混凝土的温度效应理论
- 格式:pdf
- 大小:2.79 MB
- 文档页数:101
混凝土的加热与蒸养原理混凝土是一种常见的建筑材料,具有高强度、耐久性和耐火性等优点,在建筑领域得到广泛应用。
为了保证混凝土的强度和耐久性,需要进行加热和蒸养处理。
本文将详细介绍混凝土加热和蒸养的原理。
一、混凝土加热的原理混凝土加热是指在混凝土浇筑后,通过外部热源将混凝土加热至一定温度,以促进混凝土的早期强度发展。
混凝土加热的原理主要包括以下几个方面:1. 混凝土水化反应原理混凝土是由水泥、骨料、粉煤灰和水等材料配制而成,加水后会发生水化反应,形成水泥石。
水化反应是一个放热过程,加热能够加速水化反应的进行,促进水泥石的形成和发展,提高混凝土的强度。
2. 混凝土中的冷却效应混凝土在浇筑后会产生大量的热量,如果不能及时散发出去,会导致混凝土内部温度过高,进而引起龟裂和开裂。
加热能够促进混凝土内部热量的散发,减缓混凝土的冷却效应,有利于混凝土的质量控制。
3. 混凝土中的水分排除混凝土在浇筑后需要进行养护,其中一个重要的环节是保持混凝土中的水分,以保证水泥石的形成。
但是过多的水分会导致混凝土的强度下降。
加热能够促进混凝土中水分的排除,提高混凝土的强度和耐久性。
二、混凝土蒸养的原理混凝土蒸养是指在混凝土浇筑后,通过加热和蒸汽的作用,将混凝土加热至一定温度并保持一定湿度,以促进混凝土的水化反应和早期强度发展。
混凝土蒸养的原理主要包括以下几个方面:1. 水化反应的温度和湿度要求混凝土的水化反应需要一定的温度和湿度条件,通常要求温度在20℃以上,湿度在90%以上。
但是在低温和干燥的环境下,水化反应会受到抑制,影响混凝土的强度和耐久性。
蒸养能够提高混凝土的温度和湿度,有利于水化反应的进行。
2. 混凝土中的气孔和孔隙度混凝土中的气孔和孔隙度会影响混凝土的强度和耐久性。
气孔和孔隙度过大会导致混凝土的强度下降和渗透性增加。
蒸养能够促进混凝土内部的水泥石形成,填充气孔和孔隙,提高混凝土的密实度和强度。
3. 混凝土中的硬化反应混凝土在蒸养过程中会发生一些特殊的硬化反应,如膨胀、收缩和晶体形成等。
混凝土中的徐变效应原理一、引言混凝土是广泛应用于建筑和桥梁等工程中的一种建筑材料,具有良好的耐久性和强度等特点。
然而,在长时间的使用过程中,混凝土中会出现徐变效应,导致其力学性能和结构稳定性发生变化,从而影响工程的安全性和可靠性。
因此,深入研究混凝土中的徐变效应原理,对于保障工程质量和安全具有重要意义。
二、混凝土中的徐变效应概述1. 徐变效应的定义徐变效应是指在长时间荷载作用下,混凝土材料会发生形变,即随着时间的推移,混凝土的形状和尺寸会发生变化。
这种变化是由于混凝土中的水分和空气等成分不断地向混凝土中的孔隙中渗透,导致混凝土的体积发生变化而引起的。
2. 徐变效应的分类根据荷载的不同,徐变效应可以分为瞬间徐变和持久徐变两种类型。
瞬间徐变是指在荷载作用下,混凝土会发生瞬间的变形,随着荷载消失,变形也会消失;而持久徐变是指混凝土在荷载作用下,发生的形变在荷载消失后仍会保持一定时间,直到达到平衡状态。
三、混凝土中的徐变机制1. 微观机制混凝土中的各种组分在荷载作用下会发生不同程度的变化,其中最主要的是水分和空气。
当混凝土受到荷载作用时,水分和空气会向混凝土中的孔隙中渗透,导致混凝土的体积发生变化。
此外,混凝土中的水化反应也会导致混凝土的体积发生变化,从而引起徐变效应。
2. 宏观机制混凝土的徐变效应还与混凝土的力学性质有关。
在荷载作用下,混凝土中的应力状态发生变化,从而影响混凝土的形变和徐变效应。
此外,混凝土中的微裂纹和孔隙也会对混凝土的徐变效应产生影响。
四、混凝土中的徐变特性1. 徐变速率混凝土的徐变速率是指混凝土在荷载作用下,单位时间内的形变量。
通常情况下,混凝土的徐变速率会随着时间的推移而逐渐减小,直至趋于稳定状态。
2. 徐变量混凝土的徐变量是指混凝土在荷载作用下,发生的形变量。
徐变量通常是一个非常小的值,但是在长时间的荷载作用下,其累积效应可以导致混凝土的结构发生变化。
3. 徐变曲线混凝土的徐变曲线是指混凝土在荷载作用下,徐变量随着时间的推移而发生的变化趋势。
钢-混凝土组合梁桥温度作用及效应综述
钢-混凝土组合梁桥是一种常见的桥梁结构,由钢和混凝土材料组合而成。
在桥梁的使用过程中,温度是一个重要的外部因素,会对梁桥产生一定的影响。
温度变化会导致梁桥的热胀冷缩效应。
当桥梁受到温度变化的影响时,钢和混凝土会由于热胀冷缩而发生变形。
钢材和混凝土的热胀系数不同,因此在温度变化时会产生应力,并对桥梁结构产生影响。
如果没有采取相应的措施,热胀冷缩会导致梁桥产生裂缝、变形等问题。
温度变化还会对梁桥的荷载传递性能造成影响。
由于温度的变化,梁桥可能会发生伸缩变形,这会对梁桥的荷载传递性能产生影响。
当温度变化引起梁桥产生伸缩变形时,桥面板与支座之间的接触面积可能会发生变化,这会改变荷载传递的路径和方式。
如果荷载传递不均匀或传递路径发生变化,可能会导致桥梁结构的不稳定性,甚至造成桥梁的损坏。
温度变化还会对梁桥的材料性能产生影响。
钢材和混凝土在不同温度下的性能会有所变化。
例如,钢材在高温下可能会失去一部分强度,而混凝土在高温下可能会发生膨胀和开裂。
因此,在设计梁桥时,需要考虑材料在不同温度下的性能变化,以保证桥梁的安全可靠性。
温度是一个重要的外部因素,会对钢-混凝土组合梁桥产生影响。
在桥梁设计和施工过程中,需要考虑温度变化对梁桥的热胀冷缩效应、荷载传递性能和材料性能的影响,并采取相应的措施来保证梁桥的安全可靠性。
只有在充分考虑温度作用及其效应的前提下,才能设计和建造出符合要求的钢-混凝土组合梁桥。
孙全胜等:大体积混凝土水化热温度效应的研究大体积混凝土水化热温度效应的研究孙全胜,张德平(东北林业大学,哈尔滨150040)【摘要】以梅山跨海大桥为背景,应用ANSYS有限元软件对该桥桥墩的混凝土水化热温度效应进行数值模拟分析,并且根据该桥实际工程中监测的温度发展曲线校正ANSYS数值分析的温度场,得出了大体积混凝土水化热温度效应发展规律,为以后类似结构的温控工程提供参考。
【关键词】大体积混凝土;水化热;温度场;温度裂缝【中图分类号】TU528.0【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2012)01-0005-03由于施工期间水泥的水化热作用,大体积混凝土结构内部会产生较高温度梯度,在受到内部或外部的约束时将产生较大的温度应力,从而导致混凝土开裂。
由于温度应力引起的裂缝具有裂缝宽、上下贯通等特点,对结构的承载能力、防水性能、耐久性等都会产生很大影响[1]。
因此只有控制好大体积混凝土内部的温升速度和温度梯度,才能更好的控制由其产生的温度应力,从而控制大体积混凝土的裂缝开展问题。
1工程概况梅山跨海大桥长1487m。
大桥主桥桥跨为75m+ 130m+75m的预应力混凝土连续刚构,主桥桥墩采用分离双薄壁墩,断面尺寸1.5mˑ6.0m,两片墩纵桥向间距6.5m,主跨侧墩高15.816m,边跨侧墩高15.732m,单个桥墩混凝土量高达143m3,属于大体积混凝土构件。
为了减小混凝土构件内外温度差,降低温度梯度,消除温度应力带来的裂缝,于是在桥墩内部布置了冷却水管,利用循环冷却水将水化热产生的大部分热量带出混凝土内部,降低混凝土内部的温度场,减小温度应力,抑制温度裂缝的产生。
混凝土内部冷却水管的布置如图1、图2所示。
2大体积混凝土水化热温度效应数值分析2.1分析方法文中分析混凝土的温度分布和发展规律时主要考虑了混凝土浇筑温度、胶凝材料含量、水化热、比热、导热系数、密度、距混凝土表面1 2cm处空气的温度等影响因素。
日照下混凝土箱梁温度场和温度应力研究1. 本文概述本文主要研究了日照作用下混凝土箱梁的温度场分布和温度应力。
随着土木工程技术的发展,钢筋混凝土箱梁结构被广泛应用于建筑领域。
在实践中发现,日照会对钢筋混凝土箱梁产生明显的温度效应,影响结构的受力性能和安全性。
研究混凝土箱梁的日照温度效应具有重要意义。
本文首先通过实验和数值模拟方法,对不同条件下的箱梁日照温度效应进行了研究。
研究结果表明,日照时间、强度、角度等因素都会影响箱梁的温度分布。
箱梁表面的温度变化幅度较大,而内部温度变化幅度较小。
太阳辐射强度对箱梁的温度分布和应力分布也有较大影响,高辐射强度会导致箱梁表面温度升高,从而引发更大的应力。
箱梁的传热性能与其结构尺寸、材料参数等因素有关,这些因素会影响日照温度效应的表现。
为了更好地理解和预测日照温度效应,本文还分析了钢筋混凝土箱梁日照温度应力的形成机理和计算方法。
同时,以现行的桥梁规范为依据,计算了试验模型的温度应力,并提出了钢筋混凝土箱梁日照温度裂缝控制的建议。
这些研究成果对于工程设计人员和规范编制具有重要的参考价值。
本文的研究旨在提高对混凝土箱梁日照温度效应的认识,为实际工程中箱梁的结构设计和安全评估提供科学依据,从而提高结构的安全性和耐久性。
2. 混凝土箱梁温度场的影响因素分析混凝土的热物理性质,如比热容、导热系数和热膨胀系数,对其温度响应至关重要。
比热容影响材料吸收和释放热量的能力,导热系数决定热量在材料内部的传导速度,而热膨胀系数则关系到材料在温度变化时的体积变化。
日照条件下,环境温度、相对湿度、风速和太阳辐射强度是主要的环境影响因素。
太阳辐射直接加热箱梁表面,而环境温度和风速影响热量的对流和辐射损失。
相对湿度则通过影响水分的蒸发和混凝土的干燥速率来间接影响温度场。
混凝土箱梁的几何尺寸、形状和方向对其温度分布有显著影响。
较大的表面积和较薄的截面会导致更快的温度变化。
箱梁的朝向也会影响其接收到的太阳辐射量,从而影响温度分布。
2012年9月上第41卷第372期施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY35混凝土箱梁温度场研究与效应分析杨磊,高纯,赵小军(中国建筑第三工程局有限公司,湖北武汉430070)[摘要]以困扰工程界设计的混凝土箱梁温度分布问题为研究对象,以某双线特大桥为背景,进行了为期1年的现场实测。
并结合气象学和传热学的相关理论对混凝土箱梁温度场进行数值仿真与效应分析,通过数值仿真与现场实测对比分析,得出混凝土箱梁温度场的分布规律与不均匀温度场对混凝土箱梁的效应;并以ANSYS 为开发平台,开发出了与ANSYS 风格一致的针对预应力混凝土温度场的可视化汉化模块。
实例计算表明,该可视化汉化模块能很好地应用于实际,减少程序重复建模的操作分析步骤,能够提高工作效率。
[关键词]桥梁工程;刚构桥;混凝土箱梁;温度场;应力[中图分类号]TU375.1;U448.213[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2012)17-0035-05Study on the Temperature Field and Structural Response of Concrete Box GirdersYang Lei ,Gao Chun ,Zhao Xiaojun(China Construction Third Engineering Bureau Co.,Ltd.,Wuhan ,Hubei430070,China )Abstract :The temperature field of concrete box girders and their structural implications has been a difficulty for engineers.In this paper ,the authors monitored the temperature field of a double-lane super large bridge for one year and performed numerical analysis to the temperature field and structural response of the bridge with relevant theories of aerography and heat transfer.Comparison between the monitored data and the numerical analysis results shows the temperature distribution principle and the effect of non-uniform temperature distribution on the structure.Using ANSYS as the platform ,visible modules were developed for analyzing the thermal field of prestressed concrete box girder bridges in Chinese.The present example shows that the developed modules can effectively reduce the number of repeated operations during modelling and increase work efficiency.Key words :bridges ;rigid frame bridges ;concrete box girders ;temperature field ;stresses [收稿日期]2011-12-23;[修订日期]2012-02-18[基金项目]国家科技支撑计划项目———建筑结构高效施工关键技术研究(2006BAJ01B04-05)[作者简介]杨磊,工程师,硕士,E-mail :ylcecsc@foxmail.com 随着我国基础设施建设的不断扩大,混凝土箱梁广泛应用于桥梁结构[1]。
混凝土箱形梁桥的温度梯度分析摘要:最新修订的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)对之前的规范内容(JTG 021-89)给予了适当修订,其中,有关温度梯度内容的规定发生了较大变化;在JTG D60-2015当中的温度梯度曲线,实为基于美国AASHTO规范,结合我国实际并进行适当修改所得。
从AASHTO的相关规定可知,依据既往经验,多室钢箱梁与开口截面可以不讲温度梯度的影响、作用考虑在内。
本文就混凝土箱形梁桥的温度梯度作一探讨与分析。
关键词:混凝土箱形梁桥;温度梯度;《公路桥涵设计通用规范》随着我国基础设施建设项目的持续稳定增长,桥梁建筑也得到了迅猛发展,箱型截面梁桥以其良好的截面受力特点,在桥梁建筑发挥着重要作用。
然而在自然环境中的混凝土箱型梁桥不断发生因为温度应力而导致的裂损事故,引起了工程界对混凝土桥梁结构温度分布情况和温度应力的广泛关注和重视。
本文探讨与分析了混凝土箱形梁桥的温度梯度。
1.混凝土箱梁结构温度作用类型混凝土结构会产生随时间变化的温度场是因为受到自然环境中太阳辐射、大气温度骤然降低或升高的影响,从而带来结构复杂的热量交换,引起混凝土箱梁内外各点热量的不平衡。
尽管影响混凝土结构的温度场是复杂的,但是根据影响温度作用的复杂程度,将其分为三种不同类型。
第一种情况是最简单的年温温度变化情况,这种情况下的温度作用对混凝土结构产生长期的影响,结构产生的温度分布情况是均匀分布的,并且结构会发生影响较大的位移变化。
对于年温温度变化作用的大小,我国桥梁设计规范已经给出了相关数据。
第二种是温度作用较复杂的情况,是由强冷空气引起的大气温度短时变化,这种情况产生了较均匀的温度分布,能引起结构较大的温度应力。
强冷空气引起的温度作用使得结构整体都受到其影响。
第三种情况是指结构受到最复杂的温度作用,这种温度作用的主要影响因素是太阳辐射强度,其次还有大气温度和风速,发生在受日照温度影响的混凝土结构中,与上面两种情况不同,这种情况下的温度作用特点是会改变结构局部的温度大小,当混凝土结构某些部位不受日照作用影响时,温度大小的改变并不明显,因此太阳辐射作用会引起混凝土结构的温度分布不均,造成结构局部温度应力过大,使得结构发生破坏。
第34卷第1期 2012年2月 土木建筑与环境工程
Journal of Civil.Architectural&Environmental Engineering Vo1.34 No.1
Feb.2012
混凝土中钢筋腐蚀过程的温湿度综合效应 姬永生 ,徐从宇 ,王 磊 ,申建立 ,张博雅 (中国矿业大学a.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;b.力学与建筑工程学院,江苏徐州221008)
摘 要:环境的温度和相对湿度是影响混凝土中钢筋锈蚀速度的重要因素,这2个因素对混凝土中 钢筋的腐蚀电流强度的影响并不是孤立的,而是互相交织在一起彼此产生影响的。通过试验研究 了温湿度共同作用下混凝土中钢筋腐蚀速度的变化规律。研究表明,温度愈高,钢筋的腐蚀电流强 度达到最大峰值时所对应的相对湿度愈大;相对湿度不同,温度升高对钢筋的腐蚀电流强度提高的 幅度也不同。 关键词:温度;相对湿度;孔隙水饱和度;钢筋腐蚀速度 中图分类号:TU352.3 文献标志码:A 文章编号:1674—4764(2012)01—0012—05
Comprehensive Effects of Temperature and Relative Humidity on Rebar Corrosion in Concrete
JI Yong—sheng , ,XU Cong-yu。,WANG Lei ,SHEN Jian—li。,ZHANG Bo—ye (rd.State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering;b.School of Mechanics& Civil Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,Jiangsu,P.R.China)
Abstract ̄The corrosion rate of steel in concrete is highly dependent on the heterogeneous structure of the concrete and the environmental exposure conditions.Temperature and relative humidity are tWO important environmental factors that simultaneously influence the corrosion process and cannot be separated or isolated from each other.The interaction of temperature and relative humidity for characterizing the corrosion rate has been sufficiently studied. The resules show that the higher the temperature is,the greater the relative humidity is when rebar corrosion rate reaches the max,and as to different relative humidity,the increasing extent of rebar corrosion rate with rise in temperature is different. Key words:temperature;relative humidity;degree of pore saturation;rebar corrosion rate
混凝土在太阳暴晒下能达到的温度是一个备受关注的话题,特别是在建筑工程和材料科学领域。
混凝土是一种常见的建筑材料,其性能受到环境温度的影响。
在夏季高温天气下,太阳暴晒可以让混凝土表面温度迅速升高,这可能对混凝土的强度、耐久性和使用寿命产生影响。
了解混凝土在太阳暴晒下能达到的温度对于建筑设计和材料选择具有重要意义。
1. 太阳暴晒对混凝土温度的影响太阳暴晒是混凝土温度升高的主要原因之一。
当混凝土表面暴露在太阳下时,它会吸收太阳辐射的能量,导致温度升高。
混凝土所处的环境温度和湿度也会影响其表面温度。
一般来说,夏季的高温天气会导致混凝土表面温度迅速升高,尤其是在没有遮挡物遮蔽的情况下。
而且,混凝土表面的颜色和材质也会影响其吸收和散射太阳辐射的能力,进而影响其表面温度的变化。
2. 混凝土在太阳暴晒下能达到的温度范围根据相关研究和实验数据,混凝土在太阳暴晒下能达到的温度范围一般在摄氏50度以上。
在真实的夏季高温环境中,混凝土表面的温度往往会超过摄氏60度甚至更高。
这样的高温环境对于混凝土的强度和耐久性都会带来一定程度的影响。
在建筑设计和工程施工中,需要考虑如何有效降低混凝土在太阳暴晒下的温度,以减轻其对建筑结构和材料性能的不利影响。
3. 影响混凝土温度的因素除了太阳暴晒之外,还有一些其他因素可能影响混凝土的温度。
周围环境的温度和湿度、混凝土的密度和厚度、是否有遮挡物遮蔽等。
混凝土的配合比和材料成分也会影响其热学性能,进而影响其在太阳暴晒下的温度变化。
4. 针对混凝土高温问题的解决方案针对混凝土在太阳暴晒下可能出现的高温问题,有一些解决方案可以采取。
可以通过改变混凝土的配合比和材料成分来改善其热学性能,如增加混凝土的密度和热导率,减少其吸热能力。
另外,可以通过在混凝土表面覆盖遮阳物或涂装特殊的防晒材料来降低其表面温度。
也可以通过调整建筑设计、增加植被覆盖或设置遮阳设施等方式来减少太阳直射对混凝土的影响。
5. 结语混凝土在太阳暴晒下能达到的温度是一个重要的问题,它关乎到建筑结构和材料的安全和耐久性。
钢管混凝土拱桥温度问题研究综述摘要:桥梁长期暴露于野外自然环境之中,不可避免受到环境温度、日照辐射等因素的影响,其温度效应较为显著,近年来国内外学者已开始关注温度作用对钢管混凝土拱桥的影响,普遍认识到温度作用会影响桥梁的线形、引起结构脱空、增加结构应力等,进而影响结构的安全。
关键词:钢管混凝土拱桥温度场温度效应1钢管混凝土拱桥温度场与温度效应研究现状钢管混凝土拱桥的大规模建设始于20世纪90年代,与混凝土桥梁不同,其核心混凝土被钢管外包,难以发现由温度应力引起的开裂、脱空等问题,温度效应造成的问题具有隐蔽性[1]。
同时钢管与混凝土材料的差异性导致其温度传导性也大不相同,其温度效应更为复杂。
因此,对钢管混凝土拱桥温度效应的研究也起步较晚,并且钢管混凝土拱桥在国外少有应用,相关研究主要集中于国内。
在温度场的研究方面,陈宝春等基于有限差分法对钢管混凝土截面温度场进行求解,并通过试验进行了验证。
范丙臣通过构件足尺试验得到了大气温度、日照等作用下的温度场,并对有效温度取值给出建议。
陈可、孙国富分别在实桥拱顶截面测得了日照下哑铃型截面单根管的温度场,并与有限元结果进行了对比。
李翔研究了位处高原山区的钢管混凝土拱桥温度梯度作用。
朱晓文对某四肢桁式钢管混凝土拱肋的截面日照温度场,通过理论与试验相结合的方式进行了分析,发现上哑铃截面温度要高于下哑铃。
刘振宇对一组横、竖放的钢管混凝土构件进行了日照温度场测试试验,也发现日照作用下构件的截面温度场有明显的非线性,且混凝土中心温度变化明显滞后于外界。
同样的,闫雯通过有限元分析与温度场实测试验,发现了钢管混凝土截面温度场突出的时变非线性和空间非线性。
在截面温度场的影响因素研究方面,汪鹤利用ANSYS建立拱肋截面平面模型,分析了截面倾角与直径等对温度场的影响,发现倾角对其影响不大,而直径越大温度变化越缓慢,且极值温度越小的规律。
金晓飞分析了不同方位对圆钢管、方钢管、工字钢3类钢构件表面日照温度分布的影响,得出构件与南北向夹角对温度场影响不大、构件截面面积与最大温度成正比的结论;然而刘红波却得出构件空间摆放方位对其温度场有很大影响的不同结论。