[發明專利]一種利用二維散熱反演混凝土絕熱溫升的方法

有效

• 申請號: 201410245084.5
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104007138B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 胡昱;李慶斌;徐崢;高鵬;王毅;蘇軍安;梁國賀
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國長江三峽集團公司;中國水電顧問集團中南勘測設計院有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種獲取混凝土絕熱溫升的方法，特別涉及獲取混凝土放熱后期的絕熱溫升。

背景技術

絕熱溫升關系到大壩施工中的溫度控制，是大體積混凝土的一項重要性能。目前一般只進行28d齡期的絕熱溫升試驗，儀器的絕熱室要達到絕熱試驗條件，即膠凝材料的水化熱不散發到外界環境。試件表面是裸露的，絕熱室溫度要跟蹤混凝土試樣中心溫度，相差不大于±0.1℃。隨著齡期的增長，二者溫度差值導致的熱量累積損失隨之變大，因而難以保證試驗精度。

在該試驗方法基礎上進行改進，形成了一種新的試驗方法，在混凝土試件外面包裹保溫層，其他步驟依然按之前的試驗方法進行，由于有了保溫層，降低了等效散熱系數，即使熱量累計損失稍大一些，對混凝土溫升的影響也小得多。保溫層導熱系數越小，厚度越厚，試驗精度越高。該方法雖然一定程度上減小了誤差，但無法完全阻止混凝土散熱，在齡期較長時也不能夠很好地反映混凝土后期放熱過程，試驗精度依舊不高。

發明內容

本發明的目的是通過在混凝土多個橫剖面均沿徑向布設不同位置的溫度傳感器的方法反演絕熱溫升，通過該方法可以更精確地獲取絕熱溫升，同時經過數據分析后證明可以較好地反映出混凝土后期的放熱過程。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一種利用二維散熱反演混凝土絕熱溫升的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)首先制作圓筒式空心模具，在空心模具下部鋪設一層保溫材料，同時在模具四周分別鋪設保溫材料，厚度為下部保溫材料的三分之一到五分之一；

2)沿模具高度方向選定m個不同高度的位置，其中m至少為3，間距均為l，澆筑混凝土，并在每個選定的高度位置沿模具徑向布置并固定n個溫度傳感器，其中n至少為3，間距均為h；

3)繼續澆筑混凝土，澆筑完成后振搗混凝土，然后在模具上部鋪設與下部相同厚度的保溫材料，立即放入養護室中養護；

4)使用溫度采集模塊每隔固定時間Δτ采集混凝土內溫度傳感器的溫度信號；

5)利用差分方法計算溫度場：任取一個溫度傳感器測溫點設為O點，要求該點不在橫剖面圓心上，且不是最外側一層測溫點；沿徑向取與O點相鄰的兩個測溫點，設為A點和B點，O、A、B三點位于同一半徑上，其中A點靠近圓心，間距為h；再沿軸向取與O點相鄰的兩個測溫點，設為C點和D點，O、C、D三點位于同一直線上，間距為l；

6)O點在τ+Δτ時刻的溫度由O、A、B、C、D五點在τ時刻的溫度來表示：

由熱傳導方程及混凝土徑向、軸向二維散熱得到下式：

b₁＝aΔτ/h²(2)

b₂＝aΔτ/l²

式中，T_O,τ為O點在τ時刻的溫度，T_O,τ+Δτ為O點在τ+Δτ時刻的溫度，T_A,τ，T_B,τ，T_C,τ，T_D,τ分別為A、B、C、D點在τ時刻的溫度，r為O點到圓心距離，h為徑向測溫點間距，l為軸向測溫點間距，Δτ為時間步長，a為導溫系數，Δθ為從τ到τ+Δτ時間段內的絕熱溫升值；b₁，b₂為中間變量，b₁+b₂≤1/2；

7)設t_i,j為第i個高度位置的橫剖面上第j個徑向位置測溫點的實測溫度，重復步驟5)～6)，由初始時刻的t_i,j，1≤i≤m，1≤j≤n得到Δτ時刻的計算溫度T_i,j，2≤i≤m-1，2≤j≤n-1，與Δτ時刻的實測溫度t_i,j比較，進行優化計算求出Δθ和b₁，b₂使得(3)式的值最小：

重復步驟7)，由Δτ時刻的t_i,j，1≤i≤m，1≤j≤n，得到2Δτ時刻的計算溫度T_i,j，2≤i≤m-1，2≤j≤n-1，與實測溫度比較，進行優化計算求出此時段的Δθ和b₁，b₂，以此類推，算出各個時段的溫升。