【摘要】：為利用通用有限元程序溫度場模塊計算混凝土內(nèi)部濕度場,對比了溫度場和濕度場的微分方程、初始及邊界條件,提出了有限元程序ANSYS溫度場模塊計算混凝土濕度場的有限元方法,并基于既有混凝土內(nèi)相對濕度測試試驗結(jié)果,從自干燥效應(yīng)和干燥效應(yīng)兩方面對該方法進行了驗證,分析了影響濕度場分布的內(nèi)部水分自耗函數(shù)、濕度擴散系數(shù)和表面水分轉(zhuǎn)移系數(shù)的參數(shù)取值,得到了水分自耗率公式.研究結(jié)果表明:濕度場計算中的相對濕度、濕度擴散系數(shù)、濕度自降低項和表面水分轉(zhuǎn)移系數(shù)可分別用溫度場計算中的溫度、導(dǎo)溫系數(shù)、絕熱升溫函數(shù)和換熱系數(shù)表示;用溫度場模塊分析混凝土的濕度場結(jié)果與既有試驗結(jié)果的最大誤差為7.3%,滿足工程要求;獲得的水分自耗率公式可適用于水灰比為0.28~0.68的混凝土濕度場計算.
【圖文】：

第1期王永寶，等:基于ANSYS的混凝土內(nèi)濕度場計算方法系數(shù)、密度和比熱的形式輸入．在混凝土的濕度場計算時，假定混凝土的密度和比熱都為1，此時可以認為熱傳導(dǎo)系數(shù)λ即為濕度擴散系數(shù)D，在ANSYS中通過MP、MPTEMP和MPDATA等定義非線性材料參數(shù)的命令，按照式(5)、(6)或(7)來定義．表面水分轉(zhuǎn)移系數(shù)hf替換溫度場計算中的表面換熱系數(shù)α，用SF命令施加．3試驗驗證3．1自干燥效應(yīng)蔣正武［13］等給出了水灰比分別為0．2、0．25、0．3、0．4、0．6和0．8，結(jié)構(gòu)尺寸為10cm×10cm×10cm的立方體試塊，在四周密封環(huán)氧樹脂，養(yǎng)護1d后拆模，放置在溫度為(20±2)℃和相對濕度為(50±2)%的養(yǎng)護條件下，混凝土的相對濕度隨時間的變化關(guān)系．KIM［14］等也給出了水灰比分別為0．28、0．40和0．68的3種不同試塊，，分別養(yǎng)護3d和28d后的混凝土濕度場測試結(jié)果．用ANSYS建立三維實體有限元模型，內(nèi)部自耗曲線按式(3)和(4)計算，分析自干燥效應(yīng)對混凝土內(nèi)部濕度場的影響．測試結(jié)果與計算結(jié)果對比如圖1所示．(a)文獻［13］(b)文獻［14］(蒸汽養(yǎng)護3d，nn=1．1)(c)文獻［14］(蒸汽養(yǎng)護28d，nn=1．35)圖1自干燥引起的相對濕度計算值與實測值對比Fig．1Comparisonofthemeasuredandcalculatedresultsofrelativehumiditycausedbyself-desiccation由圖1可知，在自干燥初期，混凝土的水化較快，內(nèi)部相對濕度下降較快，隨著時間的變化，內(nèi)部相對濕度逐漸趨于穩(wěn)定．水灰比越小，自干燥引起的相對濕度下降越大．除少數(shù)測點受測試儀器及參數(shù)取值影響計算結(jié)果與實測結(jié)果有差異外，多數(shù)測點計算結(jié)果與實測值吻合良好，計算值與試驗值的57

西南交通大學學報第52卷最大誤差在3．1%以內(nèi)，證明了本文方法的可行性．3．2干燥效應(yīng)文獻［7］和［14］的干燥試驗試件水灰比、養(yǎng)護條件、試件尺寸和相應(yīng)的計算參數(shù)如表2所示，試件均采用單面干燥．No．1和No．2試件取自文獻［14］，No．3試件取自文獻［7］．圖2為干燥效應(yīng)引起的相對濕度計算值與實測值相對的．表2干燥效應(yīng)試驗概況及參數(shù)Tab．2Experimentalarrangementandcoefficientsofthedesiccationtest試件編號水灰比溫度/℃濕度/%尺寸/cmα0hcnDsat/(×10－6m2·h－1)hf/(×10－6m2·h－1)No．10．282050±210×10×200．0500．8151．601．50No．20．402050±210×10×200．0240．862．010．56No．30．59206010×10×100．0230．7550．31150．0(a)No．1(b)No．2(c)No．3圖2干燥效應(yīng)引起的相對濕度計算值與實測值對比Fig．2Comparisonofthemeasuredandcalculatedresultsofrelativehumiditycausedbydesiccation由表2和圖2可知，當選取合適的參數(shù)后，除部分深度測點有差距外，有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果的最大誤差在7．3%以內(nèi)，滿足工程要求．隨著距離干燥面深度的增加，混凝土內(nèi)部的相對濕度降低越小，干燥效應(yīng)主要發(fā)生在混凝土表面;深度越大，其相對濕度呈現(xiàn)一定的滯后效應(yīng)．D和hf系數(shù)能夠顯著影響混凝土內(nèi)部的相對濕度分布，合理的選擇參數(shù)能達到較好效果．58

【參考文獻】

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本文編號：2559031