低温混凝土导热影响因素的试验研究

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1、4低温建筑技术2015年第l2期(总第210期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．12．002低温混凝土导热影响因素的试验研究盛余飞，李金玲，范燕平，程旭东(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580)【摘要】采用自主研制的超低温试验装置对不同低温情况下的立方体混凝土试块进行试验，研究了含水率、冻融循环、试块尺寸形状等因素对混凝土导热速度的影响。结果表明：①导热速度随含水率增大而增大，且在冰点以下变化更为显著；②导热速度随冻融循环次数的增多而增大，超低温条件下更加严重；③大尺寸试块温降速度慢，圆柱形有利于减弱温差对试块

2、的影响。【关键词】混凝土；导热速度；低温及超低温；含水率；冻融循环；形状尺寸【中图分类号】TU528．0【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)12—0004—03我国的建筑技术不断地向极端环境延伸，其中混自动控制箱内温度。自带铂金温度传感器，可实时测凝土在低温及超低温环境中被广泛应用，如高寒冷地定并显示内部环境温度。降温试验全程在超低温箱区建筑⋯，大型LNG储罐等特种结构。混凝土受温中进行。度影响时内部易形成不均匀温度场，产生温度应力，制作试块时在中心处预埋铜一康铜热电偶用以而混凝土脆性材料的抗拉强度很低，故容易在温差条测量中心点温度，该类型

3、热电偶在一200oC～350℃范件下出现裂缝。液化石油气和液化天然气沸点分别围内使用较广。温度采集装置使用吉时利2700数字为一40％和一162~C，进行低温液体储存时要求混凝土采集器，测量精度可达0．0001℃。连接电脑后可自动储罐必须具备一定的稳定性和可预测性。因而研究采集并记录测量数据。低温及超低温下混凝土材料的性能对液化天然气储2．2试件制作罐等特种低温和超低温结构进行优化，提高技术经济本试验以青岛某公司的商品混凝土为原料，强度指数和安全可靠度具有重要意义。文中利用试验研为C35，配合比如表1所示。试块分为三种：100mm立究了含水率、冻融循环、形状尺寸

4、对低温及超低温环方体，150mm立方体，直径d=175mm、高h=150ram的境下混凝土导热速度的影响。圆柱体。混凝土试块制作时，将热电偶预埋在试块中1混凝土导热机理心位置，测定该点温度。温度传递方程是建立在能量守恒定律和傅里叶表1商品混凝±配合比热传导定律基础上的，形式如下：(++02T)．(1)：Or—cp、a。a。az／／式中，为温度，℃；t为时间，d；(，Y，)为直角坐标，m；A、c、P分别为混凝土的导热系数、比热容及质量密度，kJ／m·h·℃、ld／kg·℃、kg／m。2．3试验方案文中定义中心点处温度的变化率为导热速度，试验将混凝土试块置于超低温箱

5、中进行六面降单位℃／min，即：温，测定试块中心点处的温度，从而计算该点的平均导热速度，并分析含水率、冻融循环次数、试件尺寸及：=—a—(2Z)形状等因素对混凝土导热速度的影响规律。文中提2试验设备及试验方案及的试验温度指环境温度，设置一5、一20、一30、一60、2．1试验设备一100、一120、一160~C共七个温度，待混凝土试块中心试验在中国石油大学(华东)土木工程实验室进温度趋近目标温度时停止试验，同时分别对一5、一20、行。试验目标温度最低达到一160"C，普通降温设备难一100和一160~2温度下的试块进行了2O、15、2次和1以实现，采用自主研发的

6、超低温箱完成试验。箱体使次冻融循环。用304不锈钢制作，保温材料为聚氨酯，具有良好的保3结果分析温效果。装置自带液氮控制阀，通过控制液氮蒸发量3．1含水率试验[基金项目]山东省自然科学基金(ZR2012EEL23)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(15CX05004A)盛余飞等：低温混凝土导热影响因素的试验研究5一一一11试验对比了饱和水和标准养护两种∞不柏同加含0水柏率∞∞∞加试块的降温情况，测定试块中心点的温度，研究含水目率在不同温度下对混凝土导热速度的影响。试块均●为lOOmm立方体，试验温度为一5、一20、一60和一120oC。饱和水试块在水中浸泡7

7、2h，试验前擦拭去试j}li!霰块表面浮水。经烘干试验测定，饱和水试块含水率平船均为6％，标准养护试块含水率平均为3．3％，试验结果如图1所示。试验温度，℃一5饱和图2不同温度饱和水试块和标准试块导热速度一5标准一20饱水一20标准由图2可知，不同试验温度饱和水试块的导热速_6O饱和水一60标准度均大于标准试块，故含水率越大，混凝土的导热速喜一l2魄水度越快。笔者认为固体、液体和气体的导热速度依次一12O标准降低，含水率提高后，混凝土内部孔隙减少，水代替了部分空气，温度低于冰点时水凝结成冰，而冰的导热时间／rain速度大约是水的3～4倍，且结冰后混凝土内部连通性

8、图l不同温度饱和水试块和