基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法与流程

本发明属于交通基础设施，尤其涉及一种基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法。

背景技术：

1、我国华北、东北、西北等地区，冬季寒冷干燥，依据以往施工经验，工程项目需预留1～2个月冬休期，但受限于工期，部分项目需在冬期持续施工。冬期低温环境寒冷干燥、昼夜温差大，对混凝土施工质量造成较大影响，尤其是现浇混凝土结构施工，若保温防风措施选择不当，混凝土的凝结硬化过程受到低温干扰，会降低新拌混凝土的工作性和硬化后混凝土的长期性能，影响工程的建造品质。

2、预制混凝土结构的冬期施工作业，可采用工厂化施工作业，通过封闭施工作业、采取空调、蒸汽等较为简易的加热方式实施，但对于现浇混凝土结构，通常野外作业，受现场条件限制，难以选择预制混凝土结构封闭施工的模式，成为困扰工程建设的重要难题。目前，为保障低温环境下混凝土抗压强度持续增加，主要从两方面增加防护措施：1、从材料本身出发，如调整矿物掺合料、加入早强剂、防冻剂等外加剂，提高混凝土在低温下的适应性，但配合比的调整对混凝土水化进程影响较大，且水化进程对温度敏感性较高，因此如何从水化进程角度定量化评价混凝土水化进程，对于指导工程混凝土配制及性能预测极为重要；2、从保温养护角度出发，给混凝土结构增加养护措施，提高混凝土的养护温度，主要手段包括蓄热法、外部加热法、暖棚法等，养护措施及养护制度研究成果较多，也较为成熟，但较多的养护措施，给工程合理选择带来困难，且养护措施及制度多未进行前瞻性预测，极易造成过养护的资源浪费或因养护不到位产生的质量问题，如何在保障混凝土抗压强度于低温环境下持续发展，且综合低碳经济性原则，是项目部对冬期混凝土选取养护措施时所面临的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，克服了当前冬期施工混凝土结构养护措施的盲目性，实现了冬期混凝土结构养护措施的精准确定，有效避免了养护措施不合适及不到位等因素造成的工程质量问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，包括以下步骤：

4、建立混凝土结构的混凝土抗压强度与等效龄期之间的关系模型；

5、获取施工地区的最低环境温度，在最低环境温度的条件下进行模型试验，确定不同养护措施下的混凝土结构的参数信息，参数信息至少包括表面散热系数、导热系数、中心最高温度和表面最高温度，养护措施为预先确定的对混凝土的进行保温加热的措施；

6、根据施工地区的最低环境温度、混凝土结构和不同养护措施下的混凝土结构的参数信息，建立混凝土结构温度场仿真模型，确定不同养护措施下的混凝土结构内部的温度场；

7、基于每个养护措施下的混凝土结构内部的温度场，由温度场确定混凝土结构在多个不同的养护龄期时对应的等效龄期，并将等效龄期代入关系模型，得到每个养护措施下的混凝土结构在多个不同的养护龄期时对应的混凝土抗压强度；

8、基于每个养护措施下的混凝土结构在多个不同的养护龄期时对应的混凝土抗压强度，判断混凝土结构在预设养护龄期时的混凝土抗压强度是否满足设计强度，若是，则将养护措施记为目标养护措施；

9、将若干目标养护措施进行经济性分析比较，选取最经济的目标养护措施。

10、进一步地，建立混凝土结构的混凝土抗压强度与等效龄期之间的关系模型的步骤包括：

11、根据混凝土结构的原材料和配合比制作混凝土试件，获取混凝土试件在多个不同的养护温度下各个养护龄期的抗压强度；

12、获取混凝土试件在水化温度为各个养护温度时的混凝土水化过程的水化动力学参数；

13、基于获取的水化动力学参数及公式(1)，得到混凝土胶凝材料反应活化能，公式(1)为：

14、

15、式中，ea为反应活化能，r为气体常数，z为比例常数，k为水化动力学参数中的反应速率常数；

16、根据反应活化能及公式(2)，得出混凝土抗压强度与等效龄期之间的关系模型，公式(2)为：

17、

18、式中，teq为等效龄期，ar为混凝土结构在参考温度时的反应活化能，uat为混凝土结构在温度为t时的反应活化能。

19、进一步地，获取施工地区的最低环境温度，在最低环境温度的条件下进行模型试验，确定不同养护措施下的混凝土结构的参数信息的步骤包括：

20、收集施工地区历史环境温度数据，以确定施工地区的最低环境温度；

21、根据混凝土结构的原材料和配合比制作混凝土试件，并在混凝土试件内埋设多个温度监测传感器；

22、将混凝土试件置于冷柜中，并将冷柜的温度设置为最低环境温度；

23、依次从不同养护措施中，选取一个养护措施作为试验养护措施，由温度监测传感器获取在试验养护措施下的混凝土结构内部的温度场，根据温度场和热传导方程，计算得出在试验养护措施下的混凝土结构的参数信息；

24、根据若干试验养护措施下的混凝土结构的参数信息，确定不同养护措施下的混凝土结构的参数信息。

25、进一步地，混凝土抗压强度与等效龄期关系模型为：

26、y＝aln(x)+b    (3)

27、式中，y为混凝土抗压强度，x为等效龄期，a和b为系数。

28、进一步地，将若干目标养护措施进行经济性分析比较，选取最经济的目标养护措施的步骤之前，方法还包括：

29、对目标养护措施的数量进行判断，若目标养护措施的数量为1，则直接选取该目标养护措施；若目标养护措施的数量大于等于2，则执行将若干目标养护措施进行经济性分析比较，选取最经济的目标养护措施的步骤。

30、相比于现有技术，本发明的有益效果为：以室内试验、模型试验及温度仿真分析等手段相结合，以低温环境下混凝土抗压强度发展、不同养护措施下混凝土结构模型试验和实体工程混凝土温度仿真等数据为基础，评估确定不同环境温度下冬期现浇混凝土的养护措施，从而确定最经济合理现浇混凝土结构的养护措施，本发明理论基础充分，评估方法更为科学和准确，克服了当前冬期施工混凝土结构的养护措施的盲目性，实现了冬期混凝土结构养护措施的精准确定，有效避免了养护措施不合适及不到位等因素造成的工程质量问题。

技术特征：

1.一种基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，其特征在于，所述建立混凝土结构的混凝土抗压强度与等效龄期之间的关系模型的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，其特征在于，所述获取施工地区的最低环境温度，在最低环境温度的条件下进行模型试验，确定不同养护措施下的混凝土结构的参数信息的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，其特征在于，所述混凝土抗压强度与等效龄期关系模型为：

5.根据权利要求1所述的基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，其特征在于，所述将若干目标养护措施进行经济性分析比较，选取最经济的目标养护措施的步骤之前，方法还包括：

技术总结
本发明涉及一种基于数据协同驱动的现浇混凝土结构保温养护确定方法，包括以下步骤：建立混凝土结构的混凝土抗压强度与等效龄期的关系模型；在施工地区的最低环境温度下进行模型试验，确定不同养护措施下的混凝土结构的参数信息；由最低环境温度和各参数信息建立混凝土结构温度场仿真模型，确定不同养护措施下的混凝土结构内部的温度场；基于每个温度场，由温度场确定混凝土结构在多个养护龄期的等效龄期，将等效龄期代入关系模型，得到每个养护措施下的混凝土结构在多个不同的养护龄期时对应的混凝土抗压强度；判断混凝土结构在预设养护龄期时的混凝土抗压强度是否满足设计强度，若是，则将养护措施记为目标养护措施；选取最经济的目标养护措施。

技术研发人员：丁平祥,杨海成,熊建波,范志宏,赵家琦,李凯,邓春林,许艳平
受保护的技术使用者：中交四航工程研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13