浅谈大体积混凝土水化热影响因素分析

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摘要：根据三维热传导理论，采用MIDAS FEA有限元分析软件并考虑外界大气温度的变化等外界影响因素，进行仿真模拟计算。通过计算分析，得出一些水冷管的水量、管径对水化热的一些影响的规律。

关键字：锚锭；水化热；有限元；

中图分类号：TV331 文献标识码： A

引言

随着混凝土的广泛应用，像锚锭这些大体积混凝土中水泥在水化硬结过程中产生的水化热效应问题，对工程的质量有着很大的影响。混凝土是热的不良导体，具有很大的热延迟性和热惰性，当混凝土浇注后，因水泥水化反应产生的水化热，在新浇注的混凝土结构中不断的积贮热量，形成短期的内部温度高、外表面温度低的水化热分布状态。这种温差将产生温度应力，有可能在混凝土表面引起巨大的拉力和出现开裂。而且体积越大，这种温差越大，产生的温度应力也就越大。

工程概况

某长江特大桥是南川到涪陵高速路段的控制性工程，南锚碇大体积混凝土结构包括锚块、锚块连接块、锚鞍、锚鞍后浇带、锚体侧墙、压重块、锚体前墙。单个锚体锚块结构尺寸为15×30×31.1m，采用C40混凝土；锚块连接块结构尺寸为13.7×30×17.17m，采用C30混凝土；锚鞍结构尺寸为15×10×36.7m，散索鞍支承中心以下5米内采用C40混凝土，其余采用C30混凝土；锚鞍与锚块间左右各设2米宽后浇带，锚鞍后浇带结构尺寸为2×15×17.169m，采用C30混凝土；锚体侧墙分3.0m×7×2.74m，采用C30混凝土；压重块结构尺寸为32.48×13.7×13.93m，采用C30混凝土；锚体前墙采用C30混凝土。

有限元模型计算

本文利用MIDAS FEA有限元软件对其锚锭进行了有限元模拟计算，模型采用3维实体单元，网格通过网格尺寸控制，映射网格的方法划分，以保证计算得准确性和快捷。

锚锭由锚块、压重块、鞍部组成，进行分块浇注。根据现场浇注情况，同时模拟由于工地自来水源不稳定，而导致冷却水水温会升高对砼冷却会有影响。模型离散如图1，冷凝管模型如图2

图1 单元离散图

图2 工况二水冷管分布图

为了了解水化热对其结构所受拉应力的影响，现划分以下三种工况如下：

工况一：不设置水冷管。

工况二：水冷管直径40mm，水冷管距离混凝土边缘50cm，水冷管之间的间距1m。

工况三：水冷管直径25mm，水冷管距离混凝土边缘50cm，水冷管之间的距离50cm。

计算结果

工况一：

蓝色：第一次浇注区域 红色：第二次浇注区域 绿色：第三次浇注区域

不加水冷管情况，温度变化曲线较加了水冷管平滑，在第二天到第三天之间达到温度最高值，在达到最高值后，呈下降趋势。

工况二：

蓝色：第一次浇注区域 红色：第二次浇注区域 绿色：第三次浇注区域

水冷管加粗温度在第一天和第二天之间达到最大值，达到温度最大之后总体上呈波浪形下降。

工况三

蓝色：第一次浇注区域 红色：第二次浇注区域 绿色：第三次浇注区域

水冷管加密情况下，在第一天达到最高值，在达到最高值后呈波浪形下降，由于水冷管加密，改变水流方向，对混凝土温度影响较大。

四、结果分析

混凝土分块浇注，右边首先浇注，左边其次，中间最后浇注。由于中间混凝土为C30混凝土，两边为C40，结合以上各工况温度分布图，可以看出C40混凝土放热量大于C30，由于浇注先后的顺序不同，最后各块温度也各不相同。水冷管位置布置混凝土中间位置，从分布图可以看出，水冷管作用位置，温度明显低于附近混凝土，混凝土和地基接触位置散热较差。

根据数据统计表格可以看出：加粗水冷管对于降低最高温度作用不是很明显，对降低整体温度有明显作用，加密水冷管对于降低最高温度和降低整体温度都有显著效果，如果控制不好水温将来对混凝土的降温有着很大的影响。

参考文献

[1] JTG D60 - 2004 ， 公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2] JTG D62 -2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3] 刘忠伟、卢启煌. 双墩柱大悬臂预应力盖梁的计算[J]山西建筑，2010，（14）338-339；

[4] 李红鸽. 独柱大悬臂盖梁和双柱墩式高架桥动力性能对比研究[J]国防交通与技术，2012，（01）22-26；

[5] 杨树萍、纪秋吉、朱东. 关于盖梁计算模型的探讨 [J].工程与建设，2011，（1）50-79

[6] 王其君. 公路桥梁预应力混凝土盖梁设计[J]交通标准化，2010，（228）220-221；

[7] 许东风、李皓. 浅谈预应力混凝土盖梁设计 [J].中国水运，2010，（4）170-171；