CN113094868B - 水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法，包括以下步骤：（1）测试掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数；（2）测试低温升大体积混凝土的热工参数及综合性能；（3）建立低温升大体积混凝土应力应变模型，通过模型预估计算该种混凝土在大体积结构中的绝热温升、温峰出现时刻、温度应力参数；（4）大体积混凝土缩尺试验验证，即采用缩尺混凝土试验块验证有限元模型的准确性。本发明通过对低温升大体积混凝土配合比设计及水化热抑制剂作用效能有效检验，验证了掺入水化热抑制剂的混凝土在大体积工程的可用性，以使得该新型低水化热混凝土广泛应用于大体积混凝土结构中。

Description

水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法
技术领域
本发明属于公路工程技术领域，具体涉及了一种新的水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法。
背景技术
大体积混凝土结构在施工阶段由于一次浇筑方量较大，且其本身几何尺寸不小，因此水泥水化反应放出的热量在自然情况下难以传递到表面，这就导致混凝土结构内部温度急剧上升，而外部温度又较低，从而使得混凝土结构内外产生较大的温差而引起温度应力使表面受拉，最终使抗拉强度并不高的混凝土产生开裂现象，破坏其整体性，改变结构的受力，削弱了混凝土结构的功能，威胁到整个工程的安全。因此为了使混凝土材料性能正常发展，必须使混凝土浇筑仓最高温度控制在合适的温度，即最高温度不能过高，也不能过低。大体混凝土施工期的必须加以有效的温控措施。
目前大体积混凝土施工期温控主要措施是通过人工通水冷却实施温度控制，使混凝土温度保持在设计的“温度-时间-空间曲线”附近，从而使混凝土质量可控。不同气温、不同浇筑温度、不同水管间距、不同施工工法和工序、不同仓水管变形程度、不同数据采集和控制方式等都会直接影响混凝土温度控制效果。大体积混凝土通过人工通水冷却控温仍存在局部温度梯度应力，尤其是管口附近混凝土与远离管口混凝土之间等特殊部位，很难实现大体积混凝土多段整体温度协调、精细化、个性化控制；受人为因素影响波动大、经济效益和施工效率不足。国内外温控措施的研究改进方向多为：(1)水管通水冷却的布置形式由粗略型不断向精细型转化，水管类型先后采用了钢管、铝管、竹管、拔除水管预留孔、高密聚乙烯管等；(2)水管冷却的布置形式有矩形布置变成梅花形布置；(3)20-40％掺量粉煤灰替代水泥；(4)水泥缓凝剂应用，但因缓凝导致早期及后期强度低，适得其反。
归结而言，上述技术措施还不能彻底实现替代冷却水管布设的温控措施。大体积混凝土内部的温升由混凝土浇筑温度、水泥水化热引起的绝热温升和混凝土的散热速率3部分决定，其中绝热温升是主要因素。因此，降低混凝土的浇筑温度、减少水泥水化热聚集、降低水化热温峰、减小混凝土结构内外温度梯度是抑制混凝土产生温度裂缝的主要措施。
发明内容
本发明的目的是检验评价一种掺入水化热抑制剂的低水化热混凝土在大体积工程的可用性，以使得该新型低水化热混凝土广泛应用于大体积混凝土结构中，继而作为一种更加均衡大体积混凝土内温度，减小温度梯度应力，消除温度裂缝风险的新型温控技术方法，实现一种可以代替传统布设冷却水管的新型温控方式；为此，提供了一种新的水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法。
本发明是这样实现的：
一种水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法，包括以下步骤：
(1)测试掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数，初步验证水化热抑制剂具有正面效果以及选定合适水化热抑制剂的掺量范围值；
(2)测试低温升大体积混凝土的热工参数及综合性能，验证该低温升大体积混凝土满足相关规范中绝热温升不大于50℃的要求；
(3)建立低温升大体积混凝土应力应变模型，通过模型预估计算该种混凝土在大体积结构中的绝热温升、温峰出现时刻、温度应力参数，验证掺入水化热抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案的效果；
(4)大体积混凝土缩尺试验验证，即采用缩尺混凝土试验块验证有限元模型的准确性。
本发明进一步说明，步骤(1)中所述热工参数包括水化放热速率和水化放热总量，所述力学参数包括抗压强度和抗折强度；步骤(1)的测试内容具体为：
(101)准备若干份掺入葡萄糖酸钠和不同掺量水化热抑制剂的水泥基胶凝材料；
(102)通过Toni CAL TRIO差热式水化热绝热测试仪测试步骤(101)中准备好的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数，并分别绘制对应的水化放热速率时间曲线图、水化放热总量时间曲线图、抗压强度曲线图、抗折强度曲线图；
(103)通过分析步骤(102)的四个曲线图，初步验证水化热抑制剂的正面效果以及选定合适水化热抑制剂的掺量范围值。
本发明进一步说明，步骤(2)具体为：对低温升大体积混凝土配合比设计及热工参数进行相关试验，对低温升大体积混凝土配合比设计及水化热抑制剂作用效能检验；包括：
(201)首先配制低温升大体积混凝土，采用高掺入粉煤灰和水化热抑制剂；根据掺入不同粉煤灰掺量的强度和温度曲线，确定粉煤灰的合理掺量；选定粉煤灰掺量，掺入不同掺量水化热抑制剂的配合比；
(202)记录步骤(201)中相应配合比混凝土的出机坍落度、1小时坍落度、初凝时间、终凝时间、3d水化热和7d水化热；同时，进行混凝土力学及物理热学参数试验，获取试验结果，包括混凝土强度值、混凝土热学参数值、大体积混凝土自收缩参数值和弹性模量值；
(203)混凝土绝热温升根据《大体积混凝土施工标准》(GB 50496-2018)附录B“B.1混凝土绝热温升”进行计算，公式如下：
Figure GDA0004178916590000021
其中，Tα---混凝土最终绝热温升(℃)；W---每立方米混凝土胶凝材料用量(kg/m3)；Q---胶凝材料水化热总量(kJ/kg)；ρ---混凝土质量密度(kg/m3)；C---混凝土比热容(kJ/(kg℃))；Tt---龄期t时的混凝土绝热温升(℃)；m---系数(d-1)，与水泥品种比表面积浇筑温度因素有关，一般可取0.3-0.5d-1；t---混凝土龄期(d)；
通过以上公式结合7d水化热曲线，计算得混凝土不同龄期下的绝热温升，验证该低温升大体积混凝土满足相关规范中绝热温升不大于50℃的要求。
本发明进一步说明，步骤(3)包括：
(301)选取模型参数，包括构件尺寸、约束条件、分层分块、低温升大体积混凝土配合比、模拟部位；
(302)确定低温升大体积混凝土浇筑边界条件，包括入模温度、环境温度、养护措施、冷却水布设、散热系数；
(303)在步骤(301)和(302)的设定条件下，仿真计算大体积混凝土内部最高温度及最大内表温差，且生成大体积混凝土内部最高温度包络图；
(304)在步骤(301)和(302)的设定条件下，仿真计算大体积混凝土特定龄期温度应力，且生成大体积混凝土各龄期应力场分布图；
(305)分析步骤(303)和(304)的计算结果，验证掺入水化热抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案的效果。
本发明进一步说明，步骤(4)包括：
(401)确定缩尺大体积混凝土配合比及边界条件；
为测试水泥水化热抑制剂用于大体积混凝土降低和延迟温峰的作用效果，通过两个1.2×1.2×1试验块温度及强度进行监测，并评价与分析；
(402)在试验块上布设温度传感器件；
(403)依托有限元模型计算上述边界条件下混凝土的温度时程曲线，得出混凝土温升数据；
(404)缩尺大体积混凝土实体监测数据分析，得出水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价结论。
本发明的优点：
本发明通过对低温升大体积混凝土配合比设计及水化热抑制剂作用效能有效检验，验证了掺入水化热抑制剂的混凝土在大体积工程的可用性，以使得该新型低水化热混凝土广泛应用于大体积混凝土结构中，继而作为一种更加均衡大体积混凝土内温度，减小温度梯度应力，消除温度裂缝风险的新型温控技术方法，实现一种可以代替传统布设冷却水管的新型温控方式。
附图说明
图1是水化放热速率曲线图。
图2是水化放热总量曲线图。
图3是28d抗压强度曲线图。
图4是28d抗折强度曲线图。
图5是粉煤灰掺量为40％时水化时间与温度曲线图。
图6是粉煤灰掺量为45％时水化时间与温度曲线图。
图7是7d水化热曲线图(热活性微量热仪)。
图8是锚块1/4大体积混凝土网格剖分图(附带1m基岩约束)。
图9是锚块第一层混凝土内部最高温度包络图(单位：℃)。
图10是锚块第一层混凝土典型点温度时程曲线图。
图11是锚块第一层温度应力场(7d)分布图。
图12是锚块第一层温度应力场(10d)分布图。
图13是锚块第一层温度应力场(14d)分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法，包括以下步骤：
(1)测试掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数，初步验证水化热抑制剂具有正面效果以及选定合适水化热抑制剂的掺量范围值；
(2)测试低温升大体积混凝土的热工参数及综合性能，验证该低温升大体积混凝土满足相关规范中绝热温升不大于50℃的要求；
(3)建立低温升大体积混凝土应力应变模型，通过模型预估计算该种混凝土在大体积结构中的绝热温升、温峰出现时刻、温度应力参数，验证掺入水化热抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案的效果；
(4)大体积混凝土缩尺试验验证，即采用缩尺混凝土试验块验证有限元模型的准确性。
上述评价方法具体实施例为：
1.掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料热工参数的测试
通过TONY或微量热测试仪，分别测试不同掺量的葡萄糖酸钠、A组分、B组分和C组分对水泥基胶凝材料3d、7d、14d的水化放热速率和水化放热总量的影响，并绘制水化放热速率时间曲线、水化放热总量时间曲线，见图1和图2。
从图1和图2可知，常用缓凝型减水剂(葡萄糖酸钠、糖类)，仅推迟水化放热峰值的出现，不改变混凝土的水化放热峰值。因此缓凝减水剂仅是延缓了混凝土的凝结时间，但对早期放热量和温升控制不起关键作用。一旦缓凝失效，混凝土温度迅速上升，绝热温升剧增，增大温度应力。然而，以A组分、B组分和C组分为代表的水化抑制材料，可有效阻碍混凝土水化反应进程，显著推迟水化放热峰值的出现，削减水化放热峰值，降低早期放热总量(约降低40％～50％)，从根本上降低混凝土水化温升，减小温度应力。
2.掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料力学参数的测试
水化热抑制剂如同缓凝剂一样，会显著降低混凝土的早期强度(3d和7d)，但是，适量掺量对混凝土28d的抗压强度和抗折强度有增强作用，28d抗压强度曲线见图3、28d抗折强度曲线见图4。
由图3和图4可知，随水化热抑制剂掺量的增加，混凝土28d抗压强度和抗折强度均呈先增大后减小趋势；掺量小于0.15％时，28d抗压强度和抗折强度均大于空白试样，掺量在0.10％～0.15％时各项强度最高。相比之下，B组分超量掺入后对混凝土各项强度降低最大，当掺量达到0.25％时，28d抗压强度降低了17.9％，抗折强度降低了20.7％。
可见，掺适量抑制材料对混凝土28d抗压强度和抗折强度均有提高作用，但B组分不宜超掺，否则对混凝土早期强度增长产生不利影响。因此，本项目可采用A组分、C组分的复合水化抑制材料，其具有削减水化放热峰和延迟混凝土水化硬化时间的双重功能。
3.测试低温升大体积混凝土的热工参数及综合性能
课题组对低温升大体积混凝土配合比设计及热工参数进行相关试验，对低温升大体积混凝土配合比设计及水化热抑制剂作用效能检验，首先配制低温升大体积混凝土，采用高掺入粉煤灰(胶凝材料质量30～40％)和引入水化热抑制剂的技术手段，实现降低温度峰值和延长水化作用时间的控温效果，进而代替传统布设水管冷却方案。
(1)掺入不同粉煤灰掺量的强度和温度曲线，确定合理粉煤灰掺量，见表1；通过粉煤灰掺量为35％、40％、45％的降温曲线发现，粉煤灰掺量40％时，强度增长趋势、水化抑制效果和自收缩趋势最佳，如图5和图6所示。
表1不同掺入量粉煤的强度增长趋势
Figure GDA0004178916590000051
选用粉煤灰掺量为40％时，掺入不同型号水化热抑制剂的配合比(表2)及水化热曲线见图7。
表2掺入不同型号水化热抑制剂的配合比
Figure GDA0004178916590000061
(2)配合比选定及试验
考虑锚碇大体积带模板养护周期基本为7天左右及粉煤灰、抑制剂控温效果，初步选用粉煤灰掺入量为40％，70H型抑制剂作为锚碇大体积混凝土配合比。该配合比出机坍落度215mm，1小时坍落度200mm；初凝时间，40h30min，终凝时间49h50min；3d水化热0J/g，7d水化热95.7J/g(图7)。
混凝土设计强度等级为C30，配合比见表3，混凝土力学及物理热学参数根据试验结果，见表4至表7。
表3混凝土配合比(kg/m3)
Figure GDA0004178916590000062
表4混凝土强度(70H水化热抑制剂)
3d 7d 14d 28d 60d 粉煤灰掺量
- 12.8MPa 23.7MPa 33.7MPa 44.2MPa 40％
表5混凝土热学参数
线膨胀系数1/T 导温系数(m2/h) 导热系数(kcal/m.h.℃)
1×10-5 0.068 2.3
表6大体积混凝土自收缩(×10-6)μm
Figure GDA0004178916590000063
表7弹性模量(×103MPa)
龄期(d) 3d 7d 14d 28d 60d
C30锚碇 - 18.2 27.6 30.1 31.7
(3)混凝土绝热温升根据《大体积混凝土施工标准》(GB 50496-2018)附录B“B.1混凝土绝热温升”进行计算，公式如下：
Figure GDA0004178916590000071
其中，Tα---混凝土最终绝热温升(℃)；W---每立方米混凝土胶凝材料用量(kg/m3)；Q---胶凝材料水化热总量(kJ/kg)；ρ---混凝土质量密度(kg/m3)；C---混凝土比热容(kJ/(kg℃))；Tt---龄期t时的混凝土绝热温升(℃)；m---系数(d-1)，与水泥品种比表面积浇筑温度因素有关，一般可取0.3-0.5d-1；t---混凝土龄期(d)；
通过以上公式结合7d水化热曲线，计算得混凝土不同龄期下的绝热升温如表8所示，10d龄期下的混凝土绝热温升为38.08℃。满足相关规范绝热温升不大于50℃的要求。
表8混凝土不同龄期的绝热温升
Figure GDA0004178916590000072
/>
Figure GDA0004178916590000081
/>
Figure GDA0004178916590000091
4.仿真计算模拟研究
(1)模型参数
选取新田长江大桥南侧锚块第一层为典型代表进行仿真计算。
构件尺寸：底部16×18m，顶部20×20m，高度4m。
约束条件：仿真计算取为1m厚地基约束，其等效强度按C15混凝土。
分层分块：4m一次浇筑。
低温升大体积混凝土配合比：胶凝材料350kg/m3，粉煤灰掺量40％，水化热抑制剂70H(5d拆模)，见表9。
表9低温升大体积混凝土配合比
抑制剂类型 强度等级 水泥 粉煤灰 砂 碎石 水 减水剂 抑制剂
70H-拆模5d C30 210 140 794 1096 160 1％ 0.36％
模拟部位：取锚块第一层1/4混凝土进行温度应力计算，计算模型网格剖分图见图8。
(2)建立边界条件
锚块第一层大体积混凝土浇筑边界条件见表10所示。
表10大体积混凝土边界条件
Figure GDA0004178916590000092
(3)散热系数：等效散热系数根据《大体积混凝土温度应力与温度控制(第2版)》(朱伯芳著，中国电力工业出版社，2012年)3.3节“边界条件的近似处理”进行计算。混凝土通过保温层对空气进行散热的等效放热系数βs由一下公式计算：
Figure GDA0004178916590000101
施工取风速为4m/s，光滑表面在空气中的放热系数β＝76.7kJ/(m2·h·℃)。模板按钢模考虑，导热系数λ＝163.29kJ/(m·h·℃)，求得βs＝76.5kJ/(m2·h·℃)。
粗糙表面在空气中的放热系数β＝82.2kJ/(m2·h·℃)，顶面覆盖棉被，考虑到与模板的贴合程度，有效厚度按2cm考虑，导热系数取为石棉被导热系数λ＝0.37×3.6kJ/(m·h·℃)＝1.33kJ/(m·h·℃)，求得βs＝36.7kJ/(m2·h·℃)。
(4)不布设冷却水管。
(5)环境温度：最低温8℃，最高温15℃。
5.仿真计算结果
(1)温度计算结果
在以上设定条件下，锚块第一层大体积混凝土内部最高温度及最大内表温差计算结果见表11，温峰出现在第10d，符合规范规程所确定最高温度≤75℃的控制标准，最大内表温差符合：最大内表温差≤25℃的控制标准。
表11温度计算结果
Figure GDA0004178916590000102
锚块第一层混凝土内部最高温度包络图见图9。可见混凝土内部温度最高，表面温度较低，温度控制的核心为“外保内散”。
选取锚块第一层中心的N：4303点和侧面的N：2207点，得到温度时程曲线见图10。前3天混凝土中掺入水化热抑制剂导致水泥尚未开始水化，水化热温升极小，内部温度最高点出现在第10天，温峰后内部和表面温度降温较块，内表温差持续增大，最大内表温差出现于13d左右。
(2)应力计算结果
在以上设定条件下，锚块第一层大体积混凝土特定龄期温度应力计算结果见表12。可以看出，锚块混凝土第一层各龄期最小抗裂安全系数为1.4(≥1.4)，抗裂安全系数符合规程规定的定应力控制标准。
表12锚块第一层温度应力计算结果
Figure GDA0004178916590000103
Figure GDA0004178916590000111
锚块第一层混凝土各龄期应力场分布见图11、图12、图13。由于混凝土前3d基本上没有水化升温，也不存在温差应力，7d后开始才逐渐水化。7d～10d处于早期膨胀，7d～10d应力发展较快，集中于构件上表面；后期混凝土收缩，10d后有部分应力向构件内部转移并逐渐发展。
(3)计算结果分析及建议
在未布设冷却水管的情况下，混凝土内部最高温度及内表温差通过《大体积混凝土温度测控技术规范》(GB/T 51028-2015)规程计算和有限元模拟推算，二者里表温升相差0.5℃，最高温度相差0.2℃。温控结果满足规范规程所制定的温度评价标准；混凝土各龄期安全系数，满足规范的应力评价标准。验证了有限元模型的可靠性。通过温控结果掺入抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案与布设冷却水管控温措施效果是相当的，且该方案更为经济、实用。
6.缩尺大体积混凝土试验块验证
(1)缩尺大体积混凝土配合比及边界条件
为测试水泥水化热抑制剂用于大体积混凝土降低和延迟温峰的作用效果，通过两个1.2×1.2×1试验块温度及强度进行监测，并评价与分析。选用的配合比如表13所示。选用70H水化热抑制剂，主要考虑个别大体积部位的拆模时间不宜超过3d的现实情况。温度传感器布设及边界条件同上。
表13缩尺大体积混凝土配合比(kg/m3)
Figure GDA0004178916590000112
表14缩尺大体积混凝土边界条件
Figure GDA0004178916590000113
(2)依托有限模型计算上述边界条件下混凝土的温度时程曲线，得出结论：
A)空白组温度峰值出现在32小时左右，温度上升速率高达1.2℃/h，温峰值33.4℃，里表温差峰值7.5℃；
B)抑制剂组试验块在76h达到温度峰值27.4，较空白组推迟了至少34h，温度上升速率高达0.5℃/h，里表最大温差4.4℃。
(3)缩尺混凝土实体监测数据分析与分析
空白混凝土浇筑时天气温度11℃，经测试混凝土入模温度13℃。通过浇筑3d的温升来看，空白组混凝土中心处24h(也即2020.3.30日12时前后)的温度为32.2℃，温升为19.2℃。经监测，在3月30日20:10温升达到峰值为20.4℃，温度峰值为33.4℃，历时32个小时。此后以0.13℃/h的速率，缓慢下降。
掺入抑制剂混凝土浇筑时天气温度11℃，经测试混凝土入模温度13℃。抑制剂混凝土浇筑10h内，温度0.08℃/h速率缓慢增长；浇筑12h后，温度上升略有增速。4月1日14:00时中心处温度23.6℃，仍未达到峰值。
通过对比发现水化热抑制剂能延缓水泥水合反应，推迟温峰时间和降低温峰的作用，可降低混凝土内部因温差产生的约束变形应力。
中心温度与时间关系显示：空白组试块中心温度峰值为33.4℃，温峰出现在3月30日20:10分(32h)，此时掺入抑制剂试验块的中心温度为18℃，二者温差15.4℃。此后空白组试块温度开始下降，掺入抑制剂混凝土试验块温度继续上升，截至4月1日15:00(76小时)出现温峰值27.4℃，温峰持续3小时。比较发现，40H抑制剂推迟温峰34小时，降低温峰值6℃。
空白组试验块在3月31日08:50分里表温差达到7.5℃的峰值，历时21个小时。抑制剂混凝土试验块浇筑至今，里表温差增幅缓慢，整体呈现増势，至2020.04.01日15：12分，里表温差为4.9℃。
温升与时间关系曲线：采用两个对比试验块的中心处测点温度进行观测，测试结果表明：(1)空白组试验块温度上升持续了32个小时达到了温峰值，此阶段的升温速率为0.6℃/h，最大温升20.4℃。(2)抑制剂组试验块中心温升持续了76H后达到峰值，最大温升14.4℃。
(3)抑制剂降低温升6℃。
与试验块浇筑同步，成型了150×150×150的立方体抗压试件，抗压强度试件与试验块采用同条件养生。抗压试件拆模并立即进行了抗压强度测试，48h、72h、7d龄期测试结果如下：空白组试件强度分别为7.7MPa、10.3MPa，24.2MPa，抑制剂组试件强度分别为3.3MPa、5.5MPa，18.8MPa。根据以往经验估测了试件14d和28d的强度结果：空白试件7d强度为24.4MPa，14d抗压强度为28.5MPa、28d强度37.0MPa；抑制剂组试件7d强度20.7MPa，14d强度25.8MPa,28d强度36.0MPa。通过比较发现，抑制剂组混凝土抗压强度与空白组相差不大，从温度应力角度来讲，抑制机组的安全系较高。
7.结论
(1)通过两个1.2×1.2方的大体积温度试验块温度与时间关系的对比发现：空白组温度峰值出现在32小时左右，温度上升速率高达1.2℃/h，温峰值33.4℃，里表温差峰值7.5℃；抑制剂组试验块在76h达到温度峰值27.4，较空白组推迟了至少34h，，里表最大温差4.4℃。上述数据表明，抑制剂对大体积混凝土试验块具有延迟温峰到来、降低温峰值和减小里表温差的作用效果。
(2)通过同条件养生试件测试结果对比发现：空白组试件48h强度7.7MPa，72h强度10.3MPa，抑制剂组48h强度3.3MPa、72h强度5.5MPa。抑制剂的加入延缓了早期强度的提高，抑制剂试验块72h强度大于3.5MPa，不应该响拆模处理。通过比较发现，抑制剂组混凝土抗压强度与空白组相差不大，而温度峰值和里表温差均大幅低于空白组混凝土，从温度应力与极限承载强度比值来看，抑制机组的安全系数较高。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)测试掺入水化热抑制剂的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数，初步验证水化热抑制剂具有正面效果以及选定合适水化热抑制剂的掺量范围值；
所述热工参数包括水化放热速率和水化放热总量，所述力学参数包括抗压强度和抗折强度；步骤(1)的测试内容具体为：
(101)准备若干份掺入葡萄糖酸钠和不同掺量水化热抑制剂的水泥基胶凝材料；
(102)通过Toni CAL TRIO差热式水化热绝热测试仪测试步骤(101)中准备好的水泥基胶凝材料的热工参数和力学参数，并分别绘制对应的水化放热速率时间曲线图、水化放热总量时间曲线图、抗压强度曲线图、抗折强度曲线图；
(103)通过分析步骤(102)的四个曲线图，初步验证水化热抑制剂的正面效果以及选定合适水化热抑制剂的掺量范围值；
(2)测试低温升大体积混凝土的热工参数及综合性能，验证该低温升大体积混凝土满足绝热温升不大于50℃的要求；
(3)建立低温升大体积混凝土应力应变模型，通过模型预估计算该种混凝土在大体积结构中的绝热温升、温峰出现时刻、温度应力参数，验证掺入水化热抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案的效果；具体为：
(301)选取模型参数，包括构件尺寸、约束条件、分层分块、低温升大体积混凝土配合比、模拟部位；
(302)确定低温升大体积混凝土浇筑边界条件，包括入模温度、环境温度、养护措施、冷却水布设、散热系数；
(303)在步骤(301)和(302)的设定条件下，仿真计算大体积混凝土内部最高温度及最大内表温差，且生成大体积混凝土内部最高温度包络图；
(304)在步骤(301)和(302)的设定条件下，仿真计算大体积混凝土特定龄期温度应力，且生成大体积混凝土各龄期应力场分布图；
(305)分析步骤(303)和(304)的计算结果，验证掺入水化热抑制剂和大掺量粉煤灰的温控方案的效果；
(4)大体积混凝土缩尺试验验证，即采用缩尺混凝土试验块验证有限元模型的准确性；具体为：
(401)确定缩尺大体积混凝土配合比及边界条件；
为测试水泥水化热抑制剂用于大体积混凝土降低和延迟温峰的作用效果，通过两个1.2×1.2×1试验块温度及强度进行监测，并评价与分析；
(402)在试验块上布设温度传感器件；
(403)依托有限元模型计算上述边界条件下混凝土的温度时程曲线，得出混凝土温升数据；
(404)缩尺大体积混凝土实体监测数据分析，得出水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价结论。
2.根据权利要求1所述的水泥水化热抑制混凝土在大体积结构工程可用性评价方法，其特征在于，步骤(2)具体为：对低温升大体积混凝土配合比设计及热工参数进行相关试验，对低温升大体积混凝土配合比设计及水化热抑制剂作用效能检验；包括：
(201)首先配制低温升大体积混凝土，采用高掺入粉煤灰和水化热抑制剂；根据掺入不同粉煤灰掺量的强度和温度曲线，确定粉煤灰的合理掺量；选定粉煤灰掺量，掺入不同掺量水化热抑制剂的配合比；
(202)记录步骤(201)中相应配合比混凝土的出机坍落度、1小时坍落度、初凝时间、终凝时间、3d水化热和7d水化热；同时，进行混凝土力学及物理热学参数试验，获取试验结果，包括混凝土强度值、混凝土热学参数值、大体积混凝土自收缩参数值和弹性模量值；
(203)混凝土绝热温升根据《大体积混凝土施工标准》(GB 50496-2018)附录B“B.1混凝土绝热温升”进行计算，公式如下：
Figure FDA0004178916580000021
其中，W---每立方米混凝土胶凝材料用量(kg/m3)；Q---胶凝材料水化热总量(kJ/kg)；ρ---混凝土质量密度(kg/m3)；C---混凝土比热容(kJ/(kg℃))；Tt---龄期t时的混凝土绝热温升(℃)；m---系数(d-1)，与水泥品种比表面积浇筑温度因素有关，可取0.3-0.5d-1；t---混凝土龄期(d)；
通过以上公式结合7d水化热曲线，计算得混凝土不同龄期下的绝热温升，验证该低温升大体积混凝土满足绝热温升不大于50℃的要求。
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