水化热温度徐变

《水化热温度徐变》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、水化热分析水化热分析随着技术的发展，混凝土结构越来越趋于大型化，施工速度越来越快。这样，水泥水化热而产生的结构的温度变化和因此而产生的温度应力是结构物产生裂缝的重要原因，这也是降低结构的耐久性和结构稳定性的重要原因。浇筑大体积混凝土时，为了有效地控制裂缝的发展，需要计算温度和应力的分布，这就需要进行水化热分析。需要进行水化热分析的大体积混凝土的尺寸，根据结构形式、使用的材料、施工条件的不同而不同。一般来说，楼板的厚度为80～100cm以上，下端固定的墙体的厚度以50cm以上为基准。水化热引起的温度裂缝可以

2、分为由浇筑开始时由表面和内部温差引起的表面裂缝和当混凝土浇筑完成以后，水化热引起的温度的先上升后下降带来的收缩受到外界约束时的贯通裂缝。这样的水化热分析大致分为由混凝土水化过程中的发热、对流、传导引起的温度分布分析和由温度、龄期引起的弹性模量的变化、徐变及收缩时的应力分析。以下是在各个分析中考虑到的事项。热传递分析(HeatTransferAnalysis)可以计算水泥水化过程中发生的发热、传导、对流引起的随时间变化的节点温度。热传递分析中使用到的主要概念和MIDAS/Civil所考虑的事项如下：传导(C

3、onduction)传导就是指能量交换，流体是以分子的运动或直接的冲撞引起的，而固体则是电子由高温区域移动到低温区域引起的。由传导传递的单位热传递量与垂直于热束(Heat,Flux)的平面面积和在其方向上的温度梯度的乘积成比例(FouriersLaw)。191土木结构分析∂TQk=−Ax∂x其中Q：单位热传递量xA：面积k：导热系数或热导率∂T：温度梯度∂x一般来说，饱和混凝土的热导系数的取值范围为1.21～3.11，其单位为kal/hmC⋅⋅°。混凝土热导系数有随温度增大而减小的趋势，但是在大气温度范围

4、内不会有明显的变化。对流(Convection)当流体在固体上面或在管道内流动时，因流体和固体的表面温度不同，在流体和固体的表面之间以流体对表面的相对运动的形式传递热量，这种热传递的方法称之为对流。就像使流体强制地流动那样，人为地诱发流体流动时的热传递称为强制对流(ForcedConvection)引起的热传递。流体内的温度不同会导致密度的不同，由此而引起的热传递叫自由对流(FreeConvection)引起的热传递。此时由于温度场(TemperatureField)受流体流动的影响，准确地描述实际情况的

5、温度分布和对流引起的热传递是非常困难的。从工程角度来看，为了简化热传递计算，表面温度为T的固体和在它上面流动的平均温度为T的流体之间的热传递系数h，可以定义为：∞cqhTT=−()c∞热传递系数()h与流态、物体的几何形状及接触面积、流体的物理性质、对流接触c面的平均温度、位置等很多因素有关，所以很难用公式表示。192水化热分析一般来看，大体积混凝土的温度分析中用到的对流问题主要是以混凝土表面与大气的热交换形式进行的，所以可以使用风速为变量的经验公式。hhh5=+=+.23.2v(msec)cnf2热传递

6、系数（对流系数）的单位是kcal/hm⋅⋅°C热源（HeatSource）热源是为了模拟水化过程中发生的热量而定义的，大体积混凝土由水化热引起的单位时间、单位体积的内部发热量可以通过将绝热温度上升式微分，再乘以比热和密度来计算。3单位时间、单位体积的内部发热量(kcal/mh⋅)为1−αt/24gc=ραKe24绝热温度上升式()°C为−αtTK=−(1e)其中，T：绝热温度(°C)K：绝热最高上升温度(°C)α：反应速度t：时间(days)管冷(PipeCooling)管冷是把管道埋设在混凝土结构内，通

7、过循环管道内的低温流体进行热交换，来降低水化热引起的温度上升。这种热交换的形式是流体和管道表面之间对流引起的热交换，流体在管道内循环后上升温度。流体和管道之间对流产生的热传递量如下：TTTT++si,,,,somimoqh=−A()TTh=A−convpssmPs22193土木结构分析h2a：管道的流水对流系数(kcalm/⋅hC⋅)p2A：管道的表面积(m)sT,Ta：管道表面和冷却水的温度(C)sm初始温度(InitialTemperature)是指浇筑混凝土时的水、水泥、骨料的平均温度，

8、是进行分析的初始条件。环境温度(AmbientTemperature)是指混凝土浇筑后养护过程中的周围温度，可以输入固定温度，也可以输入sine函数或者时间的任意函数形态。固定温度(PrescribedTemperature)由它来构成热传递分析的边界条件，并维持一定的温度。结构分析时，若没有输入节点的对流条件或固定温度，表明这个分析是在没有热传递的绝热绝热状态下进行分析。若使用对称模型，就在对称面上适用绝热边界条件。以下是热