不同养护时间对混凝土温度和应力的影响

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发布时间：2021-09-06

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不同养护时间对混凝土温度和应力的影响
马跃先，李政鹏，曲晓宁，边永欢
(郑州大学水利与环境学院，河南郑州450002)
摘要：针对混凝土表面养护问题，运用有限元分析软件，结合实例对比计算不同养护时间对某闸墩底板混凝土温度场、
应力场的影响。结果表明：该工程混凝土养护时间为7 d时可以达到较好效果。选取合适的养护时间不仅可以降低其
早期内外温差和表面温度应力，避免温度裂缝的出现，还可以节约成本，加快施工进度。
关键词：混凝土；养护时间；内外温差；温度应力；裂缝
中图分类号：TV742 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2012．05．033
Influence of Diferent Curing Time to the Concrete Temperature and Stress
MA Yue—xian，LI Zheng—peng，QU Xiao—ning，BIAN Yong—huan
(College of Water Conservancy＆Environmental Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450002，China)
Abstract：For the issue of concrete surface curing，the finite element analysis software was used and the influence of different curing time to the
concrete temperature and stress with the actual example was calculated．The results show that the concrete can achieve good results when the curing
time is 7 days．Selecting a appropriate curing time can not only reduce the early inner—outer temperature difference and surface thermal stress to a—
void the emergence of temperature cracks，but also save costs and speed up the construction schedule．
Key words：concrete；curing time；inner—outer temperature difference；thermal stress；crack
水闸体积较大，结构形式复杂，而冬季环境温度较低，冬季
施工易因混凝土内外温差过大而产生温度裂缝。温度控制常
用的方法为混凝土表面养护保温，表面养护保温可以减少外界
环境温度变化对大体积混凝土的影响。田振华等⋯模拟了温
度骤降对大体积混凝土表面温度应力的影响，马跃峰等阐述
了不同表面保温措施对闸墩混凝土温度和应力的影响。关于
混凝土表面养护时间对其温度场、应力场影响的研究较少，而
合适的养护时间可以降低混凝土内外温度梯度，减小温度应
力，避免裂缝出现，保证混凝土结构安全。笔者运用ANSYS有
限元分析软件模拟混凝土的表面养护，分析了不同养护时间对
其温度场、应力场的影响。
1 计算理论
运用ANSYS有限元分析软件建模计算混凝土内部的温度
场，其实质是热传导方程在特定初始条件及边界条件下的求
解。采用三维瞬态温度场热传导方程 J：
OT
—aJ—r = a (l、—窘a +—雾a v + —a )+ oao (、 1 )J
式中：为温度；0为绝热温升；。为导温系数； r为时间。
初始条件为T( ，Y，Z，0)=To( ，y，z)，为初始温度。边
界条件分为边界上温度函数已知，边界上热流密度已知，假定
经过表面的热流量与表面温度和气温之差成正比。当两
种固体(混凝土与基岩)接触良好时，接触面上温度和热流量都
是连续的。
根据实际情况选定边界条件，计算温度应力时，混凝土各
部分温度变化产生的线应变为O／(T—To)( 为热膨胀系数，
为弹性体内任一点的温度值，为初始温度值)。物体热膨胀
只产生线应变，剪应变为0。计算应力时，首先求出由热变形引
起的初应变s。，并求得相应初应变引起的等效节点荷载P。(温
度荷载)，然后求出因温度变形而引起的节点位移，由节点位移
可求出温度应力。
混凝土浇筑完成后采用表面覆盖保温材料进行养护，但一
般保温材料的性能与混凝土热力学性质等差异较大，直接用热
传导方程计算温度场往往得不到合理的结果。因此笔者采
用等效放热系数法考虑保温材料的作用，等效表面放热系数
[31为
式中：口为保温材料在空气中的放热系数；h 为保温材料的厚
度；A 为保温材料的导热系数。
收稿日期：2011—11-03
作者简介：马跃先(1957一)，男，河南南阳人，教授，主要从事水电站优化运行
研究工作。
通讯作者：李政鹏(1988一)，男，河南南阳人，硕士研究生，研究方向为大体积
混凝土温度控制。
E—mail：lizhengpeng88@ 163．con