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。     

高性能混凝土绝热温升影响因素的试验研究

通过混凝土绝热温升比对试验，探讨了初始温度、粉煤灰、水胶比等因素对混凝土绝热温升的影响。结果表明：混凝土拌和物的初始入模温度对早期的温升速率影响较明显，初始温度越高，温升速率越快，但对混凝土最终的绝热温升值影响很小；粉煤灰等量取代水泥可以使混凝土早期的温升速率减慢，放热峰值推迟出现，但对最终温升值影响很小；胶凝材料用量越多，其早期的温升速率越快，最终的温升值越高。     

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．     

两种温度历程下高掺粉煤灰砼早期抗裂性综合评价

为综合评价高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期的抗裂性,采用温度—应力试验机,研究35%,80%两种粉煤灰掺量的常态大坝混凝土在绝热与温度匹配模式下的综合抗裂性.结果表明:温度匹配模式下混凝土的抗裂性优于绝热温升模式;在两种温度历程养护模式下,80%粉煤灰掺量的混凝土相比于35%掺量的混凝土,有较低的温升值、室温应力以及开裂温度,较高的开裂应力和应力储备,并从开裂细化指标、开裂核心指标和开裂综合指标进行综合分析,得出高掺量粉煤灰混凝土具有更好的早龄期抗裂性.     

自密实混凝土绝热温升速率试验研究

通过绝热温升试验研究入模温度和配合比参数,包括粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺、水胶(灰)比等对自密实混凝土绝热温升速率的影响.通过基于等效时间的绝热温升速率曲线特征,分析各配合比参数对温升速率特征值的影响.结果表明:(入模)温度对试验配合比绝热温升的影响可以用Arrhenius方程进行描述;水泥用量和水灰比对温升速率的影响最为显著;温升速率峰值与单方混凝土水泥用量存在较明显的正相关关系,且随着水灰比的增大明显降低;各配合比的诱导期时间、温升速率加速期持续时间相差不大,减速期持续时间相差较为悬殊;粉煤灰或矿渣替代水泥,导致温升速率峰值降低,减速期明显延长.     

基于ＴＳＴＭ的大坝混凝土早期变温自收缩变形模型研究

采用绝热和温度匹配（ＴＭＣ）２ 种温度历程养护模式，进行基准混凝土（Ｆ３５混凝土）和超高掺 量粉煤灰大坝混凝土（Ｆ８０混凝土）的温度—应力试验（ＴＳＴ）。由实测的２ 种温度历程下的自由试件的应变获得大坝混凝土热膨胀系数和温度变形规律，进而得到２ 种大坝混凝土的自收缩变形规律。分析２ 种大坝混凝土的自收缩变形规律，提出大坝混凝土变温自收缩变形模型。结果表明：大坝混凝土的早龄期自收缩变形具有时变性，温度历程影响自收缩变形的发展。对于同种混凝土，绝热模式下自收缩变形大于温度匹配模式下的自收缩变形；Ｆ８０混凝土的早龄期自收缩变形明显小于 Ｆ３５ 混凝土。提出的早龄期变温自收缩变形模型可较好地预测大坝混凝土的早龄期自收缩变形发展。     

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。     

基于热学参数反演分析的常态大坝混凝土温度场仿真

为获得精度较高的常态大坝混凝土温度场仿真计算结果,需要较为准确的可用于温度场仿真计算的混凝土热学参数。结合某常态重力坝工程和现场原位温度场试验结果,对混凝土热学计算参数进行反演分析,并运用所得的反演分析成果对该重力坝温度场进行仿真模拟。结果表明:通过反演参数仿真模拟所得的大坝温度计算值与其相应测点的实测值吻合,反演结果可靠,可有效提高常态大坝混凝土温度场仿真模拟精度,为指导大坝混凝土现场施工提供参考。     

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.     

基于水化度的热学参数对混凝土温度场影响分析

热学模型及参数取值是研究混凝土温度场的关键问题.为了更准确地模拟粉煤灰混凝土水化过程中的温度场演化,通过绝热温升试验获得了28 d龄期内粉煤灰混凝土多个测点的温度,然后基于实测温度采用BP神经网络反演了整个养护期内随水化度α变化的比热c(α)、导热系数λ(α)、水化热Q(α)等参数;最后,将所提出的反演28 d龄期内热参数方法和已有研究成果中的组成成分质量百分比估算法、考虑早期热学参数随水化度变化计算法计算所得的热学参数分别输入有限元计算模型,并将3种取值方法的数值模拟结果与实测温度值对比,结果表明:反演算法数值模拟结果与实测值基本一致,能更好地模拟粉煤灰混凝土28 d龄期内各处的温度演化.     

水泥细度与成分对混凝土温升的影响

大体积混凝土的绝热温升影响因素众多,其中水泥细度与组成成分的影响研究较少。分别测试了不同水泥细度及碱含量、粉煤灰掺量与石膏含量等对混凝土温升的影响规律。研究结果表明,随着水泥比表面积的增加,混凝土绝热温升值与温升速率随着水泥细度增加而增大;水泥碱含量在0．4％～1．2％范围内,水泥碱含量增加,其最大温升值减小,水泥碱含量过高或过低都会延长混凝土温升时间;粉煤灰的掺入有利于降低混凝土最大温升值;石膏含量增加也对控制混凝土温升有利。     

混凝土温度场反演分析与施工反馈分析

大体积混凝土温度计算模型和温度参数的准确性直接影响温度场、应力场仿真计算的成败.通过现场实测数据进行仿真反演分析以获取温度计算模型和参数,可部分或全部替代实验室选取模型和参数;把反分析得到的模型和参数再通过仿真计算预测下一步施工时的温度和应力状况,用于指导下一步施工.实践表明,这种施工反馈分析机制对工程非常有意义.另外,还提出了掺加缓凝剂后绝热温升的表达式.     

岩锚梁混凝土施工期原型温度试验的反演分析

依托某地下厂房岩锚梁工程,对首先浇筑的岩锚梁施工段进行温度试验,利用实测数据,采用改进遗传算法和理论上准确的含冷却水管三维有限元温度场计算方法,进行温度场的反演分析,获取混凝土绝热温升曲线和不同材料的表面热交换系数,并验证了结果的合理性,为后续岩锚梁施工的仿真分析提供条件.     

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。     

超高掺粉煤灰混凝土早龄期自生收缩研究

在绝热模式和温度匹配模式两种温度历程养护模式下,采用温度-应力试验机对粉煤灰掺量为35%的基准混凝土和粉煤灰掺量为80%的超高掺量粉煤灰混凝土进行温度应力试验。基于成熟度理论,将实际龄期转化为等效龄期,并由试验测得的两种温度历程下的自由试件的应变值,获得混凝土早龄期热膨胀系数,进而分离出自生收缩应变。提出两种混凝土的自生收缩发展模型,为预测超高掺粉煤灰混凝土的早龄期自生收缩变形提供依据。研究表明,超高掺粉煤灰混凝土的自生收缩发展比基准混凝土的小。     

杂质铜离子对过氧化二异丙苯绝热分解的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为研究对象,采用绝热加速量热仪(ARC)研究了不同浓度下杂质Cu2+对其热稳定性的影响.通过数据分析得到了DCP在绝热分解过程起始分解温度(T0)、最高放热温度(Tf)、绝热温升(ΔTad)、最大温升速率(mm)等热力学参数,并通过拟合得到了分解活化能(Ea).同时利用热惰性因子(?)对测试数...     

碾压混凝土非绝热温升参数反演分析

混凝土边界传热过程的确定是进行温度场和应力场仿真分析的关键,是研究混凝土结构温控防裂问题的重要方面之一.依托某工程,进行碾压混凝土在非绝热状态下的温度试验,并获得实测数据.采用改进遗传算法作为数值反演方法,对实测数据进行了温度场的反演计算,并将计算值与实测值进行了比较,分析反演结果的合理性,同时获得了与工程条件相符的不...     

考虑日照的碾压混凝土重力坝施工期温度仿真

目前在仿真计算施工过程中的温度场时,气温边界条件均没有考虑日照影响引起的混凝土表面温度升高.采用瞬态有限元方法严格模拟碾压混凝土实际碾压浇筑过程,就施工期考虑日照影响与不考虑日照影响两种情况进行温度仿真计算,并且将仿真计算结果与实测温度值进行了比较.结果表明,考虑日照后的仿真温度场接近实测的温度场,并且得出了施工期日照对混凝土温度场影响很大的结论,如不考虑日照影响,计算得到的温度场将低于实际大坝的温度场.     

差分加速量热仪在热失控动力学研究中的应用

由OmniCal开发的差分加速量热仪是一种真正的绝热式量热仪,与其他热分析仪器相比,得到的数据不需要进行热容校正,可直接用于计算含能物质的动力学参数,为含能物质的安全评估提供可靠的理论依据.以二叔丁基过氧化物(DTBP)为例说明差分加速量热仪在研究物质热失控方面的应用,得到了DTBP放热分解反应的温度和压力随时间的变化曲线;通过分析得到DTBP的初始自加热温度、绝热温升、绝热压升、最大反应速率、最大反应速率温度、最大反应速率时间等热分解特性参数,并计算出DTBP分解反应的动力学参数表观活化能和指前因子.     

基于场路耦合的直流接地极暂态温度场分析

采用三维有限元法,在考虑地表和空气之间的对流换热情况下,对垂直型直流接地极的暂态温度场进行了计算,得出了垂直型直流接地极暂态温度场的分布规律以及温升曲线.垂直型直流接地极暂态温升值和温升速率与深度正相关,接地极底端温升最高,温升速率最大;垂直型直流接地极的温升速率在初始阶段最大,随着运行时间的增加逐渐减小,直至达到稳态;填充焦炭能有效减小垂直型直流接地极暂态温升值和温升速率.与此同时,还通过大型模拟试验对垂直型直流接地极的温升进行了测量,排除外界因素的干扰,试验值与仿真计算值有较高的吻合程度,这表明了所提出的的仿真计算以及模拟试验都具有较高的准确性.