本發(fā)明涉及水泥混凝土，特別是一種基于成熟度理論預(yù)測溫度歷史、強(qiáng)度和溫差發(fā)展并確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)制度的方法。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明主要圍繞預(yù)制混凝土制品在實際生產(chǎn)中不同環(huán)境溫度下蒸汽養(yǎng)護(hù)制度選取問題進(jìn)行闡述。預(yù)制混凝土制品因其生產(chǎn)速度快、質(zhì)量可控等優(yōu)點，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，在實際生產(chǎn)中，混凝土制品的強(qiáng)度發(fā)展預(yù)測和蒸汽養(yǎng)護(hù)制度的確定存在一定的技術(shù)難度，特別是在不同外界環(huán)境溫度條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)制度調(diào)整已成為保障預(yù)制混凝土制品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

2、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于成熟度理論預(yù)測混凝土制品溫度歷史、強(qiáng)度和溫差發(fā)展并確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法。該方法旨在通過科學(xué)的理論計算模型精確預(yù)測預(yù)制混凝土制品溫度發(fā)展歷史，計算其不同位置的強(qiáng)度和溫差發(fā)展，并據(jù)此優(yōu)化蒸汽養(yǎng)護(hù)制度，以實現(xiàn)混凝土制品裂縫控制等質(zhì)量保障和資源能源節(jié)約。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是針對預(yù)制制品不同位置混凝土強(qiáng)度發(fā)展難以實時測量和不同外界環(huán)境溫度下蒸汽養(yǎng)護(hù)時調(diào)整需求，提出一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，該方法基于成熟度理論預(yù)測溫度歷史、強(qiáng)度和溫差發(fā)展并確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)的參數(shù)。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明采用的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，包括以下步驟：

3、步驟一：按照工程配合比制作混凝土試件，將混凝土試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)；

4、步驟二：測試混凝土試件在不同齡期的強(qiáng)度，計算混凝土試件在不同齡期的成熟度；

5、步驟三：根據(jù)不同齡期的強(qiáng)度和成熟度，擬合求出標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系曲線；

6、步驟四：將預(yù)制混凝土制品原材料按照工程配合比，制備膠凝材料樣品并測試在三個溫度下多個齡期放熱量；

7、步驟五：根據(jù)不同溫度下多個齡期的放熱量，利用非線性最小二乘法擬合得到單位膠凝材料最大放熱量qmax、水化反應(yīng)活化能ea和指前因子a；

8、步驟六：根據(jù)擬合最大放熱量qmax、水化反應(yīng)活化能ea和指前因子a，預(yù)測預(yù)制混凝土制品溫度發(fā)展歷史，并計算成熟度-時間關(guān)系圖；

9、步驟七：基于標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系和預(yù)測溫度發(fā)展歷史下成熟度-時間關(guān)系，從而轉(zhuǎn)換得到預(yù)測溫度發(fā)展歷史下強(qiáng)度-時間關(guān)系圖；

10、步驟八：根據(jù)步驟六中預(yù)測溫度發(fā)展歷史，根據(jù)預(yù)制混凝土制品不同位置的預(yù)測溫度發(fā)展歷史與平均環(huán)境溫度，計算預(yù)制制品中心和表層溫差、表層與環(huán)境溫差和強(qiáng)度發(fā)展曲線，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(tb/t?3353-2014《鐵路隧道鋼筋混凝土管片》)要求，調(diào)整和確定養(yǎng)護(hù)制度中溫度、時間等參數(shù)。

11、其中，

12、所述步驟一標(biāo)準(zhǔn)條件為溫度為20℃±2℃，濕度≥95％。

13、所述步驟二不同齡期為1d、3d、7d和28d；所述的成熟度計算方法公式為：m＝(t-t0)t；

14、其中，m為成熟度，℃·h或℃·d；h為小時，d為天數(shù)；t為在時間間隔內(nèi)混凝土的平均溫度，℃；t0為終凝時間，h或d；t為混凝土齡期。

15、所述步驟三擬合求出標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度與成熟度關(guān)系曲線，是根據(jù)步驟二測試和計算得到不同齡期的強(qiáng)度和成熟度，使用非線性曲線擬合求出標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度與成熟度關(guān)系曲線；

16、所述步驟四三個溫度分別為20℃、40℃和60℃，所述不同齡期分別為1d、3d和7d；

17、所述步驟五所述非線性最小二乘法擬合公式為：擬合精度大于0.9；

18、其中，q(t,t)為單位質(zhì)量膠凝材料在溫度t下經(jīng)過齡期t時的放熱量，kj/kg；qmax為單位質(zhì)量膠凝材料完全水化的總放熱量，kj/kg；kt為水化放熱速率常數(shù)，1/h；a為指前因子；ea為水化活化能，kj/mol；r為氣體通用常數(shù)，kj/(k·mol)；t為在時間間隔內(nèi)混凝土的平均溫度，k。

19、所述步驟六預(yù)測預(yù)制混凝土制品溫度發(fā)展歷史，其中，溫度場控制方程：

20、

21、其中，λ為導(dǎo)熱系數(shù)，kj/(m·h·℃)；cp為比熱容，kj/kg·℃；ρ為密度，kg/m3；mq為單位體積混凝土產(chǎn)生能量的速率，kj/(m3·h)；m為單位體積混凝土的膠凝材料質(zhì)量，kg/m3，q為單位質(zhì)量膠凝材料單位時間內(nèi)釋放的水化熱，kj/(kg·h)；t為溫度；t為齡期；x，y，z為預(yù)制混凝土制品中特征點的位置。

22、所述步驟七計算預(yù)測溫度下強(qiáng)度-時間關(guān)系圖，是基于標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系和預(yù)測溫度發(fā)展歷史下成熟度-時間關(guān)系，從而轉(zhuǎn)換得到預(yù)測溫度發(fā)展歷史下強(qiáng)度-時間關(guān)系圖。

23、所述步驟八根據(jù)步驟六中預(yù)測溫度發(fā)展歷史，根據(jù)預(yù)制混凝土制品不同位置的預(yù)測溫度發(fā)展歷史與平均環(huán)境溫度，計算預(yù)制制品中心和表層溫差、表層與環(huán)境溫差和強(qiáng)度發(fā)展曲線，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)tb/t?3353-2014《鐵路隧道鋼筋混凝土管片》要求，調(diào)整和確定養(yǎng)護(hù)制度中溫度、時間等參數(shù)。

24、有益效果：本發(fā)明通過測量并計算標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下混凝土強(qiáng)度與成熟度的關(guān)系，根據(jù)成熟度理論，計算預(yù)測溫度歷史下某一齡期混凝土強(qiáng)度和溫差，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(tb/t?3353-2014《鐵路隧道鋼筋混凝土管片》)預(yù)制混凝土制品強(qiáng)度和溫差要求，確定預(yù)制混凝土制品不同環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)溫度和時間等參數(shù)。本發(fā)明根據(jù)確準(zhǔn)預(yù)測的混凝土強(qiáng)度和溫差，確定預(yù)制混凝土制品的蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度和時間等養(yǎng)護(hù)養(yǎng)制度，可顯著增加經(jīng)濟(jì)效益，獲得降碳成效，預(yù)防混凝土制品開裂，提高質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟一所述的標(biāo)準(zhǔn)條件為溫度為20℃±2℃，濕度≥95％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟二所述的不同齡期為1d、3d、7d和28d；所述的成熟度計算方法公式為：m＝(t-t0)t；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟三所述擬合求出標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系曲線，是根據(jù)步驟二測試和計算得到不同齡期的強(qiáng)度和成熟度，使用非線性曲線擬合求出標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟四所述三個溫度分別為20℃、40℃和60℃，所述不同齡期分別為1d、3d和7d。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟五所述非線性最小二乘法擬合公式為：擬合精度大于0.9；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟六所述預(yù)測預(yù)制混凝土制品溫度發(fā)展歷史，其中，溫度場控制方程：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟七所述計算預(yù)測溫度下強(qiáng)度-時間關(guān)系圖，是基于標(biāo)準(zhǔn)條件下強(qiáng)度-成熟度關(guān)系和預(yù)測溫度發(fā)展歷史下成熟度-時間關(guān)系，從而轉(zhuǎn)換得到預(yù)測溫度發(fā)展歷史下強(qiáng)度-時間關(guān)系圖。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，其特征在于：步驟八所述根據(jù)步驟六中預(yù)測溫度發(fā)展歷史，根據(jù)預(yù)制混凝土制品不同位置的預(yù)測溫度發(fā)展歷史與平均環(huán)境溫度，計算預(yù)制制品中心和表層溫差、表層與環(huán)境溫差和強(qiáng)度發(fā)展曲線，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)tb/t?3353-2014《鐵路隧道鋼筋混凝土管片》要求，調(diào)整和確定養(yǎng)護(hù)制度中溫度、時間參數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)參數(shù)的方法，包括：獲取實驗室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下混凝土強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系曲線，計算獲得強(qiáng)度與成熟度的關(guān)系圖；基于不同溫度下多個齡期水化放熱量，利用非線性最小二乘法求出單位膠凝材料最大放熱量、水化活化能和指前因子；預(yù)測溫度發(fā)展歷史，計算預(yù)制混凝土制品中心點與保護(hù)層的溫差、保護(hù)層與環(huán)境的溫差；計算溫度歷史下混凝土在不同齡期的成熟度；基于成熟度相同強(qiáng)度相同的成熟度理論，根據(jù)強(qiáng)度與成熟度關(guān)系圖，查詢獲得預(yù)制混凝土制品強(qiáng)度隨齡期的關(guān)系；根據(jù)預(yù)制混凝土制品預(yù)測溫度、溫差和強(qiáng)度需求，確定預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)制度。通過合理安排蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度、時間等參數(shù)，減少預(yù)制混凝土制品養(yǎng)護(hù)過程能源消耗，增加社會和經(jīng)濟(jì)效益，獲得降碳成效。

技術(shù)研發(fā)人員：錢春香,劉慶波,馮驍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8