一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統及方法
1.本發明屬于建筑工程領域，具體涉及一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統及方法。
背景技術：
2.混凝土作為一種建筑材料廣泛應用于各類建筑結構中。在大型混凝土結構中，如大跨度橋梁、大型堤壩等，隨著建筑結構的大型化，其各部件的尺寸也在相應的不斷增加，所需澆筑的混凝土量也逐漸增多。但是，在混凝土的凝結硬化過程中會釋放大量的熱量，導致大體積混凝土結構中心溫度遠大于邊界處溫度，若不采取合理的散熱措施，當結構內表溫差超過25℃時會產生混凝土表面裂縫，影響混凝土結構的耐久性。
3.現有技術中，工程技術人員為了解決溫度拉應力引起的開裂問題，會借助溫度場的數值計算深入探究大體積混凝土結構內部的溫度發展過程及應力產生規律，從而為施工中預防溫度裂縫的產生提供有效的溫控措施。在進行溫度場的數值計算時，一般根據經驗來確定熱源函數以及邊界條件等參數，采用有限元軟件來模擬混凝土澆筑產生水化熱的全過程，然后計算得出相應的溫度場和應力場。但是，通過有限元模型計算的結果與實測值有較大差別，數據不夠準確從而無法準確地指導現場施工，也無法有效地提高混凝土的溫度耐久性。
技術實現要素：
4.有鑒于此，本發明實施例提供一種場大體積混凝土水化熱溫度預測系統及方法，提高現場水化熱溫度預測的準確性以指導施工。
5.為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：
6.第一方面，本發明實施例提供了一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統，包括絕熱溫升曲線采集模塊、放熱量計算模塊、水化反應速率計算模塊、熱源函數修正模塊、導熱系數修正模塊、邊界條件確定模塊及混凝土水化熱溫度預測模塊；其中，
7.所述絕熱溫升曲線采集模塊用于采集當前配比條件下混凝土的絕熱溫升曲線；
8.所述放熱量計算模塊用于根據絕熱溫升曲線生成放熱曲線，并計算水化反應過程的放熱量；
9.所述水化反應速率計算模塊用于根據絕熱溫升曲線及放熱量計算水化反應過程中四個階段的水化反應速率，得到水化反應速率模型；
10.所述熱源函數修正模塊用于根據水化反應速率模型對熱源函數進行修正，得到修正的水化熱源函數模型；
11.所述導熱系數標定模塊用于在實驗室條件下實時修正水泥漿體導熱系數，構建水泥漿體導熱系數時變模型；
12.所述邊界條件確定模塊用于根據現場狀態確定熱交換邊界條件參數；
13.所述水化熱溫度預測模塊用于根據修正的水化熱源函數模型及水泥漿體導熱系
數時變模型，基于有限元模型建立水化熱仿真模型，并根據所確定的熱交換邊界條件及水化熱仿真模型預測混凝土水化熱溫度。
14.上述方案中，所述絕熱溫升曲線采集模塊包括反應盒、隔熱材料、排氣裝置、溫度傳感器及溫升曲線生成儀；其中，
15.所述的反應盒用于放置被測試的試件；
16.所述隔熱材料填充于反應盒內的環形空間內，用于降低反應盒內熱量的散失；
17.所述排氣裝置由兩個抽氣式排氣裝置組成，對稱布置于反應盒外壁，用于試驗前排除珠光砂內部的空氣，降低熱量的喪失；
18.所述溫度傳感器為微型電子埋入式溫度傳感器，測試精度為0.1℃；沿反應盒直徑方向在盒內的待測試樣品中對稱布置五個溫度傳感器，用于測定水泥漿體體系溫度的變化；
19.所述溫升曲線生成儀用于采集溫度傳感器在水化過程中不同時間點所測定的溫度值，并生成絕熱溫升曲線。
20.上述方案中，所述反應盒由外壁、內壁、頂部隔熱層和頂部密封層四個部分組成，內壁和外壁為纖維-樹脂混合材料，頂部隔熱層材料為纖維材料，頂部密封層為普通樹脂材料，密封側內層設置有螺紋構造，能與容器壁緊密貼合；反應盒呈圓環狀，外部直徑為100-500mm，內部直徑為50-200mm，高70-300mm；優選地，外部直徑為300mmm，內部直徑為100mm，高150mm。
21.上述方案中，所述隔熱材料導熱系數在0.022～0.025(w/(m.k))之間，粒徑小于1.2mm。優選地，采用珠光砂。
22.上述方案中，所述放熱量計算模塊進一步用于：
23.根據熱量與溫度之間的換算關系計算放熱曲線，換算公式如式(1)所示
24.q
t
＝c
p
(t
t-t0)+k∑f
??????????????????
(1)
25.式(1)中，q
t
表示齡期為t時水泥水化過程的總熱量，j；c
p
表示總熱容量，j/℃；t
t
表示齡期為t時的水泥漿體溫度，℃；t0表示水泥漿體的初始溫度，℃；f表示恒溫線和水泥漿體溫度曲線間的面積，h/℃；k表示散熱常數，j/(h
·
℃)，且：
[0026][0027]
式(2)中，w表示加水質量，g；c表示溫度傳感器的熱容量，j/℃；θ1表示試驗開始后6h讀取的溫度傳感器溫度，℃；θ2表示試驗開始后44h讀取的溫度傳感器溫度，℃；δt表示θ1到θ2的時間差，優選為38h；
[0028]cp
＝[cc×
(m
c-m)]+m
×c水
+c
???????????
(3)
[0029]
式(3)中，cc表示水泥凈漿的比熱容，0.84j/℃；c
水
表示水的比熱容，4.1816j/℃；mc表示水泥凈漿的質量，g；m表示水的質量，g；c表示熱量瓶的熱容量，j/℃。
[0030]
上述方案中，所述四個階段，包括誘導期、加速期、減速期和穩定期。
[0031]
上述方案中，水化反應速率模型，其函數表達式如下所示：
[0032][0033]
式(8)中，v表示水化放熱速率，w
水膠
表示水膠比；τ表示齡期。
[0034]
上述方案中，所述熱源函數修正模塊中，水化反應速率和絕熱溫升之間采用雙曲線函數映射關系，函數公式如下式：
[0035][0036]
式(9)中，θ為水泥漿在不同齡期時段的絕熱溫升值，℃；θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；v
τ
為水泥漿在齡期為τ時的水化放熱速率；t為水泥漿絕熱溫升過程結束的時間，單位為天；t0為水泥漿絕熱溫升過程開始的時間，單位為天；
[0037]
將水化反應速率模型v代入式(9)中，得到水泥漿的熱源函數模型如下所示：
[0038][0039]
式(10)中，θ表示水泥漿在齡期為τ時的絕熱溫升值，℃；θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；t表示水泥漿整個絕熱溫升過程持續的時間，d；w
水膠
為表示水泥漿的水膠比。
[0040]
采用下式將水泥水化熱與混凝土絕熱溫升的關系換算為混凝土的水化熱：
[0041][0042]
最終的混凝土熱源函數模型如下所示：
[0043][0044]
式(11)和(12)中，θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；θ
混
為混凝土的最終絕熱溫升值，℃；mc為水泥的用量，kg/m3；m
mix
為混合材的用量，kg/m3；k為折減系數。
[0045]
上述方案中，所述導熱系數的時變模型的函數表達式為一雙折線函數，函數表達式如式(13)所示：
[0046][0047]
式(13)中，λ為混凝土的導熱系數，w/(m
·
k)；t為齡期，d；w
水膠
為水膠比，t為養護溫度，℃；t為齡期，h；w
外
為外摻劑含量。
[0048]
第二方面，本發明實施例還提供了一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測方法，包括如下步驟：
[0049]
步驟s1，采用電替代法對溫度傳感器進行校準，得到溫度傳感器的總熱損失系數α和熱容μ；
[0050]
步驟s2，按實際工程所需的水膠比配置水泥漿體，將配置好的水泥漿體倒入直徑為100mm的模具中，并將模具放置在反應盒的待測試件區域；將五個溫度傳感器從中心向兩側并排埋入水泥漿體中，埋設深度為：6-8cm，埋設間距為：2-3cm，并蓋上頂部隔熱層和頂部密封層；采集水泥漿體水化反應過程中的溫度，直到水化熱反應完全結束，并根據半絕熱法繪制絕熱溫升曲線；
[0051]
步驟s3，根據絕熱溫升曲線生成放熱曲線，并根據放熱曲線計算水泥水化反應過程的放熱量；
[0052]
步驟s4，根據絕熱溫升曲線及放熱量分階段計算水泥水化反應速率，得到水泥水化反應速率模型；
[0053]
步驟s5，水化反應速率模型和絕熱溫升曲線之間采用雙曲線函數映射關系，并將水泥水化熱與混凝土絕熱溫升的關系換算為混凝土的水化熱，對混凝土水化反應熱源函數進行修正，得到修正的混凝土熱源函數模型；
[0054]
步驟s6，在實驗室條件下實時修正水泥漿體導熱系數，構建水泥漿體導熱系數時變模型；
[0055]
步驟s7，根據現場狀態確定熱交換邊界條件參數；
[0056]
步驟s8，根據修正的水化熱源函數模型及水泥漿體導熱系數時變模型，基于有限元模型建立水化熱仿真模型，并根據所確定的熱交換邊界條件及水化熱仿真模型預測混凝
土水化熱溫度。
[0057]
本發明實施例所提供的技術方案具有如下有益效果：
[0058]
(1)所述水化熱溫度預測系統及方法便捷，成本低，可重復利用，操作性強，可用于實際工程現場水泥漿水化熱預測；
[0059]
(2)所述水化熱溫度預測系統及方法能有效減少有限元模擬結果與實際工程情況的誤差，可以更有效、更貼近實際情況的去指導現場工程施工。
[0060]
當然，實施本發明的任一產品或方法并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
附圖說明
[0061]
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0062]
圖1為本發明實施例的現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統結構示意圖；
[0063]
圖2為本發明實施例的預測系統中反應盒俯視圖；
[0064]
圖3為本發明實施例的預測系統中反應盒主視圖；
[0065]
圖4為本發明的預測系統應用于一個實施例中32.5m水泥的絕熱溫升結果對比圖；
[0066]
圖5為本發明的預測系統應用于一個實施例中42.5r水泥的絕熱溫升結果對比圖；
[0067]
圖6為本發明的預測系統應用于一個實施例中52.5r水泥的絕熱溫升結果對比圖；
[0068]
圖7為本發明一個實施例的水化熱仿真模型示意圖；
[0069]
圖8為本發明一個實施例的水化熱預測結果與現有技術的對比圖。
具體實施方式
[0070]
本技術發明人在發現上述問題后，對現有的大體積混凝土水化熱溫度預測方法進行了細致研究。研究發現，大體積混凝土澆筑時的水化熱控制是保證施工質量的一個關鍵性步驟，目前主要通過有限元仿真計算來模擬整個澆筑過程中體系溫度的變化情況，但通過有限元分析得到的模擬數據與實測數據相比，差距較大，需要通過后期調整有限元模型的參數來逼近實測數據，預測不夠準確，無法有效指導施工。如何進行施工現場的大體積混凝土水化熱溫度的準確預測，仍然需要進行深入研究。
[0071]
應注意的是，以上現有技術中的方案所存在的缺陷，均是發明人在經過實踐并仔細研究后得出的結果，因此，上述問題的發現過程以及下文中本發明實施例針對上述問題所提出的解決方案，都應該是發明人在本發明過程中對本發明做出的貢獻。
[0072]
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征也可以相互組合。
[0073]
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。在本發明的描述
中，術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等僅用于區分描述，而不能理解為只是或暗示相對重要性。
[0074]
經過上述深入分析后，本發明實施例提出了一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統及方法，基于半絕熱法，利用水化熱測試裝置及相應程序測試現場實際配合比下混凝土中水泥漿體的絕熱溫升曲線，再通過推導得到修正的熱源函數模型，并結合實驗室標定的水泥水化過程中導熱系數函數時變模型，對有限元分析模型進行修正，使其更加符合實際情況，更貼合實測水化熱數據，提高現場大體積混凝土水化熱預測的準確性。
[0075]
參見圖1，本發明實施例所提供的現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統，包括絕熱溫升曲線采集模塊、放熱量計算模塊、水化反應速率計算模塊、熱源函數修正模塊、導熱系數修正模塊、邊界條件確定模塊及混凝土水化熱溫度預測模塊。
[0076]
其中，所述絕熱溫升曲線采集模塊用于采集當前配比條件下混凝土的絕熱溫升曲線，具體地，所述絕熱溫升曲線采集模塊包括反應盒、隔熱材料、排氣裝置、溫度傳感器及溫升曲線生成儀。
[0077]
如圖2和圖3所示，所述反應盒用于放置被測試的試件，反應盒由外壁、內壁、頂部隔熱層和頂部密封層四個部分組成，內壁和外壁為纖維-樹脂混合材料，頂部隔熱層材料為纖維材料，頂部密封層為普通樹脂材料，密封側內層設置有螺紋構造，能與容器壁緊密貼合。反應盒呈圓環狀，外部直徑為100-500mm，內部直徑為50-200mm，高70-300mm；優選地，外部直徑為300mm，內部直徑為100mm，高150mm。所述反應盒用裝載采集數據的試樣，該反應盒構造合理，輕便，靈活性高；所述絕熱溫升曲線采集模塊與實驗室內精密的儀器設備相比，其測試精度能滿足工程需要，可為工地實際生產提供可靠的數據支撐，防止大體積混凝土出現溫度裂縫。所述隔熱材料填充于反應盒內的環形空間內，用于降低反應盒內熱量的散失；優選地，本實施例中隔熱材料導熱系數在0.022～0.025(w/(m.k))之間，粒徑小于1.2mm；優選地，選用隔熱性能好的珠光砂。所述排氣裝置由兩個抽氣式排氣裝置組成，對稱布置于反應盒外壁，用于試驗前排除珠光砂內部的空氣，降低熱量的喪失；還可以在外壁內側設置一層過濾網，防止抽氣時珠光砂被吸出，與排氣裝置配合使用。所述溫度傳感器為微型電子埋入式溫度傳感器，測試精度為0.1℃；沿反應盒直徑方向在盒內的待測試樣品中對稱布置五個溫度傳感器，用于測定水泥漿體體系溫度的變化。在溫度傳感器布置處設置有與底座相連的圓形鐵皮套筒，外徑為7mm，壁厚0.5mm，可以實現溫度傳感器的循環使用。所述溫升曲線生成儀用于采集溫度傳感器在水化過程中不同時間點所測定的溫度值，并生成絕熱溫升曲線。所述溫升曲線生成儀在生成絕熱溫升曲線時，基于半絕熱法根據所采集的溫度數據繪制絕熱溫升曲線。
[0078]
所述放熱量計算模塊用于根據絕熱溫升曲線生成放熱曲線，并計算水化反應過程的放熱量。所述放熱量的獲得，首先采用電替代法校準溫度傳感器溫度傳感器，得到總熱損失系數α和熱容μ；再通過公式計算獲得水泥漿體的散熱常數k和總熱容c
p
，從而計算放熱量。
[0079]
散熱常數k的計算公式如下：
[0080][0081]
式(2)中，k表示散熱常數，j/(h
·
℃)；w表示加水質量，g；c表示溫度傳感器的熱容
量，j/℃；θ1表示試驗開始后6h讀取的溫度傳感器溫度，℃；θ2表示試驗開始后44h讀取的溫度傳感器溫度，℃；δt表示θ1到θ2的時間差，38h。
[0082]
總熱容量c
p
的測定：
[0083]
試驗時，每只瓶內都按固定配合比來攪拌得到水泥凈漿，得到用水量m后，其計算公式如下式：
[0084]cp
＝[cc×
(m
c-m)]+m
×c水
+c
??????????????????
(3)
[0085]
式(3)中，cc表示水泥凈漿的比熱容，0.84j/℃；c
水
表示水的比熱容，4.1816j/℃；mc表示水泥凈漿的質量,g；m表示水的質量，g；c表示熱量瓶的熱容量，j/℃。
[0086]
根據熱量與溫度之間的換算關系計算放熱曲線，換算公式如式(1)所示：
[0087]qt
＝c
p
(t
t-t0)+k∑f
??????????
(1)
[0088]
式(1)中，q
t
表示齡期為t時水泥水化過程的總熱量，j；c
p
表示總熱容量，j/℃；t
t
表示齡期為t時的水泥漿體溫度，℃；t0表示水泥漿體的初始溫度，℃；f表示恒溫線和水泥漿體溫度曲線間的面積，h/℃；k表示散熱常數，j/(h
·
℃)。
[0089]
所述水化反應速率計算模塊用于根據絕熱溫升曲線及放熱量計算水化反應過程中四個階段的水化反應速率，得到水化反應速率模型。
[0090]
所述四個階段，包括誘導期、加速期、減速期和穩定期；
[0091]
其中，誘導期是從水泥加水攪拌完成后放入試驗裝置開始一直到絕熱溫升曲線達到最高峰值點的時間。根據混凝土絕熱溫升曲線的開始時間、到達峰值的時間，和水化放熱速率作為關鍵節點，采用1stopt軟件進行數據處理，將水膠比(w
水膠
)、齡期(τ)分別作為自變量，將水化放熱速率(v)作為因變量y,采用通用全局優化法。根據熱導式等溫量熱儀采集到的水泥水化放熱速率和水泥水化放熱量以及絕熱溫升試驗結果的數據來計算模型的參數。從預測結果中的大量函數關系中，基于精度高低和實際工程情況等因素的考慮，采用如下模型：
[0092]
v＝0.24w
水膠
+0.63τ-0.84w
水膠
τ-0.11
????????????
(4)
[0093]
式(4)中，v表示的是水化放熱的速率，w
水膠
表示的是水膠比，τ表示的是水化齡期。
[0094]
加速期采用1stopt軟件，將水膠比(w
水膠
)、齡期(τ)分別作為自變量，將水化放熱速率(v)作為因變量y，對該階段的數據進行模擬，采用如下模型：
[0095][0096]
減速期根據水化反應過程減速期的時間，采用1stopt軟件，將水膠比(w
水膠
)、齡期(τ)分別作為自變量，將水化放熱速率(v)作為因變量y，對該階段的數據進行模擬，采用如下模型：
[0097][0098]
穩定期是水化反應反應速率逐漸趨向于穩定直到水化反應完全且溫度之后不再上升。以穩定期開始時間和水化完全時間為時間節點，采用1stopt軟件，將水膠比(w
水膠
)、齡期(τ)分別作為自變量，將水化放熱速率(v)作為因變量y，對該階段的數據進行模擬，基于精度高低和實際工程情況等因素的考慮，采用如下模型：
[0099][0100]
將以上四段模型進行整合，得到最終的水化反應速率模型，其函數表達式如下所示：
[0101][0102]
式(8)中，v表示水化放熱速率，w
水膠
表示水膠比；τ表示齡期。
[0103]
所述熱源函數修正模塊用于根據水化反應速率模型對熱源函數進行修正，得到修正的水化熱源函數模型。
[0104]
水化反應速率模型和絕熱溫升曲線之間采用雙曲線函數映射關系，函數公式如下式：
[0105][0106]
式(9)中，θ為水泥漿在不同齡期時段的絕熱溫升值，℃；θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；v
τ
為水泥漿在齡期為τ時的水化放熱速率；t為水泥漿絕熱溫升過程結束的時間，單位為天；t0為水泥漿絕熱溫升過程開始的時間，單位為天。
[0107]
將水化反應速率模型v代入式(9)中，得到水泥漿的熱源函數模型如下所示：
[0108][0109]
式(10)中，θ表示水泥漿在齡期為τ時的絕熱溫升值，℃；θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；t表示水泥漿整個絕熱溫升過程持續的時間，d；w
水膠
為表示水泥漿的水膠比。
[0110]
采用下式將水泥水化熱與混凝土絕熱溫升的關系換算為混凝土的水化熱。
[0111][0112]
式(11)中，θu為水泥漿的最終絕熱溫升值，℃；θ
混
為混凝土的最終絕熱溫升值，℃；
mc為水泥的用量，kg/m3；m
mix
為混合材的用量，kg/m3；k為折減系數，取0.25。
[0113]
最終的混凝土熱源函數模型如式(12)所示：
[0114][0115]
所述導熱系數修正模塊用于在實驗室條件下實時修正水泥漿體導熱系數，構建水泥漿體導熱系數時變模型，所述的導熱系數實時修正的時變模型函數表達式為一雙折線函數，函數表達式如式(13)所示：
[0116][0117]
式(13)中，λ為混凝土的導熱系數，w/(m
·
k)；t為齡期，d；w
水膠
為水膠比，t為養護溫度，℃；t為齡期，h；w
外
為外摻劑含量。
[0118]
所述邊界條件確定模塊用于根據現場狀態確定熱交換邊界條件參數；
[0119]
所述水化熱溫度預測模塊用于根據修正的水化熱源函數模型及水泥漿體導熱系數時變模型建立水化熱仿真模型，并根據所確定的熱交換邊界條件及水化熱仿真模型預測混凝土水化熱溫度。所述水化熱仿真模型為有限元模型，采用ansys軟件根據相應的條件及參數建立。
[0120]
本實施例中各模塊通過處理器實現，當需要存儲時適當增加存儲器。其中，所述處理器可以是但不限于微處理器mpu、中央處理器(central processing unit，cpu)、網絡處理器(network processor，np)、數字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、其他可編程邏輯器件、分立門、晶體管邏輯器件、分立硬件組件等。所述存儲器可以包括隨機存取存儲器(random access memory，ram)，也可以包括非易失性存儲器(non-volatile memory，nvm)，例如至少一個磁盤存儲器。可選的，存儲器還可以是至少一個位于遠離前述處理器的存儲裝置。
[0121]
基于同樣的思想，本發明實施例還提供了一種現場大體積混凝土水化熱溫度預測方法，所述方法基于上述現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統來實現，具體包括如下步驟：
[0122]
步驟s1，采用電替代法對溫度傳感器進行校準，得到溫度傳感器的總熱損失系數α和熱容μ；
[0123]
步驟s2，按實際工程所需的水膠比配置水泥漿體，將配置好的水泥漿體倒入直徑為100mm的模具中，并將模具放置在反應盒的待測試件區域；將五個溫度傳感器從中心向兩側并排埋入水泥漿體中，埋設深度為：6-8cm，埋設間距為：2-3cm，并蓋上頂部隔熱層和頂部
密封層；采集水泥漿體水化反應過程中的溫度，直到水化熱反應完全結束，并根據半絕熱法繪制絕熱溫升曲線；
[0124]
步驟s3，根據絕熱溫升曲線生成放熱曲線，并根據放熱曲線計算水泥水化反應過程的放熱量；
[0125]
步驟s4，根據絕熱溫升曲線及放熱量分階段計算水泥水化反應速率，得到水泥水化反應速率模型；
[0126]
步驟s5，水化反應速率模型和絕熱溫升曲線之間采用雙曲線函數映射關系，并將水泥水化熱與混凝土絕熱溫升的關系換算為混凝土的水化熱，對混凝土水化反應熱源函數進行修正，得到修正的混凝土熱源函數模型；
[0127]
步驟s6，在實驗室條件下實時修正水泥漿體導熱系數，構建水泥漿體導熱系數時變模型；
[0128]
步驟s7，根據現場狀態確定熱交換邊界條件參數；
[0129]
步驟s8，根據修正的水化熱源函數模型及水泥漿體導熱系數時變模型建立水化熱仿真模型，并根據所確定的熱交換邊界條件及水化熱仿真模型預測混凝土水化熱溫度。
[0130]
需要說明的是，本實施例所述現場大體積混凝土水化熱溫度預測方法與現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統是對應的，對所述系統的描述與限定，同樣適用于所述方法，在此不再贅述。
[0131]
將本發明實施例所述的現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統應用于工程現場進行水化熱溫度預測，本實施例以橋梁中的橋墩的蓋梁為例進行說明。分別采用三種不同強度等級的普通砌筑水泥32.5m、普通硅酸鹽水泥42.5r、52.5r，在相同水膠比的情況下，研究不同類型水泥對水泥凈漿水化放熱特性的影響，并與tam-air等溫量熱儀進行對比試驗，實驗方案如表1所示。
[0132]
表1
[0133][0134]
在相同的試驗環境下對水化熱溫度進行預測，采用本實施例的現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統中自研發的水化熱測試裝置進行溫度采集，所采集的結果如表2所示；采用tam-air等溫量熱儀進行水化熱溫度預測的結果表3所示。
[0135]
表2
[0136]
齡期/d32.5m42.5r52.5r0000
0.52.945.784.64111.2522.4715.711.515.2329.5119.89219.8135.2126.552.522.1939.1831.47326.7443.4234.29
[0137]
表3
[0138]
齡期/d32.5m42.5r52.5r00000.52.627.044.5018.2016.7112.331.513.3125.9018.08217.4132.9824.462.520.9938.5929.36324.4143.7533.85
[0139]
根據表2和表3的數據進行溫升分析對比，如圖4、圖5和圖6所示，本實施例中水化熱溫度預測系統與采用tam-air法的實驗結果相比，本實施例的預測系統的預測結果誤差能夠控制在9.5％以內，滿足工程現場測試的需求。
[0140]
對蓋梁施工時水化熱情況進行預測，基于有限元所構建的水化熱仿真模型如圖7所示，預測結果如圖8所示。
[0141]
由以上技術方案可以看出，本發明實施例所提供的現場大體積混凝土水化熱溫度預測系統及方法，測試裝置便捷、成本低、可重復利用且操作性強，可用于實際工程現場水泥漿水化熱預測；能有效減少有限元模擬結果與實際工程情況的誤差，提高溫度預測的準確性，可以更有效、更貼近實際情況的去指導現場工程施工，對于控制大體積混凝土水化熱產生的溫度應力裂縫具有重要意義。
[0142]
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-only memory，rom)或隨機存儲記憶體(random access memory，ram)等。
[0143]
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。
