浅析水泥水化热速率变化对大体积混凝土水化热温升的影响.doc

浅析水泥水化热速率变化对大体积混凝土水化热温升的影响 杨竹香 （广西大学广西南宁530000） 【摘要】本文运用ANSYS有限元分析软件仿真不同气温下、不同厚度的混凝土水化热温升变化，然后运用概率与数理统计方法分析：水泥水化热速率变化引起混凝土水化热温升值变化的情况。 关键词水泥水化热速率变化；混凝土水化热温升；建模；分析 Influenceofcementhydrationheatratechangesonmassiveconcretehydrationheattemperaturerise YangZhu-xiang (GuangxiUniversityNanningGuangxi530000) 【Abstract】Inthispaper,finiteelementanalysissoftwareANSYSsimulationunderdifferenttemperatures,concretehydrationheattemperaturevariationofdifferentthickness,thentheuseofprobabilityandmathematicalstatisticsanalysis:thecaseofcementhydrationheatratechangescausedbyconcretehydrationheattemperaturerisechange. 【Keywords】Cementhydrationheatratechange;Concretehydrationheattemperature;Modeling;Analysis 1.引言 （1）我国现行国家标准大体积混凝土施工规范（GB50496-xx）对大体积混凝土下的定义是：“混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土”。 （2）大体积混凝土的结构（构件）体积大且厚实，与普通混凝土的根本区别在于：水泥水化热过大导致结构产生温度变形，须采取措施控制混凝土的水化热温升，减少温度变形和温度裂缝。影响大体积混凝土水化热温升的因素有：混凝土结构厚度、水泥品种、单位体积水泥含量、浇注时的气温、原材料温度、混凝土入模温度、保温保湿措施等等。大体积混凝土施工期间的气温改变，会引起浇注温度改变进而引起水泥水化热速率及水化热温升值变化。本文运用ANSYS有限元分析软件仿真不同气温下、不同厚度的混凝土水化热温升变化，然后运用概率与数理统计方法分析：水泥水化热速率变化引起混凝土水化热温升值变化的情况。 2.建模 2.1混凝土分析参数如表1所示。 2.2根据文献3，假设高层结构基础底板的底面及侧面均处于地基土内，属于第四类边界；上表面则暴露在空气中，属于第三类边界；水泥水化热释放遵循指数经验式Qr=Q0(1-e-mr)，水泥水化热速率m的取值参照文献3。 2.3根据钢筋混凝土结构设计规范（GBJ10-89）规定：“现浇的钢筋混凝土连续式结构，在室内或在土中，伸缩缝间距为55m”取混凝土块的长、宽均为55m，根据对称取大体积混凝土底板的四分之一进行建模；选用有8个节点的六面体、三维热单元，该单元的每个节点只有温度一个自由度，且适用于本工程的瞬态热分析；温度梯度较大的竖向分为5等份，温度梯度较小的水平方向采用自由网格划分法，划分网格后的模型如图1所示。 3.分析 3.1设ANSYS软件仿真计算得到的C35大体积砼中心最高温度为Tmax，气温为Ta，水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值为Th，假设混凝土中心最高温度的变化值由气温的变化值与水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值之和组成，即： 3.2假设浇注温度等于气温，利用ANSYS软件求出未采取任何保温散热措施的混凝土块在气温（Ta）分别为5、10、15、20、25、30，混凝土厚度（D）分别为1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m时的结构基础底板的最高温度值，然后根据式（1）计算出水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值如表2所示。 3.3根据表2画出不同厚度筏板，其水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值Th随气温Ta变化的曲线如图2所示。 (1)同一气温下水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值随着混凝土块厚度的增加而增大，但其逐级递增的温度随着厚度的增加而逐渐减小，根据文献5当混凝土块厚度大于6米后混凝土块的水化热温升接近于绝热温升，此时水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值趋于零。 (2)同一厚度的混凝土，水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值随着气温的升高而逐渐降低，根据文献4当气温大于50时水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值趋于零。 (3)在气温变化、混凝土块厚度增加的过程中，气温对原材料温度以及混凝土入模温度的直接影响则始终显著，气温升高直接导致的最高温度升高值与气温的升高值基本一致，约为水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值的7倍。 因此，结构厚度越大、气温越高，水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值越小，当结构厚度大于6m、气温高于50可以将水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值忽略不计。而气温改变对大体积混凝土中心最高温度的直接影响则非常显著，几乎是水泥水化热速率变化引起的水化热温升变化值的7倍。 参考文献 1大体积混凝土施工规范（GB50496-xx），中国计划出版社，xx年. 2彭立海，阎士勤，张春生，瞿建，大体积混凝土温控与防裂，黄河水利出版社，xx. 3江正荣，建筑施工计算手册