CN110256016A - 一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于水工混凝土绝热条件下水化温升值的计算方法，包括以下具体步骤：步骤1.计算各水泥和掺和料的用量比例：根据单位体积水工混凝土中各水泥和掺和料的质量，分别计算出第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ci，第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ai：步骤2.计算水工混凝土的最大温升值：步骤3.计算水工混凝土各龄期的温升值：本方法具有较好的精度，综合考虑了原材料类型和特性、施工参数、养护龄期对水工混凝土绝热条件下温升情况的影响，且计算过程简单方便，利用工程推广应用。

Description

一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法

技术领域

本发明涉及水利工程领域，特别涉及一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法。

背景技术

混凝土是当今世界上应用最广泛的建筑材料，且在未来可以预见的一段时间内，尚未有其他任何材料能够取代混凝土的地位。利用混凝土修建的水工建筑物特别是水库大坝，可实现坝顶溢流、坝身开孔等功能，具有结构强度高、整体性好、耐久能力强、各部位布置紧凑等优点，因而受到了广泛的关注，形成了如常态混凝土重力坝、碾压混凝土坝、面板混凝土堆石坝等一系列丰富的坝型。与工业厂房、民用住宅、公路桥梁、建设制造等领域的要求不同，水利工程通常规模宏大，对人民生命和财产安全、社会稳定和经济发展的影响都较大，因此对混凝土的质量要求较高，如混凝土原材料的质量、施工浇筑的质量、养护保温的质量等，同时对混凝土的服役性能和耐久能力有较高的要求，但对混凝土的强度和力学性能要求普遍不高，如大坝混凝土的强度普遍在C20、C25和C30左右，形成了原材体系、配制方法和性能特点等较其他领域有差异的水工混凝土。

水工混凝土普遍面临温度控制问题，这与混凝土材料的自身属性有关。混凝土在凝结硬化过程中伴随有大量的热量释放，而作为热的不良导体，大量的热无法及时的疏散使得混凝土内部产生较大的温度应力，从而对结构的抗开裂能力造成影响，这点在大体量的水工混凝土建设中更为突出。因此，温度控制是水工混凝土的一个重要难点，由于温控问题而导致的水工混凝土破坏比比皆是，如美国田纳西河流管理局修建的Norris坝，俄罗斯的古马基、马麻康、布赫托明、布拉茨克等坝，我国丹江口大坝都曾出现了十分严重的温度裂缝。因此，采用合适措施来改善水工混凝土的温度控制问题意义重大。

常用的控制水工混凝土温度的措施主要包括：降低水工混凝土的浇筑入仓温度、掺加矿物掺和料并减少水泥的用量、改用放热量较低的中热硅酸盐水泥或低热硅酸盐水泥、后期通水冷却等，其中降低水工混凝土的入仓温度需要对砂石骨料、拌合用水等原材料进行降温处理，但在后续拌合、运输过程中极易发生温度的回升；掺加矿物掺和料可以减少水泥的用量，具有较好的经济效益和生态效益，并能改善水工混凝土的后续耐久性能，但导致混凝土拌合生产线复杂，且受地域、运距等因素的现在，掺和料的种类、质量和供应能力差别较大；使用放热量较低的中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥能够从源头降低水工混凝土的放热量，但中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥的价格普遍较高，但资质约束、市场需求、生产供应都较小，因此水泥厂商生产的较少且一般需要定制供应；后期通冷却水的方法需要在水利工程建设期预埋水管，并在冷却降温结束后灌注水泥净浆填充，这对水工混凝土的浇筑施工和整体性会造成一定的影响，但后期通冷却水的方法效果明显、直观，且能够对将温度的速率进行调整。

后期通冷却水对水工混凝土进行降温，控制降温的速率和选择合适的通水时间非常重要，其关键在于对水工混凝土温升情况的准确预估。未解决该问题，广大学者从不同的角度提出了预测水工混凝土温升情况的方法，如专利CN201520671659.X、CN201420035766.9、CN200920205914.6、CN200920096110.7等公开了混凝土绝热温升情况的试验和测量装置；CN201810826374.7、CN201410245084.5、CN201410086731.2等公开混凝土绝热温升的反演和计算方法；CN200910232705.5公开了一种可用于混凝土冷却降温的导流流体；詹树林研究了粉煤灰、矿渣掺和料对混凝土绝热温升和放热峰值出现时间的影响；邹传学等研究混凝土绝热条件下内部温度场的分布情况，并与混凝土强度的发展建立相关关系；李晓芳等采用灰色神经网络预测的方法，建立了混凝土温升的预测模型；王冲等从原材料的角度出发，研究了水泥品种和细度对混凝土温升的影响；贺金仁采用仿真计算的办法，从理论和实践上***地研究了碾压混凝土的温度场和徐变应力场；赵仲等详细介绍了通水冷却参数对小湾水电站大坝混凝土后期强度发展和耐久性能的影响。上述研究从不同的角度探讨了混凝土温升的预测方法、测量技术、冷却工艺等，但在水工混凝土温升的预测方面仍有不足，特别是随着掺和料的大量使用以及水泥品种多样化，水工混凝土温升预测的偏差越来越大，导致实际中通水冷却制度的确定、时机的选择、水温的控制越来越困难，使得通水冷却方法的***复杂度、技术成本都不断提高。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，能够较好的对含有不同水泥品种、不同掺和料的水工混凝土的温升情况进行计算，从而有利于水工混凝土温控措施的选择和温控制度的确定。

本发明的技术方案：

一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1.计算各水泥和掺和料的用量比例：

根据单位体积水工混凝土中各水泥和掺和料的质量，分别计算出第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ci，第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ai：

公式(1)和(2)中A_ci为第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例；A_aj为第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例；M_ci为第i种水泥在单位体积水工混凝土中的用量；M_aj为第j种掺和料在单位体积水工混凝土中的用量；i＝1～n，j＝1～m,m和n为大于等于1的正整数；

步骤2.计算水工混凝土的最大温升值：

根据步骤1得到的各种水泥和掺和料的质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例，计算混凝土在绝热条件下的最大温升值：

公式(3)中k_ci为第i种水泥的换算系数；k_aj为第j种掺和料的换算系数；Q_cem为基准水泥完全水化时的放热量，Q_cem＝375kJ/kg；T_por为水工混凝土浇筑入仓的温度；ρ_con为水工混凝土的密度，T_max为水工混凝土在绝热情况下水化的最大温升值；C_con为水工混凝土的比热容；a_ci为水泥品种的换算系数；

步骤3.计算水工混凝土各龄期的温升值：

根据步骤2得到的水工混凝土绝热情况下水化的最大温升值，计算水工混凝土在绝热情况下的各龄期的温升情况：

公式(4)和(5)中T_age为水工混凝土在绝热情况下水化t时间后的温升值；a为修正系数；t为混凝土的水化时间；M为与水工混凝土浇注温度有关的修正系数；e为自然数，e＝2.718。

所述步骤1中水泥品种包括：普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥；掺和料品种包括：粉煤灰、矿渣、石粉。

所述步骤2中所述的基准水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。

所述的步骤2中所述的水泥的换算系数k_ci与水泥的强度等级有关：

公式(6)中P为水泥的强度等级，分别为32.5、42.5和52.5。

所述步骤2中所述的水泥品种的换算系数a_ci与水泥的品种有关，硅酸盐系水泥的修正系数为1.00，中热水泥的修正系数为0.85，低热水泥的修正系数为0.79。

所述步骤2中所述的掺和料的换算系数k_ai与掺和料的活性指数有关：

公式(6)中H为掺和料的28d龄期活性指数，当活性指数H＜0.7时，表明掺和料对混凝土的水化有阻滞作用；活性指数H＝0.7时，表明掺和料为惰性填充料，不具有水化活性；当活性指数H＞0.7时，表明掺和料能够参与混凝土的水化，且水化过程中伴随有放热效应；f_ca为含30％掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度；f_c为不含掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度。

所述步骤3中的与浇注温度有关的修正系数M按以下公式计算：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本申请充分考虑了掺和料类型和用量对水工混凝土绝热条件下水化温升值的影响。水工混凝土中常用的掺和料主要是粉煤灰、矿渣和石粉，其中粉煤灰和矿渣能够参与混凝土的水化，形成的反应产物对混凝土后期强度的增长和耐久性的提高有利，而石粉不能参与混凝土的水化，仅能够发挥填充的作用，对减少水泥用量、降低混凝土的造价有利，但对混凝土强度增长和耐久性的提高不利。受限于粉煤灰、矿渣的化学成分、物理性能、反应能力都与混凝土不同，且二者掺入后能够与混凝土的水化发生相互影响，导致整体的水化放热情况发生变化。同时，石粉的细度、化学成分会影响其在混凝土水化过程中结晶成核作用的发挥，对混凝土水化早期离子的溶解和沉淀造成影响，进而导致整体的水化放热情况发生变化。现有技术方案中虽然对粉煤灰、矿渣和石粉掺入后混凝土的水化放热情况的变化规律和幅度有所考虑，但通常是基于化学成分、细度等参数构建计算方法，不仅计算过程较为复杂，工程应用推广的难度较大，如“全量型表达式”、“增量型表达式”、“三参数双曲线公式“等，且计算效果受掺和料产地、来源、制备工艺等因素的影响较大，本申请克服了这些问题，直接根据掺和料的活性特征进行修正，使得对混凝土温升的计算误差可控制在8.3％以内。

(2)本申请充分考虑了水泥类型对水工混凝土绝热条件下温升情况的影响。水泥遇水反应会伴随有大量的热量释放，水泥与水反应过程中的放热现象是导致混凝土绝热温升的主要原因。水泥水化放热量的大小与化学成分、颗粒细度、结晶程度、矿物相组成等有很大关系；不同种类水泥的化学反应能垒、离子溶解速率相差较大，导致水泥的水化速率产生很大差异，进而对混凝土整体的水化放热特性造成影响。因此，准确评价水泥在混凝土绝热温升中的地位非常重要。由于不同水泥的凝结硬化性能、后期强度发展和耐环境破坏能力差别较大，复合使用多种类型的水泥可实现对混凝土凝结时间、强度增长、耐久性能的调整和提高，同时不同类型水泥之间也存在相互的作用，这导致在复合材料体系中准确描述水泥对混凝土绝热温升的影响比较困难，如许朴等发现水泥自身的放热速率对混凝土总体的绝热温升也有很大影响，杨锦等则认为水泥种类对砂浆和混凝土绝热条件下的温升和温升速率都有影响。然而，现有方法在水泥种类对混凝土绝热条件下温升影响方面考虑较少，缺少针对不同类型水泥复合作用时混凝土绝热条件下温升情况的报道。本申请结合水利工程建设的实际情况，充分考虑了水泥类型、掺量和强度等级对混凝土绝热条件下温升情况的影响，而现有的报道中并未对这些影响予以考虑。本申请主要针对硅酸盐系水泥进行计算，披露的计算公式和相关系数能够对在95％的保证率下对市售水泥具有较好的效果。

(3)本申请充分考虑了环境温度对混凝土绝热条件下温升情况的影响。朱伯芳院士曾指出“混凝土绝热条件下温度值的变化速率与混凝土的温度有关，混凝土的温度越高，温度上升速率越大，但两者之间并非呈线性关系，而现有的混凝土绝热温升计算公式并未对此予以考虑，导致其计算精度较差”。针对此，部分计算方法中采用修正系数的方式对环境温度的影响进行描述，如姚武等人基于Tomosawa模型的水化动力学方法、张子明等人基于Arrhenius理论的等效时间模型等，但这些计算方法涉及求导、偏微分计算等多个步骤，求解过程复杂难以推广应用。本申请中针对的环境温度也可称为混凝土的浇筑温度、入仓温度、初始温度等，计算方法简单方便。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于该方法可以通过以下几个步骤来实现：

步骤1.计算各水泥和掺和料的用量比例

根据单位体积水工混凝土中各水泥和掺和料的质量，分别计算出第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ci，第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ai：

公式(1)和(2)中A_ci第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例，％；A_aj第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例，％；M_ci为第i种水泥在单位体积水工混凝土中的用量，kg；M_aj为第j种掺和料在单位体积水工混凝土中的用量，kg。

步骤2.计算水工混凝土的最大温升值

根据上步得到的各种水泥和掺和料的质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例，计算混凝土在绝热条件下的最大温升值：

公式(3)中k_ci为第i种水泥的换算系数；k_aj为第j种掺和料的换算系数；Q_cem为基准水泥完全水化时的放热量，Q_cem＝375kJ/kg；T_por为水工混凝土浇筑入仓的温度，℃；ρ_con为水工混凝土的密度，kg/m³。T_max为水工混凝土在绝热情况下水化的最大温升值，℃；Ccon为水工混凝土的比热容，J/(kg·℃)；a_ci为水泥品种的换算系数。

混凝土的密度与所用的原材料有较大关系，其中骨料的影响最大。水利工程建设主要的特点就是材料具有地域性。受限于运输距离、材料用量、经济成本等因素的限制，水利工程建设往往就近取材，导致不同工程混凝土的原材组分相差较大，骨料特性有较大差异，使得混凝土的密度在2300-2400kg/m³之间。考虑工程应用和计算精度，将水工混凝土的密度定为2350kg/m³可满足在保证率不低于95％情况下的计算需求。

比热容反应的是混凝土受到传热作用后温度上升的情况。混凝土的热传导特性与材料组份、孔尺寸分布和结构特性、含水状态等因素有关。一般的，水工混凝土原材组分多以水泥、掺和料、砂石骨料为主，掺有其他能够显著影响混凝土热学特性的材料较少。因此，考虑工程应用和计算精度，将水工混凝土的比热容定为0.96kJ/(kg·K)可满足在保证率不低于95％情况下的计算需求。

步骤3.计算水工混凝土各龄期的温升值

根据上步得到的水工混凝土绝热情况下水化的最大温升值，计算水工混凝土在绝热情况下的各龄期的温升情况：

公式(4)和(5)中T_age为水工混凝土在绝热情况下水化t时间后的温升值，℃；a为修正系数；t为混凝土的水化时间；M为与水工混凝土浇注温度有关的修正系数；e为自然数，e＝2.718。

步骤1中水泥品种包括：普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥；掺和料品种包括：粉煤灰、矿渣、石粉。普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥均为水工混凝土中常用的水泥类型。粉煤灰、矿渣作为掺和料在水工混凝土中应用较广，其能够参与水工混凝土的水化，相应的水化活性对改善水工混凝土的服役性能和耐久能力有利。石粉作为惰性掺和料，虽不能参与水工混凝土的水化，但对降低水工混凝土的放热很有意义。

根据权利要求项1中一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值计算的方法，其特征在于所述的步骤(2)中所述的基准水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，该产品也是目前市场上售卖最多、应用最广、使用量最大的水泥品种。

步骤2中所述的水泥的换算系数k_ci与水泥的强度等级有关：

公式(6)中P为水泥的强度等级，分别为32.5、42.5和52.5。国家水泥产品的相关规范中，对强度等级做了详细的规定，这里提到的水泥强度等级与国家规范中的要求相一致。

步骤2中所述的水泥品种的换算系数a_ci与水泥的品种有关，硅酸盐系水泥的修正系数为1.00，中热水泥的修正系数为0.85，低热水泥的修正系数为0.79。水泥品种修正系数的确定，综合考虑了市售硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥的矿物相组成、水化特点和放热规律等问题，能够在保证率为95％的情况下使公式具有较好的计算效果。

步骤2中所述的掺和料的换算系数k_ai与掺和料的活性指数有关，

公式(6)中H为掺和料的28d龄期活性指数，当活性指数H＜0.7时，表明掺和料对混凝土的水化有阻滞作用；活性指数H＝0.7时，表明掺和料为惰性填充料，不具有水化活性；当活性指数H＞0.7时，表明掺和料能够参与混凝土的水化，且水化过程中伴随有放热效应；f_ca为含30％掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度；f_c为不含掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度。

一般的，掺和料的活性指数是根据含有掺和料试验组的强度与不含掺和料试验组强度的比值来确定。依据强度变化情况计算出的活性指数也成为强度活性指数。根据混凝土强度与水化程度之间的相关关系，活性指数可直观的反映掺和料加入后对混凝土水化特性的影响。

所述步骤3中所述的与浇注温度有关的修正系数M按以下公式计算：

温度对水工混凝土的水化速率、强度增长有较大程度的影响，主要原因在于提高温度能够增加离子的溶解速率、促进化学反应的进行。因此，浇筑温度的差异会导致水工混凝土达到相同水化程度时所需的时间发生变化。

实施例(1)：西部高海拔严寒地区某水利工程大体积混凝土绝热条件下温升的计算和温控措施建议。某水利工程位于我国西部高海拔严寒地区，工程位置处的地质环境复杂，气候环境恶劣，混凝土服役环境严酷，冬季严寒干燥，夏季多风且昼夜温差较大，对大坝混凝土的浇筑和养护以及温控措施提出了较高的要求。

根据设计，该工程主要采用中热硅酸盐水泥和粉煤灰作为胶凝材料，单方混凝土中胶凝材料的用量为280kg/m³，其中使用的水泥类型为中热硅酸盐水泥，强度等级为42.5级，单方混凝土中的用量为224kg/m³；使用活性指数为83％的粉煤灰作为掺和料，单方混凝土中的用量为56kg/m³。相应的水泥占粉体材料的质量分数A_c为80％，粉煤灰占粉体材料的质量分数A_a为20％。

根据选用的水泥类型和强度等级，相应的水泥品种换算系数a_c为0.85，相应的水泥的换算系数k_c为0.0043。

根据选用的掺和料类型和活性情况，相应的掺和料的换算系数k_a为0.43。

现场混凝土浇筑时采取预冷措施，混凝土的浇筑温度为21.2℃，相应的浇筑温度修正系数m为-5.67×10^-5，负值说明该浇筑温度对混凝土绝热条件下温升的控制不利。

根据上述信息，可计算出该工程所用混凝土在绝热条件下的温升为45.4℃，浇筑后各龄期的温升情况如表1和表2所示。

表1实施例1中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的计算值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	21.2	36.7	42.2	35.8	31.3	28.1

表2实施例1中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的实测值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	21.2	37.2	41.3	37.1	33.4	28.9

该工程中水工混凝土在绝热条件下各龄期温升情况的计算值和实测值分别如表1和表2所示。由于水工混凝土在绝热条件下的最大温升与浇筑温度相差较大，建议采取保温、保湿手段并增设温度控制措施。

实施例(2)：西北寒冷干燥地区某水利工程大体积混凝土绝热条件下温升的计算和温控措施建议。某水利工程位于我国西北寒冷干燥地区，工程位置处混凝土服役环境冬季寒冷低温，夏季多风干燥，对大坝混凝土的浇筑和养护以及温控措施提出了较高的要求。

受原材供应的限制，该工程主要采用普通硅酸盐水泥和矿渣作为胶凝材料，单方混凝土中胶凝材料的用量为325kg/m³，其中使用的水泥类型为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级，单方混凝土中的用量为221kg/m³；使用活性指数为89％的粉煤灰作为掺和料，单方混凝土中的用量为74kg/m³。相应的水泥占粉体材料的质量分数A_c为75％，粉煤灰占粉体材料的质量分数A_a为25％。

根据选用的水泥类型和强度等级，相应的水泥品种换算系数a_c为1.00，相应的水泥的换算系数k_c为0.043。

根据选用的掺和料类型和活性情况，相应的掺和料的换算系数k_a为0.63。

现场混凝土浇筑时采取预冷措施，混凝土的浇筑温度为18.4℃，相应的浇筑温度修正系数m为7.67×10^-5，该浇筑温度对混凝土绝热条件下温升的控制是有利的。

根据上述信息，可计算出该工程所用混凝土在绝热条件下的温升为47.2℃，浇筑后各龄期的温升情况如表3和表4所示。

表3实施例2中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的计算值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	18.4	38.6	44.3	37.6	32.9	29.5

表4实施例2中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的实测值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	18.4	29.3	45.6	38.7	33.4	28.2

该工程中水工混凝土在绝热条件下各龄期温升情况的计算值和实测值分别如表3和表4所示。由于水工混凝土在绝热条件下的最大温升与浇筑温度相差较大，建议采取保温、保湿手段并采用前期预埋水管、后期通水冷却的控制措施。

实施例(3)：东南高温高湿地区某水利工程大体积混凝土绝热条件下温升的计算和温控措施建议。某水利工程位于我国东南部高温高湿地区，工程位置处混凝土耐久性要求较高，但对抗冻融循环破坏能力要求较低，并对大坝混凝土的浇筑和养护以及温控措施提出了较高的要求。

由于该区域骨料具有一定的碱活性，该工程主要采用低热硅酸盐水泥和石粉作为胶凝材料，单方混凝土中胶凝材料的用量为330kg/m³，其中使用的水泥类型为低热硅酸盐水泥，强度等级为42.5级，单方混凝土中的用量为231kg/m³；使用不具有活性的石粉作为掺和料，单方混凝土中的用量为99kg/m³。相应的水泥占粉体材料的质量分数A_c为70％，粉煤灰占粉体材料的质量分数A_a为30％。

根据选用的水泥类型和强度等级，相应的水泥品种换算系数a_c为0.79，相应的水泥的换算系数k_c为0.043。

根据选用的掺和料类型和活性情况，相应的掺和料的换算系数k_a为0。

现场混凝土浇筑时采取预冷措施，混凝土的浇筑温度为23.6℃，相应的浇筑温度修正系数m为-0.00017，说明该浇筑温度对混凝土绝热条件下温升的控制是不利的，但受经济成本的限制，需后期采取温度控制措施。

根据上述信息，可计算出该工程所用混凝土在绝热条件下的温升为48.3℃，浇筑后各龄期的温升情况如表5和表6所示。

表5实施例3中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的计算值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	23.6	39.1	44.9	38.2	33.3	29.9

表6实施例3中某工程案例各龄期水工混凝土绝热条件下温升情况的实测值

龄期/d	0	1	2	3	5	7
							温升/℃	23.6	38.4	45.6	37.7	31.5	28.4

该工程中水工混凝土在绝热条件下各龄期温升情况的计算值和实测值分别如表3和表4所示。由于水工混凝土在绝热条件下的最大温升与浇筑温度相差较大，建议加强前期预埋水管、后期通水冷却的控制措施。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、

修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1.计算各水泥和掺和料的用量比例：

根据单位体积水工混凝土中各水泥和掺和料的质量，分别计算出第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ci，第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例A_ai：

公式(1)和(2)中A_ci为第i种水泥质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例；A_aj为第j种掺和料质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例；M_ci为第i种水泥在单位体积水工混凝土中的用量；M_aj为第j种掺和料在单位体积水工混凝土中的用量；i＝1～n，j＝1～m,m和n为大于等于1的正整数；

步骤2.计算水工混凝土的最大温升值：

根据步骤1得到的各种水泥和掺和料的质量占单位体积水工混凝土中粉体材料总质量的比例，计算混凝土在绝热条件下的最大温升值：

公式(3)中k_ci为第i种水泥的换算系数；k_aj为第j种掺和料的换算系数；Q_cem为基准水泥完全水化时的放热量，Q_cem＝375kJ/kg；T_por为水工混凝土浇筑入仓的温度；ρ_con为水工混凝土的密度，T_max为水工混凝土在绝热情况下水化的最大温升值；C_con为水工混凝土的比热容；a_ci为水泥品种的换算系数；

步骤3.计算水工混凝土各龄期的温升值：

根据步骤2得到的水工混凝土绝热情况下水化的最大温升值，计算水工混凝土在绝热情况下的各龄期的温升情况：

公式(4)和(5)中T_age为水工混凝土在绝热情况下水化t时间后的温升值；a为修正系数；t为混凝土的水化时间；M为与水工混凝土浇注温度有关的修正系数；e为自然数，e＝2.718。

2.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述步骤1中水泥品种包括：普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥；掺和料品种包括：粉煤灰、矿渣、石粉。

3.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述步骤2中所述的基准水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述的步骤2中所述的水泥的换算系数k_ci与水泥的强度等级有关：

公式(6)中P为水泥的强度等级，分别为32.5、42.5和52.5。

5.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述步骤2中所述的水泥品种的换算系数a_ci与水泥的品种有关，硅酸盐系水泥的修正系数为1.00，中热水泥的修正系数为0.85，低热水泥的修正系数为0.79。

6.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述步骤2中所述的掺和料的换算系数k_ai与掺和料的活性指数有关：

公式(6)中H为掺和料的28d龄期活性指数，当活性指数H＜0.7时，表明掺和料对混凝土的水化有阻滞作用；活性指数H＝0.7时，表明掺和料为惰性填充料，不具有水化活性；当活性指数H＞0.7时，表明掺和料能够参与混凝土的水化，且水化过程中伴随有放热效应；f_ca为含30％掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度；f_c为不含掺和料的水工混凝土28d龄期抗压强度。

7.根据权利要求1所述的一种应用于绝热条件下水工混凝土水化温升值的计算方法，其特征在于，所述步骤3中的与浇注温度有关的修正系数M按以下公式计算：