CN117854642A - 一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，涉及大体积混凝土质量控制技术领域。针对现有混凝土水化热监测方式难以反映混凝土结构的强度演化程度的问题。方法步骤：建立混凝土水化热计算公式，获取每千克胶凝材料的水化热量的理论值为Q0，建立大体积混凝土结构在第一天内每千克胶凝材料的水化热量Q的变化曲线Q(t)，计算混凝土最大绝热温升,根据第二天现场实际测量的实际温升对参数Q进行修正，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，得到更符合工程实际情况的水化热导致的最大绝热温升，并以此作为混凝土浇筑和养护过程中的应力控制和裂缝控制的依据。

Description

一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法
技术领域
本发明涉及大体积混凝土质量控制技术领域，特别涉及一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法。
背景技术
影响大体积混凝土结构施工质量的主要因素为浇筑混凝土和养护混凝土期间的水化热变化，对于如混凝土大底板、超高层建筑核心筒、混凝土堤坝等大体积混凝土结构而言，混凝土水化热温度演变与大体积混凝土结构的工作性能如养护后的混凝土强度等级、抗裂性能等存在一定的关系，而现有的混凝土水化热监测方式难以用统一的尺度或度量方式反映混凝土结构的强度演化程度，因此，如何准确监测获知大体积混凝土结构的最高水化热温度，并以已浇筑混凝土结构为基础，指导后续混凝土浇筑施工作业并保证混凝土浇筑质量具有重要意义。
发明内容
针对现有的混凝土水化热监测方式难以反映混凝土结构的强度演化程度的问题。本发明的目的是提供一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，步骤如下：
S1:建立混凝土水化热计算公式，如下：
其中，mc为每立方米混凝土的水泥用量，单位为kg/m3；
Q为每千克胶凝材料的水化热量，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，单位为J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
m是与水泥品种表面、振捣时温度有关的经验系数；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
S2:获取每千克胶凝材料的水化热量理论值Q0，基于理论值Q0计算一天内的混凝土温度升高值，并与混凝土浇筑后一天内的温度作为比对，建立大体积混凝土结构在一天内每千克混凝土的水化热量Q的变化曲线Q(t)；
S3:结合所述步骤S1和所述步骤S2中的公式(1)、(2)计算得出混凝土最大绝热温升Tmax,根据第二天混凝土温升的监测结果调整修正值n，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而基于预测的最高温度提前控制混凝土温度应力和混凝土裂缝，混凝土最大绝热温升公式如下：
其中，Tmax为混凝土最大绝热温升；
mc为每立方米的水泥用量，单位为kg/m3；
Q0为每千克胶凝材料的水化热量的理论值，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，单位为J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
n为修正值。
本发明的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，首先，建立混凝土水化热计算公式，获取每千克胶凝材料的水化热量的理论值为Q0，基于理论值Q0计算一天内浇筑混凝土的温度升高值，并与混凝土浇筑后一天内的温度作为比对，建立大体积混凝土结构在一天内每千克胶凝材料的水化热量Q的变化曲线Q(t)，计算混凝土最大绝热温升,根据第二天现场实际测量的实际温升对参数Q进行修正，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而得到更符合工程实际情况的水化热导致的最大绝热温升数据，并以此作为大体积混凝土结构浇筑和养护过程中的应力控制和裂缝控制的依据；该修正预测方法能够有效提供混凝土水化热的演变数据，并能够对未来最高温升的发展进行合理的预测，便于施工人员以已浇筑混凝土结构为基础，进一步实施后续施工作业，并提高混凝土结构浇筑质量。
进一步的，所述步骤S1中，在浇筑温度为35℃时，经验系数m取0.428。
附图说明
图1为本发明的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法一实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
已知混凝土水化热计算公式为：
其中，mc为每立方米混凝土的水泥用量，单位为kg/m3，mc为确定值，可从混凝土配合比中得知；
Q为每千克胶凝材料的水化热量，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，在0.84～1.05J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
m为与水泥品种表面、振捣时温度有关的经验系数；
t为混凝土龄期，单位为日。
由于1-e-mt始终小于1且逐渐逼近于1，则混凝土最大绝热温升Tmax计算公式如下：
在上述公式(二)中，Tmax为混凝土最大绝热温升，而在大体积混凝土结构的实际混凝土浇筑施工过程中，其边界温度始终处于与大气温度交互的状态，因此，大体积混凝土结构不存在理论状态的绝热情况，这将导致绝热温升与现场实际测量得到的实际温升具有较大的差异，经大量实际测量得知，绝热温升往往比实际温升高出0～20℃，因此，采用计算得出的理论最大绝热温升影响了混凝土结构强度演化程度判断的准确性，不利于大体积混凝土结构浇筑和养护过程中的应力控制和裂缝控制。
由上述混凝土水化热计算公式可知，其中的每千克胶凝材料的水化热量Q无法确定，在计算绝热温升时，不考虑水化热散除，则参数Q可以通过试验的方式获取，但在实际混凝土浇筑施工过程中，冬季和夏季的参数Q与实际情况不一致，若通过现场实际测量的实际温升对参数Q进行修正，可以得到更符合工程实际情况的水化热导致的温升理论数据。综上，本发明的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法的主要思路是：建立大体积混凝土结构一天内每千克混凝土的水化热量Q的变化曲线Q(t)，建立混凝土最大绝热温升Tmax的计算公式,根据第二天现场实际测量的实际温升对参数Q进行修正，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而得到更符合工程实际情况的水化热导致的最大绝热温升数据，并以此作为大体积混凝土结构浇筑和养护过程中的应力控制和裂缝控制的依据。
结合图1说明本发明的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，具体步骤如下：
S1:建立混凝土水化热计算公式，并将公式(一)中t修改为以分钟为单位，如下：
其中，mc为每立方米混凝土的水泥用量，单位为kg/m3；
Q为每千克胶凝材料的水化热量，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，在0.84～1.05J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
m是与水泥品种表面、振捣时温度有关的经验系数；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
S2:获取每千克胶凝材料的水化热量理论值Q0，每千克胶凝材料的水化热量理论值Q0为实验室在绝热温升条件下做出的理论值，基于理论值Q0计算一天内的混凝土温度升高值，并与混凝土浇筑后一天内的温度作为比对，建立大体积混凝土结构在一天内每千克混凝土的水化热量Q的变化曲线Q(t)；
S3:结合所述步骤S1和所述步骤S2中的公式(1)、(2)计算得出混凝土最大绝热温升Tmax,根据第二天混凝土温升的监测结果调整修正值n，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而基于预测的最高温度提前控制混凝土温度应力和混凝土裂缝，混凝土最大绝热温升公式如下：
其中，Tmax为混凝土最大绝热温升；
mc为每立方米的水泥用量，单位为kg/m3；
Q0为每千克胶凝材料的水化热量的理论值，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，单位为J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
n为修正值。
本发明的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，首先，建立混凝土水化热计算公式，获取每千克胶凝材料的水化热量的理论值为Q0，基于理论值Q0计算一天内浇筑混凝土的温度升高值，并与混凝土浇筑后一天内的温度作为比对，建立大体积混凝土结构在一天内每千克胶凝材料的水化热量Q的变化曲线Q(t)，计算混凝土最大绝热温升,根据第二天现场实际测量的实际温升对参数Q进行修正，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而得到更符合工程实际情况的水化热导致的最大绝热温升数据，并以此作为大体积混凝土结构浇筑和养护过程中的应力控制和裂缝控制的依据；该修正预测方法能够有效提供混凝土水化热的演变数据，并能够对未来最高温升的发展进行合理的预测，便于施工人员以已浇筑混凝土结构为基础，进一步实施后续施工作业，并提高混凝土结构浇筑质量。
所述步骤S1中，m为与水泥品种表面、振捣时温度有关的经验系数，在浇筑温度为35℃时，m取0.428。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (2)

1.一种大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，其特征在于，步骤如下：S1:建立混凝土水化热计算公式，如下：
其中，mc为每立方米混凝土的水泥用量，单位为kg/m3；
Q为每千克胶凝材料的水化热量，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，单位为J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
m是与水泥品种表面、振捣时温度有关的经验系数；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
S2:获取每千克胶凝材料的水化热量理论值Q0，基于理论值Q0计算一天内的混凝土温度升高值，并与混凝土浇筑后一天内的温度作为比对，建立大体积混凝土结构在一天内每千克混凝土的水化热量Q的变化曲线Q(t)；
S3:结合所述步骤S1和所述步骤S2中的公式(1)、(2)计算得出混凝土最大绝热温升Tmax,根据第二天混凝土温升的监测结果调整修正值n，使得预测的最高温度始终提前一天最为逼近实测值，从而基于预测的最高温度提前控制混凝土温度应力和混凝土裂缝，混凝土最大绝热温升公式如下：
其中，Tmax为混凝土最大绝热温升；
mc为每立方米的水泥用量，单位为kg/m3；
Q0为每千克胶凝材料的水化热量的理论值，单位为J/kg；
C为混凝土的比热，单位为J/kg；
ρ为混凝土的密度，单位为kg/m3；
t为混凝土龄期，其单位为分钟；
n为修正值。
2.根据权利要求1所述的大体积混凝土结构最高温升的修正预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，在浇筑温度为35℃时，经验系数m取0.428。
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