[發明專利]一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法及溫度控制方法

在審

• 申請號: 201711468511.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108133111A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 白兆梓
• 申請（專利權）人: 中鐵十二局集團有限公司;中鐵十二局集團第一工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01K13/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

本發明公開了一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法及溫度控制方法，本發明的研究方法通過建立大體積混凝土實體研究對象，實測該實體多個測點在澆筑過程中的溫度，并繪制相應的溫度變化曲線，得到溫度場特性及溫度變化規律，依此實體研究對象建立有限元分析模型，并自動計算對應測點的溫度，通過對比模型計算溫度值和實測溫度值調整模型的溫度場計算參數，最后調整大體積混凝土模型中影響水化熱的影響因素，分析得到影響結果、規律，并依此結果和規律對應采取溫度控制方法，避免了大體積混凝土中出現裂縫，保證混凝土的澆筑質量和工程整體質量。

技術領域

本發明涉及建筑工程技術領域，特別涉及一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法及溫度控制方法。

背景技術

混凝土硬化初期，水泥與水發生化學反應，放出較多的熱量，混凝土的溫度逐步升高。普通尺寸混凝土構件散熱條件好，混凝土內外溫差較小，整個構件變形基本一致，不致產生嚴重的水化熱裂縫。而大體積混凝土由于尺寸較大，散熱較慢，水化熱使混凝土內部溫度明顯升高。《大體積混凝土施工規范》(GB50496—2009)中指出，大體積混凝土是混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

由于大體積混凝土結構具有脆性大、結構斷面尺寸大、配置鋼筋少的特點，因此，在大體積混凝土結構中，通常要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。在施工過程中，大體積混凝土結構往往會由于溫度的變化而產生很大的拉應力，要把這種溫度變化所引起的拉應力限制在允許范圍內很難，基于該難點，在大體積混凝土結構中往往會出現裂縫，包括貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫，貫穿裂縫切斷了結構斷面，可能破環結構的整體性和穩定性，其危害性是嚴重的，深層裂縫部分切斷了結構的斷面，也有一定的危害性，而表面裂縫一般危害性較小，但處于基礎或已有混凝土約束范圍以內的表面裂縫，在內部混凝土降溫過程中，可能發展為深層甚至貫穿裂縫。

隨著我國基礎設施的飛速發展，為滿足結構承載力、穩定性和剛度等方面的要求，較大尺寸的混凝土構件使用越來越廣泛。大體積混凝土的外表面熱量散失快，溫度下降也很快，而在混凝土內部積聚的熱量不能盡快散發，從而形成內部溫度高而外部溫度低的溫度梯度。這樣的溫度場形式使得內部混凝土的體積產生較大的膨脹，而外部混凝土卻受氣溫影響膨脹較少甚至收縮，內外混凝土的不均勻變形在外表混凝土中產生較大拉應力，嚴重時導致混凝土開裂。

因此，如何有效地控制混凝土的水化熱溫度，對避免大體積混凝土產生溫度裂紋具有重要意義，而要有效控制溫度，必須首先掌握大體積混凝土溫度場的溫度分布規律和機理，進而根據得到的規律和機理采取對應的措施控制溫度。現有技術中，由于混凝土澆筑過程具有不可重復性和不可逆性，并沒有相關方法能有效得到大體積混凝土溫度場的分布規律。為了控制大體積混凝土的溫度，往往根據現場經驗或臨時監測來進行降溫，這導致采取的溫度控制方法沒有具體針對性，不能進行有效的溫度控制，而且也存在浪費資源的問題，造成投入了溫度控制資源而沒有得到降低溫度的目的，嚴重限制了工程施工進度，而且對工程質量也有較大影響。

發明內容

本發明的目的在于：針對在大型混凝土澆筑過程中，由于無法掌握溫度場的溫度分布規律和機理特性，進而無法確定混凝土水化熱的影響因素，及其影響因素的影響結果和規律，導致不能提供有效的溫度控制方法對大體積混凝土澆筑進行溫度控制，使得大體積混凝土結構中往往會出現裂縫，影響混凝土澆筑質量及整個工程的安全，提供一種基于大體積混凝土溫度場研究方法及溫度控制方法，該研究方法通過建立實體研究對象和有限元分析模型，通過調整有限元分析模型的計算參數，從而得到大體積混凝土的溫度場特性及溫度變化規律，并通過調整大體積混凝土模型中水化熱的影響因素，分析得到相關因素對混凝土的影響結果和規律，從而確定相應的溫控措施，避免大體積混凝土中出現裂縫，保證混凝土的澆筑質量和工程整體質量。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：一種基于大體積混凝土的溫度場研究方法，包括以下步驟：