基于正交试验的寒区混凝土导热系数影响因素研究

为研究寒区混凝土的导热系数,利用正交试验方法,选用水胶比、骨料体积分数、饱和度、粉煤灰掺量、矿渣掺量作为影响因素,每个因素取四个水平,采用QTM-500导热仪测试上述混凝土在不同温度条件下(-30、-20、-10、0、10、20℃)的导热系数,考察不同温度下混凝土导热系数的变化规律,并对试验结果进行极差、方差分析,确定各因素对混凝土导热系数影响程度、显著性。研究结果表明:混凝土的导热系数与温度呈负相关性,水胶比、饱和度较大的混凝土导热系数随着温度的降低在温度敏感区(-10～0)℃范围内骤增;在(0～20)℃范围内,各影响因素对混凝土导热系数影响的大小顺序为:骨料体积分数饱和度水胶比矿渣掺量粉煤灰掺量,(-10～-30)℃时,顺序稍有改变,饱和度对混凝土导热系数的影响最大;在(-30～20)℃范围内,骨料体积分数、饱和度对混凝土导热系数的影响特别显著。研究结果为寒区混凝土导热特性提供更为重要的理论依据。     

基于PPR无假定建模的混凝土导热系数计算模型

为了充分挖掘导热系数高维数据的内在结构特征,提出运用投影寻踪回归(PPR)无假定建模技术对混凝土导热系数试验数据进行分析并建立模型,采用数据"还原拟合"与"预留检验"相一致的"精度一致检验法"准则来评定模型的稳定性;并基于建立的PPR模型对导热系数进行仿真计算,以此对混凝土导热系数进行更加全面的研究.该建模方法避免了采用证实性数据分析(CDA)方法进行建模时存在的人为假定和求解结果因人而异等不确定性问题,具有较好的学科通用性.研究成果不仅为混凝土结构内部温度场的精确计算提供了理论依据,还对各学科试验优化设计、高维数据建模分析提供了有效的解决方案.     

混凝土导热系数与其饱和度及温度的关系

在已有混凝土导热系数影响因素研究成果的基础上,以普通混凝土、泡沫混凝土、植物纤维陶粒混凝土、棉花秸秆石膏混凝土四种不同混凝土为研究对象,采用QTM-500导热测试仪分别对四种混凝土不同饱和度时不同温度下(-30~20℃)的导热系数进行试验,并分析不同饱和度下各混凝土导热系数随温度(-30~20℃)的变化规律,最后采用压汞仪对四种混凝土的孔隙率、孔径分布等参数进行测试,从微观孔隙角度深入分析各混凝土导热系数随温度的变化规律。结果表明,各混凝土的导热系数与其饱和度呈显著的正相关性,干燥状态下,四种混凝土的导热系数随温度变化不显著;饱和状态下,各混凝土导热系数在一定温度范围内会发生突变,当超出温度敏感区域后,各混凝土的导热系数基本趋于稳定值;在试验温度范围内,混凝土导热系数变化规律与其孔隙参数有关。该研究结果可为寒冷地区大体积混凝土结构、建筑节能混凝土的导热系数试验及分析提供参考。     

水泥石导热系数影响因素研究

为了研究水泥石在服役期的导热系数影响因素,选取0.25、0.3、0.4、0.5、0.6五种水平水胶比制作水泥石试件,采用QTM-500导热仪测定了水泥石在不同温度下的导热系数,采用甲醇法测定其孔隙率,推出密实状态下水泥石导热系数与温度之间的关系式;利用正交试验方法,选用水胶比、粉煤灰掺量、矿渣掺量作为主要因素,考察不同温度下各个因素对水泥石导热系数影响的大小顺序以及显著性,最终得到水泥石导热系数的预测方程。研究结果表明:水泥石导热系数与水胶比、孔隙率呈负相关性,与温度呈正相关性,温度每提高1℃,密实状态下水泥石导热系数增大0.006 8 kJ/(m·℃·h);在不同温度下,各因素对水泥石导热系数影响的大小顺序为水胶比>矿渣掺量>粉煤灰掺量,且各因素对水泥石导热系数的影响均特别显著;通过对试验结果进行多元回归分析,得到水泥石导热系数与各因素之间的关系式,其预测精度较高。     

低热水泥基材料电阻率与导热系数相关性研究

本文提出了利用测试水泥基材料的电阻率通过建立模型来表征试验其导热系数。试验测定内掺不同掺量粉煤灰、矿渣的低热水泥基材料24h、48h、72h龄期的电阻率及28d的导热系数,分析其在水泥水化过程中的发展变化规律,探讨应用电阻率法快速预测低热水泥基材料特征龄期导热系数的可行性,为温度场计算及温度裂缝控制提供参考。研究结果表明:低热水泥基材料28d导热系数与72h电阻率值具有较好的线性相关性;通过对电阻率的测试来表征低热水泥基材料的导热系数是可行的,为低热水泥基材料的热学性能预测提供了新的思路。     

不同温度条件下混凝土导热系数影响因素研究

为了研究混凝土在不同温度条件下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,以骨料体积分数、砂率、水胶比、饱和度粉煤灰掺量、矿渣掺量为因素,采用QTM-500导热仪测试混凝土在不同温度条件下(-30～20 ℃)的导热系数,并分析各影响因素对混凝土导热系数在不同温度条件下的变化规律,最终得出混凝土导热系数与各因素之间的预测方程。结果表明:混凝土导热系数与温度呈负相关性;混凝土导热系数随着骨料体积分数的增大而增大,随着砂率的增大而减小;干燥状态下,混凝土导热系数随着水胶比的增大而减小;饱和状态下,混凝土导热系数大于干燥状态下混凝土导热系数,随着温度的降低,尤其在0～-10 ℃时,混凝土导热系数骤增;混凝土导热系数随着粉煤灰、矿渣掺量的增加而减小;通过对试验结果进行多元回归,得到了混凝土导热系数与各因素之间的计算模型,该模型预测精度较高。研究结果可为混凝土结构内部温度场的精确计算、保温隔热性能以及表面裂缝的控制提供理论依据。     

考虑孔溶液相变的寒区混凝土导热系数计算模型

将寒区混凝土视为多相复合材料，基于比等效导热相等法则建立了能够动态表征饱和度、温度及孔隙分布对混凝土导热系数影响的计算模型，并且将模型计算值与实测值进行了对比分析.结果表明，计算模型有效刻画了正负温交替条件下混凝土孔溶液的相变特征，客观揭示了寒区温度变化过程中混凝土导热系数的演化机理.