多因素影响下混凝土绝热温升计算模型研究

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发布时间：2021-09-11

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多因素影响下混凝土绝热温升计算模型研究
刘方琼，杜应吉，赵永兴
(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)
摘要：混凝土绝热温升与混凝土的龄期、水胶比、粉煤灰掺量和温度等多种因素有关，目前缺乏综合考虑这些
影响因素的混凝土绝热温升计算模型。通过对不同水胶比、粉煤灰掺量和入模温度条件下的混凝土开展绝热
温升试验，分析了诸因素对混凝土绝热温升和温升速率的影响，提出了新的计算模型，并确定了特征参数及验
证了模型的准确性。结果表明，新模型能采用统一的函数来描述不同配合比和温度历程下的混凝土绝热温升
过程，且与混凝土绝热温升试验的实测数据吻合较好，可以较精确地预测混凝土结构温度变化，具有一定的实
用价值。
关键词：绝热温升；温升速率；公式拟合；混凝土
中图法分类号：TV431 文献标志码：A DoI：10．16232／j．enki．1001～4179．2016．07．021
混凝土是一种热的不良导体，在自然传热条件下，
水泥等胶凝材料水化硬化时产生的水化热难以散发到
环境中，使混凝土内部的温度先迅速升高然后降低，这
种温度变化在其内部会产生温度应力，使混凝土结构
中产生温度裂缝。温度裂缝影响建筑物的使用功能，
甚至会导致结构破坏。因此有必要研究混凝土绝热温
升，以便能够预测混凝土的温度变化情况，及时采取温
控措施减少裂缝及结构温度应力的产生。
混凝土绝热温升是衡量混凝土本身放热能力的根
本依据，影响混凝土中胶凝材料水化反应及其放热特
性的因素很多，有胶凝材料的品种和用量、外加剂品
种、水胶比、反应起始温度、混凝土体积、环境条件
等⋯ 。国内外众多混凝土绝热温升公式中，最早提出
的指数型、双曲型及复合指数型计算公式只考虑龄期
对混凝土温升的影响；朱伯芳在2003年提出考虑温
度影响的绝热温升表达式，温度越高，水泥水化反
应越快；2007年谢丽和吴胜兴考虑水灰比的影响，
得出水灰比越小，混凝土水化温升达到的峰值越高的
结论；2014年陈川等提出的计算模型同时考虑水灰比
及水化程度对水化放热模型的影响；2015年陈嘉健
等针对粉煤灰混凝土，利用热补偿法推导出包含水胶
比的绝热温升经验公式。，得出水胶比影响水泥和粉
煤灰的水化反应程度。水胶比和粉煤灰掺量影响胶凝
材料的水化反应速率和程度，水泥水化后会产生碱
性成分Ca(OH) ，Ca(OH)：与粉煤灰的活性成分氧化
硅和活性氧化铝再次反应，使绝热温升反应变得更复
杂。因此，本文在前人研究成果的基础上，提出了综合
考虑龄期、水胶比、粉煤灰掺量和温度等多因素的混凝
土绝热温升计算模型，以期更全面地描述混凝土的绝
热温升变化过程，更准确地预测工程实际条件下混凝
土结构的温度。
1 仪器设备和试验方法
1．1 试验原材料
试验采用的水泥为青海新能商贸有限公司生产的
“昆仑山”牌P．042．5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为青海
富高科技工程设备有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰，粗细
骨料均采用青海某料场生产的砂石料，砂的细度模数