基于水化度概念的早期混凝土热分析

８卷
护温 度和 龄 期 如 何 变 化 ， 要 具 有 相 同 的 水 化 度 ， 只 则物 理性 能也应 该 相 同 ， 和 成熟 度 的概 念 正好 一 这 致 。基于 上述思 想 ， 国外研 究 者 ， 式 （ ） 的时 间 将 ５ 中
比和水 化 度变化 的混 凝土 比热公 式 ， 式 （２ 如 １ ）一式
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第８ 卷
第 ２期
２０ ０ ８年 １月
科
学
技
术
与
工 程
＠
Ｖ １ ８ Ｎｏ ２ Ｊ ｎ ０ ８ ｏ． ． ａ ．２ ０
１７ ８ ９ ２ ０ ） －４ １０ ６ １ １１ （ ０ ８ ２０ ４ ．５
Ｓ ｉｎ ｅＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｃ ｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ
Ｊ （ ｏ ・ ） ／ｔｌ Ｋ 。 ｏ
因素 ， 确预 测混凝 土早 期 温 度 变 化 是控 制 混 凝 土 准 开 裂 的重 要措 施 之 一 。在 水 化 反 应 和 外 界 环 境 的 作 用下 ， 混凝 土 温 度 场 时 刻 发 生 着 变 化 ， 随 着 水 且 化 反应 的逐 步进行 ， 期 混 凝 土 的 热性 能也 时 刻 在 早
第 一作 者简 介 ： 骁 春 （ ９ ９ ） 男 ， 士研 究 生 ， ・ ａ ： ｘ ＠ 李 １７ 一 ， 博 Ｅ ｍ ｉ Ｌｃ ｌ
ｈ ｕ． ｄ ． Ｒ。 ｈ ｅ ｕＣ
对于某种确定 配合 比的混凝 土而言 ， 无论其养
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科
学
技
术
与
Байду номын сангаас
工
程
（２ １） ｃ ＝８ ４ ＋３ ９ ． ３ （ ３ １）
（ ２ 式 中： １） ｃ为 当前 混凝 土 比热 ， ｋ ～ ・ ～； Ｊ・ ｇ ℃ Ｐ
ｔ ｅ（（一）ｔ ｅ ｘ簧； ） ｐ ｄ
数 同式 （ ） １。
（ ２ ）
（） ２ 式中， 为参考温度 ， 一般取 ２ ３ ； ９ 其他参 Ｋ
式 （ ） ， 凝 土 活化 能 Ｅ， 根 据试 验 得 到 ， ２中 混 应
１ 基于水化度的混凝土热性能
１ １ 等 效 时间成 熟度 ．
凝 土水 化反 应的影响。另外， 在水化过程 中， 混凝 土热性 能时 时发 生着变 化， 常用 水化度 来指 示水 化反 应和各种 混凝土 性能
发展的程度 。基 于 Ａ Ｓ Ｓ软件 ， ＮＹ 开发 了考虑热性 能随水化度变化 的早期 混凝土 温度有 限元程序 ， 并通过算例得到验证。 关键词 等效时问成 熟度 水 化度 早期混凝土 ＡＮ Ｙ ＳＳ
中图法分类号
Ｔ ５８０４ Ｕ ２．６ ；
文献标志码
Ｂ
温 度应 力 是 引起 混凝 土 结 构 早 期 开 裂 的 主 要
（ ） 中 ， 为 化 学 反应 速率 ；Ｔ为反 应 温 度 ， 用 １式 采 绝 对 温度 ； 为 活化 能 ； Ｅ Ｒ为 气体 常数 ， 于 ８ ３５ 等 ． １
ｉｉ
ｄＴ
一旦
Ｒ
ｆ、 １
种 配合 比的混 凝土 的水 化度 如式 （ ） ５ 所示 ：
）＝ （） ５
２０ ０７年 ８月 ３ ０日收到
国家 自然科学基金 （０ ７ ０ ７ 、 ５７ ９ １ ） 江苏 省建工局科技项 目（Ｓ０ ３ １ 资助 Ｊ２０ ４ ）
（ ） 中 ， （）为 龄期 ｔ ５式 ｏｔ 时的水 化度 ； （）为龄期 ｔ ｔ 累积参 加水 化反 应水 泥量 ； 时 为水 泥总量 。
（３ 所 示 。 １）
１
ｃ＝ 。 Ｗ ＋ （ ＿ ｅ ｃ １—０ 。 （ ０ ）ｃ ＋Ｗ ｃ ｏ ＋Ｗｗ ｃ）
Ｐ
ｔ 转化成等效 时间 ｔ， 并在试验 的基础上提 出了一
些基 于等效 时 间水化 度公 式 ， 表 １ 示 。 如 所
表 １ 基 于 等 效 时 间水 化 度公 式
１ ２ 水化 度 ．
水化反应是放热反应 ， 每克普通水泥可以释放
出 １０～ ５ 热 量 ＿ ， 化 学 反 应 中 ， 度 对 化 ５ ３０Ｊ的 １在 Ｊ 温 学 反 应 速 率 的影 响 服 从 Ａｒｅｉｓ方 程 ， 式 （ ） ｒｈｎｕ 如 １
所示。
（） ４
水化 度 即水化 反 应 程 度 ， 一定 反应 温 度 下某 在
２０ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ８ ｃ．Ｔ ｃ． ｎｎ ．
基于水化度概念 的早期混凝土热分析
李骁春 吴胜 兴
（ 海大学 ， 京 ２０９ ） 河 南 １０ ８
摘
要
在 混凝土硬 化过 程 中， 温度对水 化反应速 率影响很大， 采用 等效 时间成 熟度 概念 可以综合 考虑反 应温度和 龄期对混
Ｆｅ ｓ ｂｎＨａｓｎ和 Ｐｄｒ ｎ提 出 的 经 验 值 如 式 ｒｉ ｌ ｅ ｎｅ ｅｅ ｅｅｓ ｅ （ ）～式 （ ） ３ ４ 所示 。
Ｅ ＝３ ． ３ ５＋１４ ． ７×（ ９ ２ ３—７ （ Ｊ ｔｏ） Ｔ＜２ ３ １ ｋ／ １ ， ） ｏ ９Ｋ （） ３ Ｅ ＝３ ． ， （ Ｊ ｔｏ） Ｔ≥ ２ ３ ３ ５ ｋ／ １ ， ｏ ９Ｋ
所示。
凝 土具 有 不 同 的 水 化 速 率 。 就 某 一 混 凝 土结 构 而
言， 不同结构 部位 由于散热条件 的不 同， 温度有高 有低 ， 因而水化 速率 也有快有慢 。因此 ， 确计算 精
混 凝土早 期 温度场 是 较 为 复杂 的 ， 目前 常用 的计 算 方 法 ， 往都 忽 略 或 简 化 了上 述 某 些 因素 的变 化 ， 往 造 成仿 真计算 的误 差 。
变 化 。同时 需 注 意 的是 ， 不 同 的 反应 温 度 下 ， 在 混
在 １７ ７年 ， ｒｉ ｌ ｅ ａ ｓｎ和 Ｐ ｄ ｒ ｎ根据 ９ Ｆｅｅ ｅ ｎＨ ｎｅ ｓｂ ｅｅｓ ｅ
Ａ ｒｅｉ ｒ ｎ ｓ方程 提 出 了成 熟度 函数 ， ｈ ｕ ］用来 计算 相 对
参考温度 下 的早 期 混凝 土 的等效 时 间， 如式 （ ） ２