承台大体积混凝土水化热分析

承台大体积混凝土水化热分析及温度监测摘要：利用Midas有限元分析软件对承台混凝土水化热特性进行分析，分析了有无冷水管时承台内部温度场的分布规律，并对承台施工进行了监测，结合某桥梁承台实际情况，阐述了施工过程中温度监控的必要性，结果表明，布置冷水管可以有效减低承台内部温度，对减少承台内部温度、控制混凝土温度裂缝具有指导借鉴意义。

关键词：水化热；承台；温度监测；冷水管；有限元分析引言随着桥梁技术的迅速发展，桥梁跨度的增加，桥梁承台结构多为大体积混凝土结构。

对于大体积混凝土结构，水化放热较高，浇筑时水化热作用会导致混凝土内部温度急剧上升，外部温度却很低，在外、内部约束作用下会产生过的温度应力，造成裂缝的产生。

故大体积混凝土一般需要采取控温措施将浇筑温度控制在合理的范围内。

1有限元模型建立采用结构分析软件MIDAS建立了某桥梁承台的水化热分析有限元模型。

通过有限元模型来模拟承台结构整个浇筑及养护过程。

该承台结构尺寸为30.6m×24m×5m+22.4×15.3m×4.5m。

由于结构尺寸对称，可采用1/2或者1/4结构进行计算，为增加计算效率，计算采用1/4结构进行计算。

本工程施工时大气温度为15℃，浇筑温度为15℃。

混凝土浇筑时考虑浇筑10h、20h、……930h等施工子工况。

模型分两次浇筑进行分析，先浇筑5m高度主承台，再浇筑4.5m高度加承台，施工间隔期为10d。

建立三维实体单元模型，其中节点66941个，单元为58347个。

2 有无冷管工况分析2.1 无管冷工况承台水化热分析承台未放置冷水管时，通过有限元软件计算得到第一层承台内部中心点温度变化曲线，如图1所示。

图4 第2层温度传感器实测温度曲线图。

新佳田铁路立交特大桥主墩承台水化热分析报告1、工程概况某立交特大桥主墩承台有两种类型，尺寸长⨯宽⨯高分别为1220⨯1320⨯350（cm）（承台1）和1220⨯1670⨯350（cm）（承台2），混凝土采用C40。

混凝土厚度达3.5m，可能会因混凝土中的凝胶材料水化热引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生，属于规范规定的大体积混凝土。

2参数分析采用有限元软件Midas Civil对承台大体积混凝土进行水化热计算。

大体积混凝土浇筑后的温度变化与混凝土配合比、混凝土的入模温度、混凝土与外部的热交换、内部冷却水管的布置等多种因素有关。

此工程为对称的立方体结构，为节约计算时间、提高计算效率，承台按照1/2模型进行计算。

取两个承台中较大承台进行分析（承台2）。

为了准确模拟承台向地基热传导过程，模型包括承台部分以及包括地基部分，其中地基向承台外拓展3m的长度，厚3m，有限元模型如图2-1所示。

图2-1 1/2承台有限元模型（承台2）2.1 边界设置1、热分析边界（1）承台顶板和侧面施加相应的对流边界，对流系数大小和风速、保温层以及模板有关。

不同边界设置对应的对流系数如表2-1。

表2-1 不同情况对应对流系数表（2）大气温度没有实测数据，根据最近气温情况取固定值15℃。

地基土侧面、底面以及除了和承台接触部分的顶面施加固定温度，固定温度取与大气平均温度一致，为15℃。

2、力学边界地基土侧面、底面施加固定约束，结构对称面约束对应方向的法向自由度。

2.2计算参数混凝土的绝热升温K 可通过式（2.1）计算。

()0Q W kF K c ρ+=（2.1）式中：Q 0——水泥最终水化热，kJ/kg ，取377； W ——单位体积混凝土中水泥用量，kg/m 3； F ——单位体积混凝土中混合材料用量，kg/m 3；k ——混合材料水化热折减系数，粉煤灰取0.25，矿粉取0.463； c ——混凝土比热kJ/(kg ℃)，取0.96； ρ——混凝土密度，kg/m 3，取2500。

目录1 计算依据 (1)2 工程概况 (1)3 承台混凝土施工 (1)4 承台温控分析 (1)4.1冷却水管设计 (1)4.2监测点布设 (3)4.3仿真分析 (4)4.3.1 仿真建模与分析过程 (5)4.3.2 模型基本数据 (5)4.4仿真分析结果 (7)4.4.1 冷却管水温情况 (7)4.4.2 承台温度情况 (9)4.4.3 承台应力情况 (10)4.4.4 监控点时程图 (14)****公铁两用桥承台大体积砼水化热分析计算书1 计算依据1.1 《****公铁两用桥设计图》；1.2 《建筑施工计算手册》；1.3 《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（2005）175；1.4 《铁路工程结构混凝土强度检测规程》TB10426-2004；1.5 MIDAS软件2012版。

2 工程概况****公铁两用桥施工起讫里程为DK41+910.6～DK423+703.03，全长1792.42m。

主墩最大承台为50.45×24.2（纵桥向）×6m（下层厚）的整体式钢筋混凝土结构，承台混凝土采用C40混凝土，总方量7325.34m3。

3 承台混凝土施工在南大堤南侧设2台HZS180型混凝土拌和站，盘容量3 .0m3，每盘料的搅拌时间是120s，一个站正常情况下生产20 盘（共60 m3）混凝土，每个拌合站混凝土的每小时的生产量可达60 m3。

根据大体积温控设计、承台混凝土方量以及粗细集料的储存能力，将承台分2层进行浇筑：第1次浇筑高度3m，混凝土方量3662.67m3，浇注速度为120m3/h左右，浇注时间约31h；第2次浇筑高度3m，混凝土方量3662.67m3，浇注速度为120m3/h左右，浇注时间约31h。

4 承台温控分析采用大型有限元MIDAS软件来计算该承台施工期内部温度场及仿真应力场，并根据计算结果制定不出现有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施。

该软件能够模拟混凝土的浇注、成长过程，能考虑到分层分块浇筑、分层厚度、浇筑温度、施工间歇期、混凝土水化热的散发规律、养护方式、冷却水管降温、外界气温变化、混凝土及基岩弹模变化、混凝土徐变等复杂因素。

大体积混凝土水化热分析在大规模混凝土施工中，水化热是一个关键的因素，对混凝土的性能和耐久性都有着重要影响。

本文将对大体积混凝土的水化热进行分析，并探讨其对混凝土结构的影响。

一、水化热的定义及影响因素水化热是指混凝土在水化反应中释放出的热量。

它主要来源于水泥与水发生化学反应所释放的能量。

水化热的大小与混凝土中水泥的用量成正比，与水泥的硅酸盐含量和活性物质的多少有关。

在混凝土施工过程中，水化热的释放速率及其产热峰值与结构尺寸、温度等因素密切相关。

二、大体积混凝土的特点大体积混凝土是指构件体积大于规定尺寸的混凝土，常见于大型水电站、桥梁和地下工程等工程中。

与普通混凝土相比，大体积混凝土具有以下几个特点：1. 热物性差：由于混凝土的大体积和厚度，其散热能力较差，容易引发水化热集中释放，导致温度升高。

2. 温度控制难度大：由于混凝土的散热难度，大体积混凝土施工过程中的温度控制比较困难，容易导致温度变化较大，影响混凝土的性能和耐久性。

3. 混凝土质量不均匀：由于施工的长持续时间和大块混凝土的浇筑，大体积混凝土的质量分布不均匀，可能引发温度应力和裂缝问题。

三、大体积混凝土水化热的分析1. 温度变化分析：根据混凝土中水化反应放热量和散热系数的关系，可以通过数学模型计算得出混凝土中温度的变化规律。

根据具体工程情况，可以对不同时间段内混凝土的温度变化进行模拟和分析。

2. 热应力分析：根据混凝土的温度变化和热收缩系数的关系，可以通过有限元分析等方法得出混凝土中温度引起的热应力分布。

根据分析结果，可以判断混凝土中可能出现的开裂问题，并采取相应措施进行预防和修复。

3. 混凝土性能分析：通过对大体积混凝土中水化热的分析，可以预测混凝土的强度发展规律、收缩变形等性能。

并结合具体工程要求，进行相应的调整和优化，以提高混凝土的整体性能和耐久性。

四、大体积混凝土中水化热的控制和预防措施为了控制和预防大体积混凝土中的水化热问题，可以采取以下几个方面的措施：1. 降低水化热产热速率：适当控制混凝土中水泥的用量，减少混凝土水化反应的放热量；选用硅酸盐普通水泥替代硅酸盐高性能水泥，以降低混凝土的活性。

桥梁承台基础大体积混凝土水化热温度分析与控制摘要:混凝土在浇筑后，由于水泥水化热而产生的温度应力，容易导致混凝土产生裂缝。

因此，必须对混凝土水化热温度进行分析，进而采取控制措施以防范裂缝的出现。

本文结合桥梁承台基础大体积混凝土工程实例，对水化热温度进行了分析，论述了施工中的温控措施，有效控制温度裂缝的出现，可供参考。

关键词:大体积混凝土；水化热温度；监测；控制众所周知，混凝土是应用最为广泛的工程结构材料。

近年来，随着交通建设事业的发展，大型、复杂的桥梁工程大量出现，使得大体积混凝土在桥梁的基础中得到了广泛的应用。

大体积混凝土在浇筑后，由于水泥水化热，内部温度上升，在一定约束条件下会产生较大的温度应力，导致混凝土产生裂缝，影响工程质量。

因此，在施工中如何控制水化热温度，采取相应的温控措施，避免混凝土出现有害的温度裂缝是保证工程质量的首要问题。

某桥梁墩承台尺寸为13.6m×15.2m×4.0m，一个承台约C30混凝土836m3，属于大体积混凝土。

为保证桥梁承台大体积混凝土工程质量，对桥梁承台基础大体积混凝土水化热温度分析与控制。

1 承台水化热有限元分析1.1 有限元模型建模时周边地基土尺寸取为19.2m×17.6m×4.0m，模型中考虑了冷却水管，有限元模型见图1。

图1 承台水化热分析有限元模型1.2 相关计算参数桥梁承台大体积混凝土理论配合比见表1。

表1 承台混凝土理论配合比kg/m3根据施工方案，承台混凝土四周采用钢模板，顶面混凝土保温材料为30mm 厚棉被和0.1mm厚塑料布。

保温材料导热系数见表2。

模型环境温度取为固定值18℃，地基边界为固定温度条件，温度值也取18℃。

冷却水管内径0.048m，水流速度为0.6m/s。

表2 保温材料导热系数1.3 计算结果及分析为了研究承台大体积混凝土内部和表面温度发展，在有限元分析和现场测试中分别取1/4承台的顶面、深2m，深4m处各8个测点进行研究。

承台大体积混凝土水化热及温度控制优化分析研究发布时间：2022-09-14T06:00:12.682Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷第5月第9期作者：潘忠岳胡林洲[导读] 大体积梁混凝土在施工浇筑阶段，因为混凝土中水泥的水化作用产生的热量会造成温度差潘忠岳胡林洲贵州宏信创达工程检测咨询有限公司贵州贵阳 550000摘要：大体积梁混凝土在施工浇筑阶段，因为混凝土中水泥的水化作用产生的热量会造成温度差，可能会使其出现结构性裂缝，会对结构的正常使用造成一定影响，且降低了其耐久性，因此一定要避免大体积混凝土出现温度裂缝。

本文采取有限元分析软件Midas/Civil对承台进行大体积混凝土水化热计算分析，研究承台管冷不同进、出水口位置及控制冷却水管水流量对承台大体积混凝土施工阶段水化热的影响，通过优化分析使其得到更好的冷却效果并满足规范要求，并采取必要的温度控制措施，更好的避免施工时温度裂缝的出现，保证承台的施工质量。

关键词：大体积混凝土；水化热；管冷；温度控制；引言由于我国大跨径桥梁的持续发展，为了满足桥梁的承载能力，基础结构普遍为大体积混凝土。

根据大体积混凝土施工标准，混凝土结构尺寸最小值大于1m时，就可称之为大体积混凝土，或者可能混凝土中水化作用放热而造成温度发生变化进而出现影响其正常使用的裂缝[1]。

大体积混凝土施工时水化热反应对结构影响很大，1930年左右，胡佛大坝开始建造，各国学者陆续着手研究大体积混凝土水化热作用机理，并分析其对于混凝土的影响[2]。

1950年左右有限元法开始应用到水化热分析中[3]。

朱伯芳在二维、三维这种多维温度场的计算中使用有限元法进行分析[4]。

目前大体积混凝土综合考虑管冷参数、浇筑温度、环境温度、材料水化热特性等进行有限元仿真分析计算[5]。

本文依托某连续刚构桥承台大体积混凝土，对其进行分析研究，且使用有限元分析软件Midas/Civil对其建立施工阶段仿真计算模型，研究承台大体积混凝土管冷不同进、出水口位置及控制冷却水管水流量对承台施工阶段水化热的影响，并进行优化分析使其能够更好的避免温度裂缝的出现，并采取必要的温度控制措施，使承台施工质量得到有效保证并提供一定参考。

第一章设计说明第二章大体积混凝土承台水化热有限元分析2.1 概论2.1.1 大体积混凝土定义目前国际上对大体积混凝土仍无一个统一的定义。

就如美国混凝土学会的定义：任何就地现浇的混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂的，称之为大体积混凝土。

又如日本建筑学会对大体积混凝土的标准定义：结构断面最小尺寸在80cm以上；水热化引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土。

而我国《大体积混凝土施工规范》认为，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土属于大体积混凝土。

由以上可见，大体积混凝土主要是依靠结构物的断面尺寸和水化热引起的温度变化来定性的。

2.1.2 大体积混凝土温度裂缝成因施工期间水泥的水化热作用，在其浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段。

大体积混凝土自身有一定的保温性能，因此在升温期其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多, 而在降温期内部降温速度又比其表层慢得多,在这些阶段中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界环境温度约束的作用，在混凝土内产生的温度应力是相当复杂的。

由于混凝土的抗拉能力比较弱，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。

因此必需掌握其水化热的变化规律，从而为混凝土配合比的修改及养护方案的制定提供依据。

2.1.3 本章研究的主要内容（一）利用MADIS有限元软件建立大体积混凝土承台模型，并对其进行仿真水化热计算。

（二）对其水化热进行参数分析。

2.2 承台仿真分析2.2.1 工程基本概况松柏山水库特大桥位于松柏山水库上游，为贵安新区黔中大道（三期）道路工程的一个控制性桥梁。

左、右幅主桥均采用100+180+100m（桥梁中心线对应跨径）变截面预应力混凝土连续刚构桥，墩顶梁高12.0m，跨中梁高4.2m，采用挂篮悬浇施工。

大体积混凝土水化热分析FEA 在建筑工程领域，大体积混凝土的应用越来越广泛，如大型基础、桥梁墩台、大型水坝等。

然而，由于大体积混凝土在浇筑后水泥水化反应产生的大量热量难以迅速散发，容易导致混凝土内部温度升高，从而产生温度应力。

当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会引发裂缝，严重影响混凝土结构的安全性和耐久性。

因此，对大体积混凝土水化热进行分析是十分必要的。

有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）作为一种有效的数值分析方法，为大体积混凝土水化热的研究提供了有力的工具。

一、大体积混凝土水化热的产生机理水泥在水化过程中会释放出大量的热量，这是大体积混凝土内部温度升高的主要原因。

水泥的水化反应是一个复杂的化学过程，其放热量与水泥的品种、用量、水化程度等因素有关。

一般来说，水泥的水化热在浇筑后的前 3 天内释放较快，之后逐渐减缓。

在大体积混凝土中，由于混凝土的导热性能较差，热量在内部积聚，导致内部温度迅速升高。

而混凝土表面与外界环境接触，热量可以通过对流和辐射等方式散失，使得表面温度相对较低。

这种内外温差会在混凝土内部产生温度梯度，从而引起温度应力。

二、大体积混凝土水化热的影响因素1、水泥品种和用量不同品种的水泥水化热不同，一般来说，早强型水泥的水化热较高。

水泥用量越大，水化热产生的热量也就越多。

2、混凝土配合比混凝土中骨料的种类、粒径、级配以及水灰比等都会影响混凝土的导热性能和热容量，从而影响水化热的分布和传递。

3、浇筑温度浇筑时混凝土的初始温度越高，内部温度峰值也会相应升高。

4、环境温度外界环境温度的高低和变化会影响混凝土表面的散热速度，进而影响混凝土内部的温度分布。

5、结构尺寸和形状大体积混凝土结构的尺寸越大，热量越难以散发，内部温度升高越明显。

结构的形状也会影响热量的传递和分布。

三、有限元分析（FEA）在大体积混凝土水化热分析中的应用1、建立模型首先，需要根据大体积混凝土结构的实际尺寸和形状建立有限元模型。

1工程背景选取位于重庆市内的某连续刚构桥主墩承台进行分析，该桥主墩承台尺寸为21.0m （横桥向）×21.0m （纵桥向）×7m （层厚）的整体式钢筋混凝土结构，承台混凝土为C40，承台浇筑方量达到3087.0m 3，钢筋294.4t 。

承台分为两次浇筑，第一次的浇筑厚度为4m ，第二次的浇筑厚度为3m 。

桥墩承台混凝土体积较大，为掌握砼内部最高温度和内外温差，防止混凝土结构产生裂缝，需对大体积混凝土承台水化热发生过程模拟并进行温度测试及控制。

2结构仿真分析2.1模型参数设置承台尺寸为21.0m×21.0m×7.0m ，由于结构尺寸对称，此次计算采用1/4结构进行计算，如图1所示，并且考虑承台外围2.0m 的地基，材料参数如表1所示，冷却管布置如图2~图4所示。

根据现场情况承台第一层和第二层拟采用大气温度为15.0℃，浇筑温度为15.0℃进行仿真分析。

本次计算采用实体单元建模型。

承台第一层考虑10h 、24h 、48h 、72h 、96h 、120h 、144h ……336h 等子工况，承台第二层考虑浇筑10h 、24h 、48h 、72h 、96h 、120h 、144h ……336h 等子工况。

分别研究冷凝管入口温度为10℃、15℃、20℃三种不同情况下的各层温度变化情况以及内外温差。

2.2边界条件①位移边界条件。

这种承台的底层是浇注在地基之上大体积承台混凝土水化热仿真及温控分析Hydration Heat Simulation and Temperature Control Analysis of Mass Pile Cap Concrete崔成男CUI Cheng-nan ;蔡华CAI Hua ;邢振华XING Zhen-hua ;宋楠SONG Nan ;田戬TIAN Jian（中建铁路投资建设集团有限公司，北京102601）（China State Construction Railway Investment &Engineering Group Co.，Ltd.，Beijing 102601，China ）摘要:以重庆某高速公路建项目某特大桥主墩承台大体积混凝土为研究对象，采用Midas FEA 有限元软件对承台浇筑后336h内的温度场进行了数值模拟和分析，并着重分析了入口温度为10℃、15℃、20℃时温度场随时间变化曲线。

大体积混凝土水化热及温度计算一、混凝土水化热计算1、混凝土配合比的原则主桥墩、过渡墩承台采用C30砼，采用恩施州连珠水泥厂家生产的普通硅酸盐P.032.5级水泥。

3#、4#主墩承台砼方量为445.4m3，2#、5#过渡墩承台砼方量为173.3 m3均属大体积砼，砼配合比的原则为：满足设计混凝土强度等级条件下，掺适量粉煤灰，同时加缓凝剂，延长混凝土的初凝时间，尽可能降低混凝土的水泥用量，尽量降低混凝土内最大温升值。

2、C30设计配合比水泥： 350kg/m3；水：176 kg/m3；大气温度在30℃，马水河水温在27℃粗骨料： 767 kg/m3；细骨料： 938 kg/m3；粉煤灰： 90kg/m3；缓凝型减水剂： 1%。

3、混凝土温度计算1)、搅拌温度计算和浇筑温度混凝土拌和温度计算表（注：本表中数值为经验数据）混凝土拌和温度为:Tc =∑Ti*W*c/∑W*c=75410.4/2510.3=30.04℃。

考虑到混凝土运输过程中受日晒等因素，入模温度比搅拌温度约高3℃。

混凝土入模温度约Tj=33.04℃。

2）混凝土中心最高温度：Tmax=Tj +Th*ξTj=33.04℃（入模温度），ξ散热系数取0.70混凝土最高绝热温升Th=W*Q/c/r=350*377/0.973/2321=50.43℃其中350 Kg为水泥用量；377KJ/Kg为单位水泥水化热；0.973KJ/Kg.℃为水泥比热；2321Kg/m3为混凝土密度。

则Tmax=Tj +Th*ξ=33.04+50.43*0.70=70.94℃。

3）混凝土内外温差混凝土表面温度（未考虑覆盖）：Tb =Tq+4h’（H-h’）△T/H2。

H=h+2h’=3+2*0.07=3.14m，h’=k*λ/β＝0.666*2.33/22＝0.07m式中Tbmax--混凝土表面最高温度（℃）；Tq--大气的平均温度（℃）；H－一混凝土的计算厚度；h’--混凝土的虚厚度；h--混凝土的实际厚度；ΔT－－混凝土中心温度与外界气温之差的最大值；λ--混凝土的导热系数，此处可取 2.33W／m· K；K--计算折减系数，根据试验资料可取0.666；β--混凝土模板及保温层的传热系数（W/m*m·K），取22Tq 为大气环境温度，取30℃，△T= Tmax-Tq=40.94℃故Tb=33.73℃。

承台大体积混凝土水化热分析及温控措施摘要：大体积混凝土承台在浇筑过程中，水泥的水化作用使混凝土温度迅速上升，释放大量热量，由于混凝土导热性能差，内部热量难以散发，易造成承台内表温差较大、局部拉应力超限、混凝土表面出现温度裂缝现象，从而影响结构的正常使用。

承台是连接基础与桥墩的重要受力构件，为保证其施工质量，必须采取相应的施工措施，控制有害裂缝的出现及发展。

关键词：承台；大体积混凝土；水化热；温控措施1承台大体积混凝土水化热影响因素1.1水泥的种类、细度及用量水泥的种类对大体积混凝土的绝热温升有直接影响。

不同种类的水泥其矿物组成也不相同，C3A 和C3S 含量高的水泥早期水化速率较快，水泥水化产生的水化热较多。

采用低热硅酸盐水泥可以降低混凝土内部的绝热温升，同时也可以延缓大体积混凝土中心达到最高温度的时间。

水泥细度也是影响水泥水化热的重要因素，随着水泥细度的增加，水泥比表面积增大，早期水化速率升高，水化热增加。

水泥用量也会影响混凝土内部的绝热温升，水泥用量越多，产生的水化热越多，混凝土内部的绝热温升越高。

当混凝土中胶凝材料用量由480 kg /m3 降低到430 kg /m3 时，混凝土绝热温升降低3～4 ℃。

1.2矿物掺合料的种类及用量混凝土中常用的矿物掺合料有活性掺合料和惰性掺合料。

活性掺合料主要有粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。

粉煤灰经常用于大体积混凝土中，当粉煤灰掺量超过胶凝材料总量的25%时，对混凝土强度和温升有较大的影响，掺30% 粉煤灰比不掺粉煤灰时温升降低7 ℃。

混凝土中单掺硅灰时前期加快水泥水化，但降低混凝土总的水化热。

采用热导式量热分析法研究了石灰石粉对水化热的影响，掺入石灰石粉的水泥试样水化诱导期和加速期的结束时间均早于不掺石灰石粉试样，说明石灰石粉能够促进水泥的水化，其原因是石灰石粉在水泥水化反应中起晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化。

1.3水灰比水灰比对水泥水化温升存在一定的影响。

大体积混凝土水化热温度场数值分析在现代建筑工程中，大体积混凝土的应用越来越广泛。

然而，大体积混凝土在水化过程中产生的大量热量，若不能得到有效控制，会导致混凝土内部温度过高，从而引发裂缝等质量问题。

因此，对大体积混凝土水化热温度场进行数值分析具有重要的意义。

大体积混凝土的特点是体积大、结构厚实。

在水泥水化反应过程中，会释放出大量的热量。

由于混凝土的导热性能较差，热量在内部积聚，导致内部温度迅速升高。

而混凝土表面与外界环境接触，散热较快，这样就形成了较大的内外温差。

当温差超过一定限度时，混凝土内部产生的拉应力超过其抗拉强度，就会产生裂缝。

为了准确分析大体积混凝土水化热温度场，需要建立相应的数学模型。

这通常涉及到热传导方程的应用。

热传导方程描述了热量在物体内部的传递规律。

在大体积混凝土中，考虑到混凝土的热物理性能参数（如导热系数、比热容等）随温度的变化，以及边界条件（如混凝土表面与空气的热交换、与地基的接触热阻等）的复杂性，模型的建立需要综合考虑多种因素。

在数值分析中，常用的方法有限元法和有限差分法。

有限元法将大体积混凝土离散为若干个小单元，通过求解每个单元的热平衡方程，进而得到整个结构的温度场分布。

有限差分法则是将求解区域划分为网格，通过差分近似代替导数，求解热传导方程。

以一个实际的大体积混凝土基础为例。

假设该基础尺寸为长20 米、宽 15 米、高 3 米，混凝土的初始浇筑温度为 20℃，水泥用量为350kg/m³。

采用有限元软件进行数值模拟，输入混凝土的热物理性能参数、边界条件和水化热生成函数等。

模拟结果显示，在混凝土浇筑后的最初几天内，内部温度迅速上升。

在第三天左右达到峰值，内部最高温度可能超过 70℃。

而混凝土表面温度相对较低，内外温差较大。

随着时间的推移，内部热量逐渐向外扩散，温度逐渐降低，但温差仍然存在。

通过对数值分析结果的研究，可以采取相应的温控措施。

例如，在混凝土中埋设冷却水管，通过通水带走部分热量；优化混凝土配合比，减少水泥用量，降低水化热；在混凝土表面覆盖保温材料，减小表面散热速度等。