本发明涉及一种钢筋混凝土构件的比热计算方法，主要应用于养护完成后钢筋混凝土构件的比热计算，可用于建筑围护结构节能计算和构件温度场模拟。
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：钢筋混凝土结构由于取材方便、布局的灵活性以及良好的刚度和延展度等多方面优点，被广泛应用于建筑施工当中。随着社会经济和科学技术的发展，人们对于房屋安全性和节能环保的要求也越来越高。然而，钢筋混凝土构件浇筑养护后，在室内外温差和季节温差的作用下，构件易产生温度裂缝，甚至会影响建筑物的使用安全。此外，钢筋混凝土保温性能较差，造成大量热量流失。根据钢筋混凝土的热学性质，通过在构件表面粘贴或涂抹保温材料，达到预防温度裂缝和室内保温的目的。因此，对钢筋混凝土的热物理参数进行准确的测定是十分重要的。比热反映材料吸热和放热的能力，是建筑物围护结构设计和构件温度场模拟的重要参数。目前，固体材料比热的测定方法主要有混合法、差示扫描量热法(DSC法)等。混合法基于热平衡原理，将已知温度和质量的待测物，投入到质量与温度均已知且充满水的量热器中，待其温度稳定，忽略量热器与外界的热交换，计算出待测物的比热。差示扫描量热法(DSC法)是将待测材料放于DSC仪器中，控制温度并测出流入材料中的热流速度，该热流速度与待测材料的比热成正比，据此得出待测材料的比热。常采用间接DSC法，通过已知比热的标准样品与待测材料的比热测试结果相对比，计算出待测样品的比热值。在实际工程中，钢筋混凝土构件由于施工工艺、环境温度变化等因素，使其内部材质分布不均匀。另外，构件尺寸较大并且受施工场地限制，影响实验仪器的正常使用。上述常用固体材料的测定方法对于实验环境要求较高，需专业实验人员操作且测量时间长，无法满足实际工程的要求。因此，研究开发钢筋混凝土构件比热的简易测试方法，具有重大工程实用价值。该方法为建筑围护结构节能设计和构件温度场模拟提供保证。技术实现要素：本发明的主要目的是解决上述技术问题，提供一种钢筋混凝土构件比热的计算方法，该方法须具备操作简单，不破坏构件的特点。能够方便快捷的计算钢筋混凝土构件的比热值，进而为建筑围护结构节能设计和构件的温度场模拟提供依据。为实现上述目的，本发明采用的技术手段是提供一种钢筋混凝土构件比热的计算方法，该方法包括以下步骤：(1)根据构件的配筋图，得出构件内各型号钢筋的直径di和长度Li，分别计算出扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积V和构件内钢筋总质量m1。具体计算公式如下：V=V1-Σ(di2)2Liπ---(1)]]>m1=ρΣ(di2)2Liπ---(2)]]>式(1)与式(2)中，m1代表钢筋总质量，ρ代表钢筋的密度，V代表扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积，V1代表构件的体积，di代表各型号钢筋的直径，Li代表各型号钢筋的长度。(2)根据混凝土构件的施工配合比，砂：石子：水：水泥＝a：b：d：e，计算构件所用砂、石子、水泥的质量分别为m2、m3、m4。具体计算公式如下：m2:m3:m4＝aV:bV:eV(3)式(3)中，m2、m3、m4分别代表构件所用砂、石子、水泥的质量，a、b、e分别代表砂、石子、水泥的配合比的值，V代表扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积V。(3)根据水泥的种类，确定水与水泥反应比α，取22％～25％，计算构件内水泥石的质量为m4(1+α)。(4)使用水分测定仪测定钢筋混凝土构件体积V构件含水率w，根据公式(3)计算出构件内孔隙水的质量m5。具体计算公式如下：m5=w[m1+m2+m3+m4(1+α)]1-w---(4)]]>式(4)中，m1、m2、m3、m4、m5分别代表钢筋、砂、石子、水泥、孔隙水的质量，w代表构件含水率，α代表水与水泥反应比。(5)按照公式(5)进行钢筋混凝土构件的比热计算。具体计算公式如下：c=m1c1+m2c2+m3c3+m4c4(1+α)+m5c5m1+m2+m3+m4(1+α)+m5---(5)]]>式(5)中，c1、c2、c3、c4、c5分别代表钢筋、砂、石子、水泥石、孔隙水的比热，其余字母所代表含义同步骤(4)。本发明的效果是本钢筋混凝土构件比热的计算方法能够在不破坏建筑结构的情况下，方便快捷的计算得到钢筋混凝土构件的比热，进而为建筑围护结构节能设计和构件温度场模拟提供依据。该方法具备计算方法明确、操作简单、精度高等特点，便于实际工程中钢筋混凝土构件比热的确定。通过计算值与混合法和差示扫描量热法(DSC法)所测比热值的对比，误差均小于3％，精度的提高能够满足实际工程中建筑热值的应用，进而保证建筑热工计算的科学性。具体实施方式结合实例对本发明的钢筋混凝土构件比热计算方法加以说明。本发明提出的钢筋混凝土构件比热计算方法依据的是混合物比热按质量加权平均计算的思想。首先确定钢筋混凝土构件内各组成成分的质量，钢筋混凝土构件的比热即为构件内各组成成分的比热乘以其对应质量的叠加与总质量之比。钢筋混凝土构件主要由钢筋、砂、石子、水泥石和孔隙水构成。根据构件的配筋图，得出构件内各型号钢筋的直径和长度，计算构件内钢筋的总体积，进而得出构件内钢筋总质量；根据混凝土构件的施工配合比，计算构件所需砂、石子和水泥质量；根据水泥的质量和水泥水化反应理论用水量，计算水泥石质量；使用水分测定仪测定构件含水率，计算构件内孔隙水质量。钢筋、砂、石子、水、水泥石的比热由相关文献和资料获得。本发明的钢筋混凝土构件比热的计算方法包括以下步骤：(1)根据钢筋混凝土构件的配筋图，得出构件内各型号钢筋的直径di和长度Li，分别计算出扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积V和构件内钢筋总质量m1，具体计算公式如下：V=V1-Σ(di2)2Liπ---(1)]]>m1=ρΣ(di2)2Liπ---(2)]]>式(1)与式(2)中，m1代表钢筋总质量，ρ代表钢筋的密度，V代表扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积，V1代表构件的体积，di代表各型号钢筋的直径，Li代表各型号钢筋的长度；(2)根据钢筋混凝土构件的施工配合比，砂：石子：水：水泥＝a：b：d：e，计算构件所用砂、石子、水泥的质量m2、m3、m4，具体计算公式如下：m2:m3:m4＝aV:bV:eV(3)式(3)中，m2、m3、m4分别代表构件所用砂、石子、水泥的质量，a、b、e分别代表砂、石子、水泥配合比的值，V代表扣除钢筋后的钢筋混凝土构件体积；(3)根据水泥的种类，确定水与水泥反应比α，取22％～25％，则计算得到构件内水泥石的质量为m4(1+α)；(4)使用水分测定仪测定钢筋混凝土构件含水率w，根据公式(3)计算出构件内孔隙水的质量m5，具体计算公式如下：m5=w[m1+m2+m3+m4(1+α)]1-w---(4)]]>式(4)中，m1、m2、m3、m4、m5分别代表钢筋、砂、石子、水泥、孔隙水的质量，w代表构件含水率，α代表水与水泥反应比；(5)计算钢筋混凝土构件的比热，具体计算公式如下：c=m1c1+m2c2+m3c3+m4c4(1+α)+m5c5m1+m2+m3+m4(1+α)+m5---(5)]]>式(5)中，c1、c2、c3、c4、c5分别代表钢筋、砂、石子、水泥石、孔隙水的比热，m1、m2、m3、m4、m5分别代表钢筋、砂、石子、水泥、孔隙水的质量，w代表构件含水率，α代表水与水泥反应比。本发明的钢筋混凝土构件比热的计算方法通过实施例详细说明：实施例：某矩形钢筋混凝土构件截面尺寸b×h＝250mm×500mm，计算长度l为1000mm。采用混凝土等级C30，其配合比为水：水泥：砂：石子＝175kg：461kg：512kg：1252kg；均采用HRB400级钢筋，钢筋长度均为1000mm，在矩形钢筋混凝土构件底部配置有2根直径18的HRB400级钢筋和2根直径20的HRB400级钢筋，钢筋的密度ρ均为7.85g/cm3，材料比热见表1。试计算某矩形钢筋混凝土构件的比热。表1材料比热容1.本发明的钢筋混凝土比热计算方法计算(1)根据上文可知，构件内各型号钢筋的直径分别为18mm、20mm，钢筋长度均为1000mm。计算出扣除钢筋后构件的体积V和构件内钢筋总质量m1，具体计算如下：V=V1-Σ(di2)2Liπ=0.25×0.5×1-[(0.0182)2×1×π+(0.022)2×1×π]=0.12443(m3)]]>m1=ρΣ(di2)2Liπ=7.85×103×2×[(0.0182)2×1×π+(0.022)2×1×π]=8.949(kg)]]>(2)根据混凝土构件的施工配合比，水：水泥：砂：石子＝175kg：461kg：512kg：1252kg，计算构件所用砂的质量m2、石子的质量m3和水泥的质量m4分别为63.708kg、155.786kg、57.326kg，具体计算如下：m2:m3:m4＝(0.12443×512)kg:(0.12443×1252)kg:(0.12443×461)kg＝63.708kg：155.786kg：57.326kg(3)根据水泥的种类，确定水与水泥反应比为24％，计算水泥石的质量为71.084kg。(4)使用水分测定仪测定构件含水率为4.6％，根据公式(4)计算出构件内孔隙水的质量m5，具体计算如下：m5=w[m1+m2+m3+m4(1+α)]1-w=4.6%×[8.949+63.708+155.786+57.326×(1+24%)]1-4.6%=14.443(kg)]]>(5)按照公式(5)进行钢筋混凝土构件的比热计算，具体计算式为：2.混合法和差示扫描量热法(DSC法)测定比热方法取与方法1中所述的钢筋混凝土构件，分别采用混合法和差示扫描量热法(DSC法)进行比热测试，并对方法1所获取的比热计算值与测定的比热值进行误差分析，如表2所示。表2实验所测比热容由表2分析可知，钢筋混凝土构件比热的计算值与混合法所测比热值误差为2.71％，与差示扫描量热法(DSC法)误差为1.58％，常规测试方法与本发明的理论计算方法之间的误差均小于3％。精度的提高能够满足实际工程中建筑热值的应用，进而保证建筑热工计算的科学性。与目前比热的测定方法相比，该方法具有理论清晰、操作简单、不破坏构件等特点，便于实际工程中钢筋混凝土构件比热的确定。当前第1页1 2 3