温控计算-Midas计算详细步奏.doc

大体积混凝土温控技术midas 模型中参数的选取1、抗拉强度混凝土抗拉强度一般为抗压强度的1/101/20，也有经验公式指出混凝土抗拉强度与抗压强度的平方根成正比。各龄期混凝土劈裂抗拉强度值可结合规范经验公式和以往的施工经验和试验数据结果拟合给出。混凝土不同龄期的抗压强度ft符合（1）式规律，通过特定龄期试验结果反向拟合各项参数值，推算任意龄期强度；不同龄期的抗拉强度ftk可按（2）式拟合，a值一般取4.5，b值取0.95，d值取1.11，值一般推荐0.44，可结合特定龄期试验结果予以校正： （1） （2）式中，fcuk 为混凝土设计强度标准值；a、b、d 为强度发展系数，对于普通硅酸盐水泥一般分别取值 4.5、0.95 和 1.11。或者可根据经验给出，如下表：强度等级抗压强度抗拉强度估算3d7d28d3d7d28dC2519.226.834.71.93 2.28 2.59 C3021.129.538.22.02 2.39 2.72 C3523.734.442.92.14 2.58 2.88 C4027.538.449.72.31 2.73 3.10 C5032.645.6592.51 2.97 3.38 C5534.948.863.22.60 3.07 3.50 2、弹性模量参照规范水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程中的附录C.2及条文说明，混凝土各龄期弹性模量可按以下公式计算。 式中：E(t)龄期t时，混凝土弹性模量（GPa）； E0混凝土最终弹性模量（GPa），通过试验确定；t混凝土龄期（d）；a系数，通过试验确定；若无试验数据时，可取0.40；b系数，通过试验确定；若无试验数据时，可取0.60。根据工程经验可按以下方式取值：强度等级C25C30C35C40C50C5528d弹模/Gpa283031.5333637.53、徐变混凝土是由胶凝材料、水化产物、骨料、水、外加剂等组成的多相复合材料，被认为是一种弹塑性徐变体。参考大体积混凝土温度应力与温度控制第六章，混凝土的泊松比系数取1/6；混凝土的徐变取值按经验公式取值，如式（4）所示计算。 （4）式中：C1和C2分别按0.23/E0和0.52/E0计算。4、泊松比参考大体积混凝土温度应力与温度控制8中的第6.1部分，在缺乏试验数据时，大体积混凝土的泊松比系数取1/6。5、导热系数、比热导热系数和比热的计算一般按混凝土的配合比加权计算，各原材料的导热系数和比热如下：导热系数214.4464.4464.44611.12910.5052.16324.5934.5934.59311.09910.4672.16434.7354.7354.73511.05310.4422.16544.8654.8654.86511.03610.3792.16比热210.4560.4560.4560.6990.7164.187320.5360.5360.5360.7450.7084.187430.6620.6620.6620.7950.7334.187540.8250.8250.8250.8670.7754.187从上图可以看出，原材料的导热系数和比热是温度的函数，所以需要知道原材料的温度。原材料的温度需要根据浇筑温度来反推，由浇筑温度反推出机口温度，再由出机口温度反推原材料温度，从而根据混凝土配合比加权计算可得。混凝土的导热系数影响混凝土温度场的分布，比热由于变化幅度不大，对最高温度值有一定的影响。两者是重要的热学参数，但由于是材料的固有特性，难于改变，所以不作为温控措施的重点。一般情况下，导热系数大约在10 kJ/(mh)，比热一般在1 kJ/(kg)。混凝土的导热系数影响混凝土温度场的分布，比热由于变化幅度不大，对最高温度值有一定的影响。两者是重要的热学参数，但由于是材料的固有特性，难于改变，所以不作为温控措施的重点。6、热膨胀系数热膨胀系数的取值会直接影响温度应力结果，参考文献数据及工程实测结果，混凝土热膨胀系数一般在0.81.010-5/之间，本课题取保守值1.010-5/。7、绝热温升根据水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程附录A、附录B计算混凝土绝热温升，混凝土的绝热温升依据胶凝材料水化热和用公式进行计算。式中：T混凝土最终绝热温升()； B胶凝材料用量(kg/m3)； Q胶凝材料水化放热总量(kJ/kg)； 混凝土质量密度(kg/m3)； c混凝土比热容(kJ/(kg)；胶凝材料水化热总量Q则要依据水泥水化热总量以及掺合料比例用公式进行估算。 式中：Q胶凝材料水化热总量(kJ/kg)； Kn掺合料掺量对应的水化热调整系数，参照表取值； Q0水泥水化热总量(kJ/kg)；矿物掺合料水化热调整系数掺量0%10%20%30%40%50%60%70%粉煤灰10.940.890.850.810.77/粒化高炉矿渣粉10.970.950.910.860.810.740.66水泥水化热总量可依据试验结果，用公式（7）推算： （7）式中Qt 龄期t时的累积水泥水化热(kJ/kg)；Q0水泥水化热总量(kJ/kg)；例子：海螺PO 42.5水泥水化热数据龄期（d）1234567水化热（kJ/kg）215.21254.45264.96274.95279.60284.02285.65绝热温升曲线：混凝土龄期t时绝热温升可以依据公式计算。式中：T混凝土最终绝热温升()； Tt龄期t时的混凝土绝热温升()； m系数(d-1)，与水泥品种、比表面积、浇筑温度等因素有关C35混凝土取0.8d-1； t混凝土龄期（d）。8、约束计算温度和应力时均考虑下部基础的约束，考虑大体积混凝土以下2m为基岩约束，假设基岩以下基础为恒温。依据规范，基岩的弹性模量取为26GPa（参考C20混凝土试验数据）。除底部约束外，还应考虑对称约束。9、表面散热一般在混凝土表面覆盖保温材料，控制散热系数以减少内外温差，降低混凝土表面温度梯度。空气中混凝土表面放热系数风速（m/s） kJ/（m2h）风速（m/s） kJ/（m2h）光滑表面粗糙表面光滑表面粗糙表面0.018.4621.065.090.1496.710.528.6831.366.0103.25110.991.035.7538.647.0116.06124.892.049.4053.008.0128.57138.463.063.0967.579.0140.76151.734.076.7082.2310.0152.69165.13混凝土表面通过保温层向周围介质放热的等效放热系数s可由下式计算； 式中：h i 保温层厚度； i 保温层的导热系数。上式中的厚度是根据温差20度计算出来的，不是直接带入的。例子：采用5mm厚度钢板，导热系数为163.29 kJ/(mh)，则等效放热系数为1/(1/67.57+0.005/163.29)=67.43 kJ/(m2h)，钢模板基本没有保温效果。考虑采用表面蓄水1030cm保温养护，侧面采用泡沫板保温，初步考虑按照内表温差不大于20设计保温层厚度。依据文献中附录E计算保温层厚度，如公式（15）所示。 （15）式中：保温层厚度（m）；h混凝土浇筑层厚度（m）；保温材料导热系数（kJ/(mh)）；c混凝土导热系数（kJ/(mh)）；Tmax混凝土内部最高温度（）； Tnb,co混凝土内表温差控制值（）；Ta,min混凝土内部达到最高温度时的最低气温（）； 传热修正系数，依据规范推荐取值。参数Tmax-Tnb,co-Ta,min（混凝土表面和环境温度之差）依据规范值取值1015，本课题取保守值15，参考规范水的导热系数取2.16 kJ/（mh)，泡沫板的导热系数取值0.110.18 kJ/（mh)，本课题取0.15，取值依据本工程条件取为1.3（风速低于4m/s，不透风保温材料）。混凝土导热系数取保守值10.0kJ/(mh)。不同保温材料保温层厚度计算结果列表中，据此计算出表面等效放热系数，代入模型校核。保温层厚度设计内表温差预控指标混凝土标号保温层厚度对应等效放热系数kJ/(m2h)蓄水泡沫板20C3516cm1.5cm11.010、浇筑温度、环境温度混凝土浇筑温度可按下式计算： 式中：Tp混凝土浇筑温度()；T0混凝土出机口温度()；Ta环境温度()；Tf 泵送混凝土时的摩擦升温()，按每百米泵送距离温度升高0.70.8计算；1混凝土装、卸和转运时的温度变化系数，每次1=0.032； 2 混凝土运输时的温度变化系数，2A，为运输时间（分钟）， A参照表2.10取值；3混凝土浇筑时的温度变化系数，30.003，为浇筑振捣时间 （分钟）；混凝土运输时冷量(或热量)损失计算参数A值运输工具容积（m3）A（min-1）混凝土搅拌车6120.00300.0040吊斗1.660.00050.0013注：对于混凝土搅拌车和吊斗，容量小时取上限值，反之取下限值。其中，混凝土出机口温度可按下式计算。T0=式中：T0混凝土出机口温度（）；Qs砂的含水量，以重量百分比计（%）；Qg石的含水量，以重量百分比计（%）；Ws每方混凝土中砂的重量（kg）；Wg每方混凝土中石的重量（kg）；Wc每方混凝土中胶凝材料的重量（kg）；Ww每方混凝土中水的重量（kg）；Ts砂的温度（）；Tg石的温度（）；Tc水泥和矿物掺合料温度的重量加权平均（）；Tw水的温度（）。浇筑温度一般取当月的最高气温，