混凝土水池池壁施工期温度场研究

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1、混凝土水池池壁施工期温度场研究摘要：水池做为一类特殊用途的构筑物，对于后期使用时的裂缝要有严格的控制，尤其在一些湿陷性黄土等地区。当水池在施工后使用期间出现裂缝后，就会影响结构的性能和它的安全性。混凝土结构水池的裂缝形成的原因非常复杂，但在施工期未注水前发生的裂缝主要是由于温度应力产生的，而温度应力的主要形成原因是混凝土水化热引起的。本文主要采用ansys有限元分析的方法研究混凝土施工期的水泥水化产生的水化热，为温度应力的分析提供参考。关键词：混凝土水池、ansys、水泥水化热Abstract:Asaspecialpurposeconstruction,

2、thefractureshouldstrictlycontrolonthewaterbasin,especiallyinthecollapsingloesszone.Itcanaffectthefunctionandthesafetyoftheconstruction.Thereasonsthatcausethefracturearecomplex.Oneofthemainreasonsistheeffectingofthetemperaturestressduetotheconcreteheatofthehydration.Thisarticlestu

3、diestheheatofthehydrationduringtheconstructionbyusingtheANSYS.6Keywords:Concretebasin,ANSYS,heatofthehydration中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：0.引言水泥在水化过程中要释放出大量的热量，称为水泥水化热。硅酸盐水泥的水化热很大，尤其是对于大体积的混凝土，由于混凝土体内的热量不容易散发出来，而混凝土表面的温度散发的很快，导致混凝土的内外部温差很大。混凝土在这种温度应力的作用下很容易产生裂缝，从而影响到结构的稳定性和耐久性。所以我们在进行大

4、体积的混凝土施工中要严格控制水泥的水化热。通过运用ansys进行建模分析，能够了解大体积混凝土内部温度的变化情况，研究其规律，以便采取相应的温度控制措施，防止温度裂缝产生。1.工程概况本工程为某化工厂的一个矩形水池，长度为30m，宽度为30m，池壁的高度为4.2m，厚度为0.5m，地板的厚度为0.8m。混凝土采用的是C30，水泥采用425硅酸盐水泥。施工条件为低风速，日最高气温为28度，最低气温为22度，平均温度为25度。浇筑完成后2天进行拆模，采用竹胶木模板。混凝土和模板的热性能为：2.1温度场的定义6物体内部所有各点在某一瞬间的温度分布，叫做温度场，

5、用函数表示为：T=（x、y、z、t）式中，T——温度；x、y、z——坐标；t——时间。上式表明温度不仅和坐标有关，而且还和时间有关，这样的温度场称为不稳定温度场。混凝土内部在进行水化放热时所形成的温度场即为不稳定温度场。2.2混凝土热传导方程根据傅立叶导热定律和热量平衡原理可以建立热传导微分方程。有凝土的不稳定温度场的三维热传导方程为：式中T——温度；z、y、z——坐标；t——时间，s；a——导温系数，m／s；——导热系数，w／(m•K)；c——比热，kJ／(kg•K)；——表观密度，kg／m；——由内热源产生的绝热温升。2.3热

6、传导边界条件的选择6根据工程的实际状况，本次模拟采用第三类和第四类热传导边界条件：第三类边界条件：由于物体表面与周围介质有热交换发生，通过其表面传导的单位面积热流量与单位面积放热的热流量相等，傅里叶热传导定律和牛顿放热定律，得到这类边界条件的表达式为：。第四类边界条件为：第四类边界条件：两种不同的固体接触时，如果接触良好，则在接触面上温度和热流量都是连续的，其边界条件表示为：式中、——固体l的导热系数和温度；、——固体2的导热系数和温度3.有限元模型的建立建立如图所示的有限元模型：本模型采用solid70单元，在进行网格划分时，长边方向分为35*3/2份

7、，宽度方向分为5份，高度方向分为16份。模型实体和模板的单元总数为7606个，节点总数为6156个。单元模型如图所示：图一单元有限元模型4.单元温度场分析结果6图二为节点的温度变化过程曲线，由曲线可以得出：在混凝土浇筑后的两天内，混凝土的温度变化最快，两天后达到最高温度。此时混凝土内外的温度差可以达到20℃，对混凝土的结构的稳定性有很大的影响。图三为结构内部温度场分布云图，由图可知：在经过水化散热后，结构整体的温度趋向于外界温度。由于表面混凝土和空气热传导的作用，混凝土表面温度较内部要高。温度的模拟计算值和理论值基本相近。图二2286节点的温度变化时间历

8、程曲线图三结构温度场云图5.结论通过对混凝土结构的温度的ansys分析，基本模拟