方程,以加快人脸识别过程,减少迭代次数,对加噪人脸图像的识别实验表明,协同算法对噪声具有较好的鲁棒性,同时识别迭代次数减小至１／８左右,证实了变注意参数方法的有效性。     

基于细观尺度的混凝土绝热温升预测

从混凝土的热学性能和细观组成出发,建立混凝土绝热温升和水泥水化程度的关系,将绝热温升表示为水泥水化程度的函数;假定混凝土为随机骨料和水泥净浆组成的二相复合材料,取单元尺寸为100 mm×100 mm的混凝土试件,并将试件剖分为1 mm×1 mm的有限元网格,考虑单个骨料和多个随机骨料2种投放方式,从细观尺度数值模拟混凝土的绝热温升过程,研究混凝土细观结构的温度分布.结果表明,文中给出的模型可较准确地预测混凝土绝热温升;在绝热条件下,由于混凝土细观结构中骨料和砂浆的热学和力学性质差异,试件内部仍会产生温度梯度和温度应力.     

粒径分布对水泥水化过程影响的数值模拟

为了模拟水泥粒径分布对水泥水化过程的影响,本文建立了一个基于水化深度的水化模型。该模型假定水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的变化关系与颗粒粒径无关。通过等温差示扫描量热仪测定了2种不同粒径分布水泥的等温水化热曲线,根据试验结果分析得出最大水化深度的存在,并推导得出水化模型所需的基准水化速率。最后将建立的水化模型用于模拟水泥的等温水化热曲线。结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布对水泥水化过程的影响。     

水化热引起的大体积混凝土墙温度分析

根据已提出的考虑混凝土化学反应速度的热传导方程新理论，分析了水化热引起的大体积混凝土墙的温度场，给出了该问题非线性热传导方程的解析迭代公式，研究中，绝热温升采用了基于Arrhenius理论的有效时间的函数，从而导致求解非线性热传导方程，从计算结果得出如下结论：（a)浇筑温度对大体积混凝土墙的最高温升有显著影响，浇筑温度越高，混凝土墙的内外最大温差越大；（b)由于混凝土的导热系数低，墙中心的温度高于其表面温度，这将导致混凝土墙横断面上不同位置在不同时刻具有不同的水化热化学反应速率；（c）水化热化学反应速率随温度升高而加快，从而使混凝土硬化速度加快，初凝和最终凝固时间缩短，因此，在炎热气候条件下宜采用低热水泥。     

外加剂对氯氧镁水泥水化过程影响

为改善氯氧镁水泥(MOC)水化速率快、凝结时间短的特性,选择适宜的聚羧酸减水剂和某酸类缓凝剂掺入到MOC中以提高水泥的和易性。首先,通过水化热试验研究了基准MOC水化历程,并划分了水化阶段,运用水化动力学方法研究不同水化阶段的主要受控因素;然后,分析外加剂对MOC水化放热量、水化速率、水化产物类型及形貌的影响,采用动力学方程对比研究了外加剂作用下MOC水化历程的变化;最后,以旋转黏度试验表征外加剂作用下MOC水化过程的变化,以浸水后力学强度与未浸水强度的比值表征外加剂作用下MOC耐水性变化。研究结果表明:MOC水化过程与硅酸盐水泥类似,可分为起始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,其中加速期阶段水化速率完全受控于结晶成核和晶体生长,之后相边界反应和扩散因素逐渐影响水化速率;MOC结晶成核和晶体生长速率直接影响水泥浆体的凝结时间,降低MOC水化速率的主要措施为控制其结晶速率;掺入减水剂、缓凝剂等外加剂并没有改变MOC水化产物,但其晶体形貌得到改善,浸水试验表明改善后的晶体形貌耐水能力更加优异;减水剂提高了浆体流动度,缓凝剂能够有效延长水化诱导期,加速期向后推迟了约2 h,但会小幅降低MOC的力学强度;旋转黏度试验表明添加外加剂有利于提高MOC的流动度。     

箱梁水化热温度场时效模式及时变应力场

针对目前混凝土箱梁0#块在施工控制过程中出现早期裂缝现象,综合考虑混凝土材料特性、混凝土早期抗拉强度、混凝土水化热和对流边界条件的时变效应以及浇注时间的滞后效应,基于三维非稳定温度场理论,给出混凝土水化热温度场时效分析模式.采用大型通用软件对混凝土箱梁0#块水化热温度场和应力场进行三维数值仿真,得到水化热温度场和应力场时程关系曲线,总结了温度场和应力场时变效应规律.数值仿真与实测数据对比结果表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际.     

基于微观水化单元的水泥土单轴压缩模拟

为实现颗粒流方法在强度预测中的应用，根据各类型水化产物微观结构特征，利用颗粒流方法分别构建基于微观水化单元的普通硅酸盐和硫铝酸盐两种水泥土数值模型，模拟两种水泥土单轴压缩时的力学响应，并与试验结果进行对比。颗粒间平行黏结参数分析表明，平行黏结模量为宏观弹性模量的主要影响因素，二者呈二次非线性增长关系；平行黏结强度与峰值应力间呈线性增长关系；在参数取值区间内，水化单元均能模拟与试验现象相吻合的斜裂缝方向和数量。两种水泥土均以水泥掺入量为15%的单轴压缩实验曲线确定细观参数，基于已确定参数，在模拟水泥掺入量为9%～12%时，该模型得到的单轴压缩峰值应力和弹性模量与实验结果误差均小于5%;水泥掺入量为6%时误差略高，但仍小于9%。模拟结果表明，微观水化单元可以用于模拟和预测水泥土单轴压缩的峰值应力和弹性模量，为其他材料模型的建立提供了新思路。     

MJS加固水泥土热物理特性研究

目的研究MJS加固水泥土的热物理特性,解决MJS与冻结止水联合加固冻结设计的水泥土热物理参数取值问题.方法通过自制冻结温度测试系统测定MJS水泥土冻结温度,通过ISOMET便携式热特性分析仪测定导热系数及容积热容量,采用SHR-6型水泥水化热测定仪测定水化热.结果 MJS水泥土冻结温度随水泥掺量增大而降低,随龄期增长先降低后升高再降低,冻结温度在-0.64～-1.40℃;冻结与常温MJS水泥土导热系数均随龄期增长及水泥掺量增大而减小;常温MJS水泥土容积热容量随龄期增长而减小、随水泥掺量增大先减小后增大,冻结MJS水泥土容积热容量随龄期增长及水泥掺量增大而缓慢减小;随水泥掺量增大,MJS水泥土水化放热速率峰值提高,而到达放热速率峰值的时间均为水化15 h左右;水化热在28 d龄期内,随龄期增长和水泥掺量增大而增大,龄期28 d时,水泥掺量由40%每增加1%,水化热增加0.95%.结论 MJS水泥土热物理参数受水泥掺量及龄期影响较大,人工冻结加固方案设计应充分考虑水泥掺量和龄期的影响.     

含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.     

磷铝酸盐水泥早期水化过程研究

研究磷铝酸盐水泥早期水化过程,并探讨其水化机理.利用无电极电阻率测定仪(ERM)、交流阻抗谱测定仪(EIS)和水泥水化热测试仪(HHT)分析水化过程的电性能和水化放热率变化规律,并将3种测试手段相结合研究早期水化特性.研究结果表明:电性能和放热率变化可用来描述磷铝酸盐水泥早期水化进程,且可将水化进程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;体系电阻率和放热量随水化程度增加而增大,其相应微分曲线变化反映了其特有的水化反应特征;而交流阻抗谱图主要表现为Nyquist图形和电阻的变化;磷铝酸盐水泥早期水化的电性能和放热率变化是其特有的水化产物和水化过程的体现.     

水灰比对水泥水化放热模型的影响

水化放热量与水化程度有直接关系,水化热的变化可反映水化程度的变化,水灰比对水化放热量的影响反映了水灰比对水化程度的影响。水灰比越高,水泥的可化合水越多,可容纳水化产物的微观空间越大,进而使得水泥浆的水化程度越充分。刚开始,水灰比对水泥水化生热率的影响并不明显;但经过一定时间后,生热率随水灰比的增加而提高。当水灰比由0.3增加到0.6时,28 d期水化热增加120 kJ/kg。     

水泥水化热与混凝土绝热温升计算方法研究

水泥水化热产生的温度应力是混凝土结构发生早期裂缝的一个重要原因，本文分析了混凝土水泥水化放热规律，计算分析了混凝土浇筑后水泥水化作用和箱梁混凝土内部、表层温度，同时与实测数据比较，表明此种计算方法是合理的、可行的。