一種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)的方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開一種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)的方法，其能對(duì)試驗(yàn)塊所在的環(huán)境溫度和保溫材料的含水率等參數(shù)進(jìn)行精確的控制，對(duì)試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)進(jìn)行高精度反演分析計(jì)算，進(jìn)而能精確測(cè)試覆蓋保溫材料(包括含水結(jié)冰保溫材料)的混凝土表面放熱系數(shù)。該方法包括步驟：(1)制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)；(2)將鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊放置在自動(dòng)控制和記錄測(cè)點(diǎn)溫度、防凍液溫度和箱內(nèi)溫度的凍融試驗(yàn)箱內(nèi)，該保溫材料包括含水結(jié)冰材料，設(shè)定合理的溫度值進(jìn)行試驗(yàn)；(3)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，反演分析得到鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)β1；(4)經(jīng)公式推導(dǎo)計(jì)算，得到現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝土表面放熱系數(shù)βS。
【專利說明】
一種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土溫控防裂的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放 熱系數(shù)的方法，其能夠精確、高效地測(cè)量覆蓋保溫材料(包括含水結(jié)冰保溫材料)混凝土表 面放熱系數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 溫度荷載是壩體開裂的主要荷載，內(nèi)外溫差為主要溫度荷載之一，有效的保溫措 施能較好的控制溫度荷載，高寒地區(qū)，年平均氣溫低，日氣溫年變幅大，溫度荷載是壩體開 裂的最主要荷載，而保溫措施能較大程度的減小混凝土的溫度荷載。壩體所用的保溫材料 包括:聚苯板、大壩保溫被、擠塑板和聚氨酯。
[0003] 大體積混凝土施工期容易產(chǎn)生溫度裂縫，適當(dāng)?shù)臏乜胤懒汛胧┠軠p少或避免混凝 土開裂。為選擇適時(shí)合理的溫控措施，需要進(jìn)行混凝土溫度場(chǎng)的仿真計(jì)算，溫度場(chǎng)精確與否 直接關(guān)系到溫控措施是否合理，而溫控參數(shù)是關(guān)系溫度場(chǎng)精確與否的關(guān)鍵因素。在混凝土 溫控計(jì)算中，體現(xiàn)混凝土表面保溫的參數(shù)為表面放熱系數(shù)，如何準(zhǔn)確獲得混凝土表面放熱 系數(shù)是混凝土溫控防裂計(jì)算重要研究?jī)?nèi)容之一。
[0004] 目前覆蓋保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)主要通過保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算獲得和 直接測(cè)量獲得：
[0005] (1)通過保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)推導(dǎo)鋪設(shè)保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)。朱伯芳院士 的《大體積混凝土溫度控制和溫度應(yīng)力》中已經(jīng)有詳細(xì)的關(guān)于表面保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)和鋪 設(shè)保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)關(guān)系的推導(dǎo)公式。對(duì)于完全干燥的材料的表面放熱系數(shù)， 按朱伯芳院士提出的方法可做到覆蓋保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)的精確測(cè)量。保溫材料 對(duì)混凝土溫度應(yīng)力影響主要體現(xiàn)在其對(duì)混凝土表面放熱系數(shù)影響上，表面放熱系數(shù)和含水 率密切相關(guān)。材料保溫性能和含水率的研究較多，徐婷婷等認(rèn)為建筑節(jié)能中廣泛使用的大 部分多孔建筑材料屬于含濕非飽和多孔介質(zhì)，其有效導(dǎo)熱系數(shù)受含水率影響顯著；段愷等 認(rèn)為:不同保溫材料和墻體材料在不同含水率狀態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)是不同的。理論上，表面放 熱系數(shù)可以根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)推導(dǎo)得到，由于保溫材料含水率分布不均勻、含水結(jié)冰材料導(dǎo)熱 系數(shù)難以測(cè)定等原因，應(yīng)用該方法具有一定的局限性，難以測(cè)量含水結(jié)冰材料表面放熱系 數(shù)。
[0006] (2)通過室外試驗(yàn)，直接測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)。目前該方面的研究成果眾多。 朱岳明利用試驗(yàn)結(jié)果，采用阻尼最小二乘法對(duì)溫度場(chǎng)的絕熱溫升計(jì)算參數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、表面 熱交換系數(shù)進(jìn)行反分析計(jì)算。張宇鑫、宋玉普采用遺傳算法對(duì)混凝土的絕熱溫升參數(shù)、導(dǎo)溫 系數(shù)和表面熱交換系數(shù)進(jìn)行了反分析，采用最優(yōu)保護(hù)策略和二點(diǎn)交叉、對(duì)適應(yīng)性函數(shù)進(jìn)行 拉伸的方法對(duì)基本的遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)，并用于溫度場(chǎng)參數(shù)的反分析。王振紅等也在應(yīng)用 室外試驗(yàn)的方法直接測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)上進(jìn)行了較多深入研究。然而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)花費(fèi) 較大，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，試驗(yàn)試驗(yàn)塊往往在其他工程不能反復(fù)使用，且試驗(yàn)過程中干擾較大， 試驗(yàn)結(jié)果的可靠性有待改進(jìn)。
[0007] 目前，西藏高寒地區(qū)是我國(guó)水電開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域，該地區(qū)冬季氣溫較低，由于沖毛 和施工用水等多方面原因，很多保溫材料處于含水結(jié)冰狀態(tài)，測(cè)量含水結(jié)冰材料表面放熱 系數(shù)方法需要重點(diǎn)關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面 放熱系數(shù)的測(cè)量方法，其能對(duì)試驗(yàn)塊所在的環(huán)境溫度和保溫材料的含水率等參數(shù)進(jìn)行精確 的控制，對(duì)混凝土表面放熱系數(shù)進(jìn)行高精度反演分析計(jì)算，進(jìn)而能精確測(cè)試覆蓋保溫材料 (包括含水結(jié)冰保溫材料)的混凝土表面放熱系數(shù)。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)的方法，該方法包 括以下步驟：
[001 0] (1)制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)；
[0011] (2)將鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊放置在自動(dòng)控制和記錄測(cè)點(diǎn)溫度、防凍液溫度和箱 內(nèi)溫度的凍融試驗(yàn)箱內(nèi)，該保溫材料包括含水結(jié)冰材料，設(shè)定合理的溫度值進(jìn)行試驗(yàn)；
[0012] (3)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，反演分析得到鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊試驗(yàn)塊試驗(yàn)條件下的試 驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)βι;
[0013] 怒公地烏斗曾·得到現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝土表面放熱系數(shù)&
[0014]
[0015] 其中：k為風(fēng)速影響系數(shù)，可參考規(guī)范取值，為不覆蓋保溫材料時(shí)物體表面放熱 系數(shù)，扮為試驗(yàn)條件下試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)。
[0016] 本發(fā)明通過制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)，將試驗(yàn)塊放置在凍 融試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演來得到鋪設(shè)保溫材料(包括含水結(jié)冰材料)的 表面放熱系數(shù)，即試驗(yàn)條件下試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)，再經(jīng)公式推導(dǎo)計(jì)算，得到現(xiàn)場(chǎng)條件下混 凝土表面放熱系數(shù)，因此能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境和參數(shù)性能進(jìn)行精確的控制，進(jìn)行參數(shù)高精度反 演，能精確測(cè)試覆蓋含水結(jié)冰材料表面的放熱系數(shù)。
【附圖說明】
[0017] 圖1是測(cè)點(diǎn)位置的布置的側(cè)視圖。
[0018] 圖2示出了截面A-A，B-B，C-C，D-D的測(cè)點(diǎn)布置圖。
[0019]圖3示出了本發(fā)明的試驗(yàn)流程圖。
[0020] 圖4示出了本發(fā)明的反演分析流程圖。
[0021] 圖5出示了本發(fā)明的試驗(yàn)塊模具實(shí)例圖。
[0022]圖6出不了本發(fā)明的測(cè)點(diǎn)布置實(shí)例圖。
[0023]圖7出示了本發(fā)明的成品試塊實(shí)例圖。
[0024]圖8出示了本發(fā)明的凍融試驗(yàn)箱內(nèi)試塊布置實(shí)例圖。
[0025]圖9出示了本發(fā)明測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)值和反演計(jì)算值對(duì)比實(shí)例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 這種室內(nèi)測(cè)量混凝土表面放熱系數(shù)的方法，該方法包括以下步驟：
[0027] (1)制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)；
[0028] (2)將鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊放置在自動(dòng)控制和記錄測(cè)點(diǎn)溫度、防凍液溫度和箱 內(nèi)溫度的凍融試驗(yàn)箱內(nèi)，該保溫材料包括含水結(jié)冰材料，設(shè)定合理的溫度值進(jìn)行試驗(yàn)；
[0029] (3)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，反演分析得到鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊試驗(yàn)塊試驗(yàn)條件下的試 驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)βι;
[0030] (4)經(jīng)公式（1)推導(dǎo)計(jì)算，得到現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝土表面放熱系數(shù)&
[0031]
[0032] 其中：k為風(fēng)速影響系數(shù)，可參考規(guī)范取值，為不覆蓋保溫材料時(shí)物體表面放熱 系數(shù)，扮為試驗(yàn)條件下試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)。
[0033] 本發(fā)明通過制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)，將試驗(yàn)塊放置在凍 融試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，反演分析得到鋪設(shè)保溫材料(包括含水結(jié)冰材料）的 試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)，即得到試驗(yàn)條件下試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)，再經(jīng)公式推導(dǎo)計(jì)算，得到現(xiàn) 場(chǎng)條件下混凝土表面放熱系數(shù)，因此能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境和參數(shù)性能進(jìn)行精確的控制，進(jìn)行參 數(shù)高精度反演，能精確測(cè)試覆蓋含水結(jié)冰材料的混凝土表面放熱系數(shù)。
[0034] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中試驗(yàn)塊為60cm X 60cm X 50cm的長(zhǎng)方體砂衆(zhòng)試塊，試驗(yàn)塊內(nèi) 部布置一系列的溫度探頭以跟蹤各個(gè)點(diǎn)的溫度歷程，每列4個(gè)測(cè)點(diǎn)，每層測(cè)點(diǎn)距離均為 10cm，共24個(gè)測(cè)點(diǎn)。
[0035] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中試驗(yàn)塊的材料為水、水泥和沙，比例為0.4:1:1.3;被測(cè)保 溫材料僅覆蓋在試驗(yàn)塊的頂面，側(cè)面與底面用8cm干燥擠塑聚苯乙烯塑料泡沫覆蓋。
[0036] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中試驗(yàn)塊置于不銹鋼槽中，與防凍液隔絕，試驗(yàn)塊底面與側(cè) 面均用8cm聚氨酯包裹，被測(cè)保溫材料置于試驗(yàn)塊的頂面，然后將一不銹鋼水槽置于被測(cè)保 溫材料上，利用水栗實(shí)現(xiàn)防凍液循環(huán)，并于防凍液中布置溫度傳感器，使防凍液溫度按照試 驗(yàn)要求保持穩(wěn)定。
[0037] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中將試驗(yàn)塊置于凍融試驗(yàn)箱中，設(shè)定特定的溫度，記錄試驗(yàn) 塊內(nèi)部不同位置的溫度變化情況。
[0038] 優(yōu)選地，所述步驟(1)中試驗(yàn)塊的制備包括以下步驟：
[0039] (a)架立鋼筋，固定溫度探頭；
[0040] (b)澆筑試驗(yàn)塊；
[0041] (c)間歇一段時(shí)間以消除絕熱溫升的影響。
[0042] 優(yōu)選地，覆蓋的保溫材料根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求來制備不同含水率的保溫材料。
[0043] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中使防凍液溫度按照試驗(yàn)要求保持穩(wěn)定的試驗(yàn)要求為:第一 階段冷凍液溫度-5°C持續(xù)時(shí)間達(dá)到48小時(shí)，第二階段冷凍液溫度-20°C，持續(xù)時(shí)間達(dá)到72小 時(shí);測(cè)量覆蓋含水保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)時(shí)，設(shè)定兩個(gè)階段冷凍液的溫度，溫度大于 〇°C，兩個(gè)階段的溫度相差大于15°C，第一階段持續(xù)時(shí)間達(dá)到48小時(shí)，第二階段持續(xù)時(shí)間達(dá) 到72小時(shí);試驗(yàn)過程通過監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)。自動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)包括試驗(yàn)塊內(nèi)的溫度過 程以及防凍液和凍融試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度變化。
[0044] 優(yōu)選地，所述步驟2中試驗(yàn)塊頂部所覆蓋的保溫材料需采取一定的措施模擬施工 現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的情況(例如制備不同含水率的保溫材料等）。
[0045] 優(yōu)選地，所述步驟(3)中反演的計(jì)算步驟包括:①假定頂面的初始放熱系數(shù)定為 50kJ/m2 · °C · d，設(shè)定四周和底面的表面放熱系數(shù)為30Kj/m2 · °C · d;②輸入初始溫度條件 (覆蓋保溫材料后立即測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的溫度作為初始溫度），輸入邊界條件;③計(jì)算各點(diǎn)的溫 度過程，并計(jì)算不同表面放熱系數(shù)情況下的誤差;④增大放熱系數(shù)5Kj/m 2 · °C · d，并重復(fù) 步驟①~③，直到獲取最小平均誤差。
[0046] 優(yōu)選地，所述步驟③中誤差通過公式(2)計(jì)算：
[0047]
[0048] 其中，η表示測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，m表示測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的總數(shù)，Xi⑴表示測(cè)點(diǎn)i在測(cè)點(diǎn)時(shí)間點(diǎn) t的監(jiān)測(cè)值，y i (t)為^ (t)對(duì)應(yīng)的計(jì)算值。
[0049] 以下更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0050] (1)試驗(yàn)塊溫度測(cè)量
[0051] 該試驗(yàn)需要測(cè)定的參數(shù)包括:保溫材料的含水率、試驗(yàn)塊的導(dǎo)熱系數(shù)、試驗(yàn)塊的導(dǎo) 溫系數(shù)和覆蓋保溫材料的試驗(yàn)塊的表面放熱系數(shù)。這些參數(shù)，除試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)外，其 余參數(shù)均可由相應(yīng)的儀器直接測(cè)量。由于鋪設(shè)保溫材料的物體表面放熱系數(shù)值只與物體表 面光滑的程度相關(guān)和保溫材料材料性能無關(guān)，且砂漿較混凝土更為均勻，砂漿可以較小而 不會(huì)影響溫度探頭的布置，故試驗(yàn)塊應(yīng)優(yōu)先選用砂衆(zhòng)。本發(fā)明設(shè)計(jì)60cm X 60cm X 50cm的長(zhǎng) 方體試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊的材料為水、水泥和沙，比例為0.4:1:1.3。理論上，測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻布置在 整個(gè)試驗(yàn)塊內(nèi)，但考慮到凍融試驗(yàn)機(jī)的溫度是均勻的，測(cè)點(diǎn)僅要布置在試驗(yàn)塊部分區(qū)域即 可，測(cè)點(diǎn)共6列，每列4個(gè)測(cè)點(diǎn)，每層測(cè)點(diǎn)距離均為10cm，共24個(gè)測(cè)點(diǎn)，模型和測(cè)點(diǎn)位置見圖1 ~2〇
[0052]試驗(yàn)用保溫材料僅覆蓋在頂面，側(cè)面與底面用8cm干燥擠塑聚苯乙烯塑料泡沫覆 蓋，試驗(yàn)塊中預(yù)埋溫度測(cè)試探頭。利用凍融試驗(yàn)機(jī)對(duì)試驗(yàn)塊進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)塊置于不銹鋼槽 中，與防凍液隔絕，試驗(yàn)塊底面與側(cè)面均覆蓋8cm擠塑聚苯乙烯泡沫塑料，被測(cè)保溫材料置 于試驗(yàn)塊頂面，然后將一特制不銹鋼水槽置于保溫材料上，利用水栗實(shí)現(xiàn)防凍液循環(huán)，并于 防凍液中布置溫度傳感器，使防凍液溫度按照試驗(yàn)要求保持穩(wěn)定。設(shè)定特定的溫度，記錄試 驗(yàn)塊內(nèi)部不同位置的溫度變化情況。試驗(yàn)的步驟如下：
[0053]架立鋼筋，固定溫度探頭;澆筑試驗(yàn)塊；間歇一段時(shí)間以消除絕熱溫升的影響；覆 蓋保溫材料并采取一定的措施模擬施工現(xiàn)場(chǎng)可能的環(huán)境;記錄各個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。流程表見圖 3〇
[0054] (2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)反演分析
[0055]通過試驗(yàn)獲取的計(jì)算資料，通過反演分析即可得到表面放熱系數(shù)。有限元網(wǎng)格模 型和試驗(yàn)塊大小需要完全一致，有限元節(jié)點(diǎn)需要包含試驗(yàn)塊的測(cè)點(diǎn)；若有限有限元節(jié)點(diǎn)無 相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，此時(shí)，節(jié)點(diǎn)初始溫度的取值可以采用對(duì)稱和差值的方法取得。根據(jù)資料計(jì) 算步驟包括：
[0056]①假定初始放熱系數(shù)，頂面的初始放熱系數(shù)定為50Kj/m2 · °C · d，設(shè)定四周和底 面的表面放熱系數(shù)為30Kj/m2 · °C · d;②輸入初始溫度條件(覆蓋保溫材料后立即測(cè)量各 測(cè)點(diǎn)的溫度作為初始溫度），輸入邊界條件;③根據(jù)步驟1~2計(jì)算各點(diǎn)的溫度過程并和計(jì)算 實(shí)測(cè)值和計(jì)算值的平均誤差;④增大放熱系數(shù)，每次增加3~5Kj/m 2 · °C · d，并重復(fù)步驟① ~③，直到獲取最小平均誤差。流程見圖4。
[0057]本試驗(yàn)定義的誤差定義如下：
[0058]
[0059 ]其中，η表示測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，m表示測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的總數(shù)，X i (t)表示測(cè)點(diǎn)i在測(cè)點(diǎn)時(shí)間點(diǎn) t時(shí)的監(jiān)測(cè)值，y i (t)為^ (t)對(duì)應(yīng)的計(jì)算值。
[0060] 該測(cè)量結(jié)果應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，如現(xiàn)場(chǎng)混凝土表面為流水情況，則測(cè)量值可直接 應(yīng)用。如保溫材料和空氣接觸，考慮到空氣和風(fēng)等作用因素，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場(chǎng)的表面 放熱系數(shù)可用以下公式計(jì)算：
[0061]
[0062]其中：k為風(fēng)速影響系數(shù)，可參考規(guī)范取值，為不覆蓋保溫材料時(shí)物體表面放熱 系數(shù)，為本發(fā)明測(cè)量的放熱系數(shù)。
[0063]測(cè)量鋪設(shè)含水結(jié)冰保溫材料混凝土表面放熱系數(shù)時(shí)，防凍液能達(dá)到的溫度必須低 于-20 °C。如環(huán)境試驗(yàn)室的室內(nèi)溫度可控制在-20°C以下，凍融試驗(yàn)箱也可用環(huán)境實(shí)驗(yàn)室替 代。
[0064]本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
均有實(shí)例驗(yàn)證，圖5~圖8為本發(fā)明的試驗(yàn)塊制作、試驗(yàn)塊成品 和凍融試驗(yàn)箱內(nèi)試塊布置實(shí)例圖。圖9為測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)值和反演計(jì)算值對(duì)比實(shí)例，該圖表明， 通過本發(fā)明獲得的表面放熱系數(shù)可使得試驗(yàn)值和反演計(jì)算值十分吻合，通過本發(fā)明獲得的 表面放熱系數(shù)精確性極高。
[0065]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明 技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:該方法包括W下步驟： (1) 制備試驗(yàn)塊，試驗(yàn)塊內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的溫度測(cè)點(diǎn)； (2) 將鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊放置在自動(dòng)控制和記錄測(cè)點(diǎn)溫度、防凍液溫度和箱內(nèi)溫 度的凍融試驗(yàn)箱內(nèi)，該保溫材料包括含水結(jié)冰材料，設(shè)定合理的溫度值進(jìn)行試驗(yàn)； (3) 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，反演分析得到鋪設(shè)保溫材料的試驗(yàn)塊試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)塊表面放 熱系數(shù)01; (4) 經(jīng)公式(1)推導(dǎo)計(jì)算，得到現(xiàn)場(chǎng)條件下混凝±表面放熱系數(shù)&其中：k為風(fēng)速影響系數(shù)，可參考規(guī)范取值，?3〇為不覆蓋保溫材料時(shí)物體表面放熱系數(shù)， &為試驗(yàn)條件下試驗(yàn)塊表面放熱系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟 (1) 中試驗(yàn)塊為60cmX60cmX50cm的長(zhǎng)方體砂漿試塊，試驗(yàn)塊內(nèi)部布置一系列的溫度探頭 W跟蹤各個(gè)點(diǎn)的溫度歷程，每列4個(gè)測(cè)點(diǎn)，每層測(cè)點(diǎn)距離均為10cm，共24個(gè)測(cè)點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于:所述 步驟(1)中試驗(yàn)塊的材料為水、水泥和沙，比例為0.4:1:1.3;被測(cè)保溫材料僅覆蓋在試驗(yàn)塊 的頂面，側(cè)面與底面用8cm干燥擠塑聚苯乙締塑料泡沫覆蓋。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟 (2) 中試驗(yàn)塊置于不誘鋼槽中，與防凍液隔絕，試驗(yàn)塊底面與側(cè)面均用8cm聚氨醋包裹，被測(cè) 保溫材料置于試驗(yàn)塊的頂面，然后將一不誘鋼水槽置于被測(cè)保溫材料上，利用水累實(shí)現(xiàn)防 凍液循環(huán)，并于防凍液中布置溫度傳感器，使防凍液溫度按照試驗(yàn)要求保持穩(wěn)定。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟 (2)中將試驗(yàn)塊置于凍融試驗(yàn)箱中，設(shè)定特定的溫度，記錄試驗(yàn)塊內(nèi)部不同位置的溫度變化 情況W及防凍液和凍融試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度變化。6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述 步驟(1)中試驗(yàn)塊的制備包括W下步驟： (a) 架立鋼筋，固定溫度探頭； (b) 誘筑試驗(yàn)塊； (C)間歇一段時(shí)間W消除絕熱溫升的影響。7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:覆蓋 的保溫材料根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求來制備不同含水率的保溫材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟 (2)中使防凍液溫度按照試驗(yàn)要求保持穩(wěn)定的試驗(yàn)要求為:第一階段冷凍液溫度-5°C持續(xù) 時(shí)間達(dá)到48小時(shí)，第二階段冷凍液溫度-20°C，持續(xù)時(shí)間達(dá)到72小時(shí)；測(cè)量覆蓋含水保溫材 料混凝±表面放熱系數(shù)時(shí)，設(shè)定兩個(gè)階段冷凍液的溫度，溫度大于0°C，兩個(gè)階段的溫度相 差大于15°C，第一階段持續(xù)時(shí)間達(dá)到48小時(shí)，第二階段持續(xù)時(shí)間達(dá)到72小時(shí);試驗(yàn)過程通過 監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟 (3)中反演的計(jì)算步驟包括:①假定頂面的初始放熱系數(shù)定為50kJ/m2 · °C · d，設(shè)定四周和 底面的表面放熱系數(shù)為30Kj/m2 · °C · d;②輸入初始溫度條件，輸入邊界條件;③計(jì)算各點(diǎn) 的溫度過程，通過和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得到誤差;④增大頂面放熱系數(shù)5Kj/m2 · °C · d，并 重復(fù)步驟①~③，直到獲取最小平均誤差。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)量混凝±表面放熱系數(shù)的方法，其特征在于:所述步 驟③中誤差通過公式(2)計(jì)算：其中，η表示測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，m表示測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的總數(shù)，xi(t)表示測(cè)點(diǎn)i在測(cè)點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)t的監(jiān) 測(cè)值，yi(t)為xi(t)對(duì)應(yīng)的計(jì)算值。
【文檔編號(hào)】G01N33/38GK105842278SQ201610317988
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】朱振泱, 張國(guó)新, 王海龍, 王振紅, 相建方, 沙莎, 黃濤, 侯文倩
【申請(qǐng)人】中國(guó)水利水電科學(xué)研究院