基于绝热温升控制的GHPC配合比优化设计

根据影响砼绝热温升的3个主要因素，利用正交试验设计与方差分析方法，考察了水胶比，单位水泥用量，高效减水剂的掺量，粉煤灰的掺量，粗集料的类型、水泥种类等6个因素对砼的绝热温升、28d抗压强度、工作性及抗Cl-渗透性4个考核指标的影响，得到了最佳配合比。结果表明：在最佳配合比下，能有效地控制大体积砼的绝热温升，保证其高耐久性。为绿色高性能砼在高层建筑基础大体积砼中的应用提供了理论依据。     

防射线大体积混凝土施工的防裂措施

国内大型医院的放射操作室常设计为大体积混凝土，利用混凝土本身的厚度、密实度及质量来防放射线的穿透。但大体积混凝土施工中常会产生施工裂缝，以致降低了它防放射作用的效果。为了防止大体积混凝土施工出现裂缝，除了采取调整混凝土配合比设计、施工模板结构设计、支撑体系设计等技术措施外，还需要对大体积混凝土底板、墙体和顶板处采用技术保温措施。现结合某工程施工实例，将混凝土内外温差控制在25℃以内能有效防止裂缝出现，从而确保了混凝土的施工质量，达到了大体积混凝土防射线的效果。     

大体积混凝土温度场的仿真分析

温度的变化及其产生的影响在大体积混凝土结构中是不容忽视的．分析温度场、研究温度裂缝以及进行温控设计、制定合理的温控防裂措施是工程中非常关注的问题．本文主要阐述了用ADINA程序实现对温度场仿真的一些具体的做法，结合工程实际，进行了温度场的仿真分析，得出了一些相关的结论．     

粉煤灰混凝土绝热温升的试验研究

目的 研究不同粉煤灰的掺量和不同水肢比条件下粉煤灰混凝土的绝热温升和胶凝材料水化速率的发展规律．方法 利用混凝土绝热温升仪测试混凝土绝热温升．结果 在水胶比0．53条件下，混凝土的绝热温升值随着粉煤灰掺量的增加而下降；在水胶比0．25条件下。绝热温升值先随着粉煤灰掺量的增加而增大，当掺量达40％以后绝热温升值开始下降。混凝土中胶凝材料的水化速率峰值随粉煤灰掺量增加而下降．结论 粉煤灰混凝土的绝热温升受水胶比和粉煤灰掺量共同影响，低水胶比条件下只有适当增加粉煤灰的掺量才能降低粉煤灰混凝土的绝热温升；高水胶比条件下。粉煤灰混凝土的绝热温升随粉煤灰掺量增加而下降。     

四面受热时型钢混凝土柱的简化计算方法研究

高温作用下型钢混凝土柱的力学性能的有限元分析是进行其抗火性能设计研究的重要途径。基于型钢和混凝土材料在高温下的力学性能曲线,简化得到其计算模型,通过ABAQUS软件分析,研究了高温下型钢混凝土柱在不同时刻的温度场分布,根据分析得到的结果确定了柱截面等温曲线的位置,结合常温下型钢混凝土柱的计算公式对高温下的计算公式进行了研究,简化得到了高温下型钢混凝土柱极限承载力的计算公式,根据已有的试验资料对所推导型钢混凝土柱简化计算方法的正确性进行了分析,结果表明:利用文中简化的计算公式计算所得的型钢混凝土柱的弯矩值为865 kN,轴力值为132 kN·m,与其试验值具有一定的吻合度。     

预填埋相变材料对混凝土水化热温升的降低效果

为了探讨能安全有效地降低混凝土水化热温升的方法,采用自制保温装置测量了普通混凝土构件和预填埋相变材料的混凝土构件内部相同位置温度随时间的变化,对预填埋相变材料降低混凝土内部温升效果的影响因素进行了计算和分析。研究结果表明:填埋相变材料后混凝土的内部温度与相变材料的填埋量、比热、相变热、相变温度,混凝土的比热、密度和初始温度,胶凝材料的用量和水泥水化热等因素相关。采用填埋相变材料的方法能够降低混凝土的内部温度峰值,延缓温度峰值的出现时间,但不能降低混凝土内部的后期温度。     

大体积混凝土徐变试验研究

为了保证建成后的某工程大体积混凝土的耐久性和抗裂能力,结合工地现场混凝土的实际用料情况,对混凝土的徐变性能开展了试验研究,同时进行了自生体积变形性能测试和导温、导热、比热、线膨胀系数及绝热温升试验.根据大体积混凝土4个不同龄期的室内受压徐变试验结果,拟合出大体积混凝土的徐变度曲线和计算公式等成果,获得了该工程所用混凝土的徐变特征及变化规律.     

水泥粒径分布对混凝土绝热温升影响的模拟

为了模拟水泥粒径分布对混凝土绝热温升过程的影响,建立了一个基于水化深度的水化模型．该模型假定混凝土中水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的发展与颗粒粒径无关;通过水泥等温放热曲线试验推导得出最大水化深度的存在;假定温度对水化过程的影响满足Arrhenius公式．通过混凝土绝热温升仪测定了3种不同初始温度下的绝热温升曲线,以此得到水化模型所需的基准水化速率曲线．最后将建立的水化模型用于模拟混凝土的绝热温升曲线,结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布和初始温度对混凝土绝热温升的影响．     

混凝土水管冷却试验与温控参数的反分析

基于实际工程的带冷却水管的混凝土长方体非绝热温升试验,结合反问题求解的遗传算法和3维有限单元法,识别包括绝热温升和不同保温条件下的放热系数等在内的混凝土温控参数.试验结果表明,反分析所得温控参数能真实反映混凝土的热学性能.采用试验和反分析相结合的方法,既经济、简单,又能获得多个温控参数,具有较高的工程应用推广价值.     

自蔓延高温合成MgCNi_3的热力学计算与分析

对Mg-C-Ni3元体系进行了热力学计算,绘出了反应的标准自由焓随温度变化的曲线、绝热温度随Ni含量变化的曲线以及绝热温度随预热温度变化的曲线。分析表明：Mg-C-Ni体系的主要反应是Mg＋C＋3Ni=MgCNi3;体系的绝热温度随Ni含量的增加而下降,当预热温度为900K且绝热的条件下,理论计算Ni最佳的含量77.8%;若Ni含量过大,体系的绝热温度小于1800K时,可以适当的提高预热温度,来确保反应的自发进行;预热温度太低时不能点燃反应,预热温度应该大于893K,并且绝热温度随预热温度的升高而升高。     

高温后长龄期在役混凝土抗压强度研究及微观分析

为了研究高温后长龄期在役混凝土损伤及微观变化特征,通过对龄期在20年以上的钢筋混凝土结构取样,进行在役混凝土高温试验,提出高温后在役混凝土残余抗压强度变化规律,建立在役混凝土残余抗压强度与不同温度之间的拟合回归公式,利用热重（T G ）及扫描电镜观察,分析了高温后在役混凝土物相及微观形貌随受火温度的变化情况。研究结果表明：高温后在役混凝土残余抗压强度变化规律与实验室新浇筑混凝土类似,相比而言,当受火温度 T≤300℃时,在役混凝土相对残余抗压强度略低;当 T＞700℃时,在役混凝土相对残余抗压强度较高,所得结论可为实际工程中长龄期在役混凝土结构高温后的损伤评估提供参考依据。     

高层建筑基础大体积砼和土壤耦合温度场计算

根据武汉协和医院外科大楼工程实例，建立了高层建筑基础大体积砼温度场与土壤温度场相互影响的非稳态耦合温度场模型，以精确计算砼的绝热温升。采用一雏非稳定耦合传热方程组来描述基础大体积砼的传热过程。用Laplace变换把耦合方程组化为易解的常微分方程组，用Stehfest算法进行数值反演，编制Matlab程序计算出砼内各点在各时刻的温度。结果表明：由模型所计算出的理论值与现场实测值相当吻合，为高层建筑基础大体积砼绝热温升计算和施工过程中温度控制提供了理论依据。对解决其它一维热传导耦合问题具有一定的参考价值。     

大体积混凝土温控技术及热工计算

大体积混凝土施工是现代大型土木工程中的特种技术。针对武汉天兴洲长江大桥承台大体积混凝土的特点,提出了切实可行的裂缝控制施工技术措施,并按照规范进行了大体积混凝土裂缝控制的热工计算,计算结果表明承台大体积混凝土浇筑后内外温差满足不超过25℃的规定要求。实践证明所采取的技术措施对裂缝控制效果是明显的,对类似大体积混凝土工程的设计和施工有一定的借鉴作用。     

混凝土中水泥水化反应放热模型及其应用

大体积混凝土结构水化热温度场分析的关键是混凝土中水泥水化反应放热模型的确定。基于化学反应动力学原理，提出了一种物理意义明确，考虑了温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土中水泥水化反应放热模型，并将其应用于有限元分析。算例分析表明，该模型能很好地拟合了混凝土绝热温升的实测数据，较精确地预测了在不同浇筑温度下混凝土绝热温升的变化规律。     

高层建筑基础大体积砼绝热温升计算

提出了高层建筑基础下土壤温度场的概念。采用一维非稳定传热方程来描述高层建筑基础大体积砼的传热过程，建立了土壤温度场与砼温度场的数学模型，研究了其较精确的显式差分求解方法。结果表明：由模型所计算出的理论值与现场实测值相当吻合。为高层建筑基础大体积砼绝热温升计算提供了理论依据。     

早期混凝土热学参数优化及温度场精确模拟

早期混凝土温度场变化剧烈,其生热过程、导热性能都与水化过程密切相关。综合混凝土绝热温升方程、热学参数和边界条件三方面,进行了早龄期混凝土热学参数优化和温度场精确模拟的研究。在室内试验基础上,采用Python语言编写遗传算法程序,并将二次开发的ABAQUS温度场子程序嵌入到遗传算法中,进行了绝热温升方程的参数优化;考虑导热系数和比热变化,开发了基于水化度的热学参数子程序。采用优化后绝热温升方程对某工程实例进行了对比研究,结果表明：热学参数变化对早期混凝土的温度场分布有重要影响,考虑水化度热学参数变化的工况比不考虑该参数变化的工况,承台内部温度最高值增大7.28%,表面温度最高值增大14.30%,内外温差增大3.81%,内外温差值较高的范围也较大;研究成果能更为精确的预测结构早期应力和开裂。     

钢管纤维混凝土短柱轴压承载力计算分析

钢管钢纤维高强混凝土柱是一种新型的结构.普通钢管混凝土短柱的承载力计算公式不能满足钢管钢纤维高强混凝土短柱的需要.在对7根钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根钢管高强混凝土短柱试验的基础上,对其承载力进行了理论分析.推导了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的理论计算公式,对其影响因素进行了分析,给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的简化计算公式.公式的计算结果与试验结果吻合较好,可供工程设计参考.     

Design and preparation of high elastic modulus self-compacting concrete for pre-stressed mass concrete structures

Requirements of self-compacting concrete (SCC) applied in pre-stressed mass concrete structures include high fluidity, high elastic modulus, low adiabatic temperature rise and low drying shrinkage, which cannot be satisfied by ordinary SCC. In this study, in order to solve the problem, a few principles of SCC design were proposed and the effects of binder amount, fly ash (FA) substitution, aggregate content and gradation on the workability, temperature rise, drying shrinkage and elastic modulus of SCC were investigated. The results and analysis indicate that the primary factor influencing the fluidity was paste content, and the main methods improving the elastic modulusof SCC were a lower sand ratio and an optimized coarse aggregate gradation. Lower adiabatic temperature rise and drying shrinkage were beneficial for decreasing the cement content. Further, based on the optimization of mixture, a C50 grade SCC (with binder amount of only 480 kg/ m3, fly ash substitution of 40%, sand ratio of 51% and proper coarse aggregate gradation (V _{5-10 mm}: V _{10-16 mm}: V _{16-20 mm}= 30%: 30%:40%)) with superior workability was successfully prepared. The temperature rise and drying shrinkage of the prepared SCC were significantly reduced, and the elastic modulus reached 37.6 GPa at 28 d.     

基于热效应的涉水混凝土工程裂缝监测方法

相比于常规混凝土结构，水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响，准确、及时地监测裂缝的发生发展过程，对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体-热源-裂缝的热效应耦合作用，提出水下混凝土结构裂缝监测的温度示踪法，并设计3种裂缝监测方案，分别采用监测管-多孔套管组件、监测管-空心套管组件和监测管-灌水管组件实现开裂信息与开裂部位热力学信息的转换。其中：前两种监测方案主要利用热传导原理，使开裂后裂缝周围介质的热力学参数发生改变，从而改变热量传递规律；第3种方案主要利用对流传热原理，通过灌水使裂缝截面产生对流传热效应，从而提高传热速度。针对上述3种监测方案，分别制作了混凝土梁试件，采用光纤光栅温度传感器和陶瓷加热管组成的传感加热单元开展了瞬态传热模型试验，根据热源降温曲线的分段特征，定义了反映热源降温速度的判别指标，利用该指标进行裂缝的识别，并对3种方案的裂缝识别效果进行分析和对比。结果表明：3种监测方案均能很好地判断是否有裂缝产生；在裂缝定位方面，方案3效果更好；在裂缝宽度定量识别方面，方案1无法识别裂缝宽度，方案2仅可在流动水环境中识别裂缝宽度，方案3可根据渗漏流量识别裂缝宽度。     

热载下钢筋混凝土矩形简支薄板的自由振动

为了得到工程结构中热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的自由振动规律,基于刚性板和小挠度理论,按照iliushin小弹塑性理论和Hognestad等建议的混凝土本构模型,建立了混凝土薄板下应力-应变的非线性弹性本构方程,推导了热载作用下钢筋混凝土矩形薄板的动力方程.利用Galerkin原理,得到了四边简支钢筋混凝土矩形薄板在温度均匀变化时的非线性动力方程及其解析解.结果表明:板的材料弹性常数、几何尺寸(长宽比)、相对厚度和温度对薄板的固有频率具有一定的影响.