[发明专利]基于现场试验计算混凝土表面放热系数的方法

说明书

本发明提供一种基于现场试验计算混凝土表面放热系数的方法，不考虑空气热阻的情况下，覆盖干燥保温材料的混凝土表面，其表面放热系数覆盖不同湿度的保温材料的混凝土表面，其表面放热系数考虑空气热阻的情况下，覆盖有保温材料，混凝土表面放热系数其中，k₁为保温材料状态系数，保温材料处于压实状态时k₁＝2，处于粘贴状态时k₁＝1；k₂为保温材料湿度影响系数，保温材料处于潮湿状态时k₂＝0.016，保温材料处于完全干燥状态时k₂＝0；λ₃为保温材料导热系数；β₀为不覆盖保温材料时混凝土表面放热系数；h为保温材料厚度。本发明克服了传统计算方法参数取值广泛、施工方式和保温材料选取和目前施工现场差异较大而造成的实用性不强、表面发热系数计算不准确的缺点。

技术领域

本发明涉及一种计算混凝土表面放热系数的方法，具体地说，本发明涉及一种基于现场试验直接用温度测点的数值重构温度场、无需反演绝热温升的计算混凝土表面放热系数的方法。本发明属于水利建设技术领域。

背景技术

大体积混凝土施工期产生裂缝，将对混凝土浇筑形成的整体结构安全性产生严重的影响。温度裂缝是混凝土浇筑初期最常出现的裂缝形式，故，采取适当的温控防裂措施是减少或避免混凝土开裂的有效方法之一。

为适时合理地选择温控防裂措施，需要进行混凝土温度场的仿真计算，仿真形成的温度场精确与否直接关系到温控措施是否合理，而温控参数是关系仿真生成的温度场精确与否的关键因素。在混凝土温度场仿真计算中，体现大体积混凝土坝体表面保温情况的参数为混凝土表面放热系数，故，如何准确地获得混凝土表面放热系数是混凝土坝体温控防裂计算重要研究内容之一。

关于如何获得混凝土表面放热系数，在朱伯芳院士《大体积混凝土温度应力于温度控制》一文和行业规范《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2018)中均有详细的推导和规定。朱伯芳院士撰写的《大体积混凝土温度应力于温度控制》一文中关于混凝土表面放热系数的计算主要是针对不覆盖保温材料的情况和覆盖干燥保温材料的情况。然而，施工现场的情况与朱院士一文中提到的表面放热系数计算的条件不同，施工现场覆盖的保温材料多处于潮湿状态，保温材料的性能明显劣于干燥的保温材料，导致计算得到的混凝土表面放热系数不准确，进而导致仿真的混凝土温度场不精确，选择的温控防裂措施效果不好！

《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2018)公开了在空气中未覆盖保温材料时，光滑的固体表面其表面放热系数β₀为：

β₀＝573.6+348.0v_a(1-1)；

粗糙的固体表面，其表面放热系数β₀为：

β₀＝523.2+324.72v_a (1-2)

式中：v_a为风速，单位m/s；β₀为空气中未覆盖保温材料固体表面放热系数，单位为kJ/(m²·d·℃)。

根据朱伯芳院士的研究成果，混凝土大坝表面覆盖干燥保温材料时，混凝土表面放热系数β可以用以下公式求得：

其中：h为保温材料的厚度，λ_s为保温材料导热系数，β₀为空气中未覆盖保温材料固体表面放热系数。

在《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2018)中也提到保温材料的厚度h的计算方法，即：