一种大体积混凝土结构表面放热系数确定的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及混凝土结构表面保温效果的确定的技术领域，具体地说，是涉及 一种大体积混凝土结构表面放热系数确定的装置，适用于大体积混凝土结构温控防裂措施 的制定、表面保温效果的评价。
【背景技术】
[0002] 大坝、水闸、渡槽等水利工程由于混凝土用量大、体积大，再加上混凝土是热性材 料，施工时由于水泥水化反应发热，温度升高，同时混凝土又受周围环境的影响，表面温度 同内部温度有差别，形成内外温差。工程经验表明，周围环境温度变化越剧烈、内外温差越 大，混凝土越容易产生裂缝，这些裂缝的出现既影响结构外形美观，又严重影响工程的工作 性、耐久性和安全性。
[0003] 目前工程界为防止这种温度裂缝的产生，一般是采取表面保温的方法措施，即在 混凝土表面贴保温板来减小内外温差，降低开裂的风险。但是针对不同地区的工程，保温材 料和保温厚度的选择是一个重要的环节，它涉及到保温效果和经济费用两方面的问题；材 料厚，效果相对较好但是不经济，材料薄，虽然经济但是不能起到良好的保温效果。因此，选 择适度保温材料厚度就成为工程设计人员要考虑的问题。保温厚度和效果的科学表述和温 控防裂数值计算的精确与否，都涉及到混凝土表面放热系数，这个系数成为问题的关键。
[0004] 混凝土表面放热系数的取得一般是通过经验公式计算或者专用仪器获得。经验公 式计算的表面放热系数不能模拟实际工程环境、不能反映混凝土实际情况，往往和实际有 较大出入；专用仪器非常昂贵且很难普及。此外，当不采取表面保温措施时，经验公式和专 业仪器都没有区分不同结构面的表面放热系数的差别，而且在本技术领域中，普遍认为放 热系数和结构面方位没有关系，实际上对于竖直面和水平面而言，放热系数是有所不同的， 但是区别如何，怎样能够获得不同结构面方位放热系数并得到实测验证，这种方法在现有 技术中是没有的。这些问题都使得现有技术中对于混凝土结构的保温措施设计存在盲目 性。因此，寻求大体积混凝土结构表面放热系数确定的装置和方法，对工程经济合理的保温 措施的制定、保温效果的监控和温控防裂的研究具有重要意义和工程价值。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于改进现有确定混凝土表面放热系数中的不足，提供一种从 反映工程实际、经济合理有效方面入手，确定混凝土的表面放热系数，包括有表面保温和无 表面保温时表面放热系数的装置。
[0006] 本实用新型的目的是这样实现的：
[0007] 本实用新型提供的大体积混凝土结构表面放热系数确定的装置，包括一个风道， 该风道设置一个进风口和一个出风口，使得该风道中可以形成一由进风口到出风口的气流 方向，在所述进风口上设置一风源；在该风道中设置一支座用于放置混凝土试件，在放置混 凝土试件位置的相对于气流的上风口 一侧设置一试件前端分流墩，在相对于气流的下风口 的一侧设置一试件尾端分流墩；在该风道中还设置测温探头，该测温探头包括环境温度测 温探头和试件表面温度测温探头。
[0008] 具体地，所述试件表面温度测温探头包括设置在所述试件的水平面的测温探头和 /或设置在所述试件的竖直面的测温探头。
[0009] 所述风道的具体结构优选为：包括截面较小的直管段、截面较大的直管段和截面 渐变段，截面大小不同的两个直管段通过所述截面渐变段密封地连接成一体；所述支座设 置在截面较大的直管段中。
[0010] 所述前端分流墩优选为朝向来风风向的弧面为椭圆形柱面，在来风方向上的是椭 圆形柱体的短轴，前端分流墩朝向来风风向的弧面也可以是圆柱体面，因此，短轴是长轴的 0.8-1倍为优选方案。该比值增大可以减小阻力系数，但会增加接触面积。因此，实际设计 中不能太小，也不能太大。
[0011] 前端分流墩的短轴与试件的宽度相等。
[0012] 所述尾端分流墩为圆柱形柱面。
[0013] 尾端分流墩的直径与试件的宽度相等。
[0014] 本实用新型提供的大体积混凝土结构表面放热系数确定的装置是用来进行放热 系数确定的如下方法的，该方法是通过将混凝土试件设置在所述装置中的所述风道中，用 所述风源向试件吹风，通过测试风速对混凝土结构表面放热系数的影响而确定和验证放热 系数。
[0015] 所述方法具体的可以是：
[0016] 步骤1 :启动风道中设置的风源，向试件提供一设定风速的气流；
[0017] 步骤2 :检测和记录不同风速时的混凝土表面温度，反演出混凝土表面放热系数， 回归分析出风速和混凝土表面的相关规律。
[0018] 反演混凝土表面放热系数时，分成试件上设置保温材料和不设置保温材料两种情 形；
[0019] (1)试件上设置保温材料的情形：
[0020] 混凝土表面放热系数和风速的关系为：
[0021]
[0022] 式中，β为混凝土表面放热系数，kj·(V·h·°C)Sv3为风速，m·sS识和μ 需根据混凝土表面的粗糙程度来确定，史经验值在20-25之间，μ经验值在10-15之间；
[0023] (2)试件上不设置保温材料的情形：
[0024] 无保温措施时混凝土表面的放热系数和风速的关系为：
[0025] 水平面
[0026]竖直面：見:=Ρ + /<，X '
[0027] 式中，β为混凝土表面放热系数，kj· (m2 ·h·°C)STs为混凝土表面温度；Τ3为 周围环境气温；vs为风速，m*s 和α相关参数，需根据具体试验条件确定，Θ经验值 在20-40,α经验值在20-30之间；Ρ和μ需根据混凝土表面的粗糙程度来确定，0经验值 在20-25,μ经验值在10-15之间。
[0028] Θ和α根据试验环境，结合相关规范和著作，得出这两个值。
[0029]根据上述公式得出的放热系数β，再通过现有技术中的有限元软件数值计算程序 计算出表面温度；
[0030] 用计算出的表面温度与试验实测的表面温度比较，验证所述公式计算的β的合 理性，计算出的表面温度与实测的表面温度接近程度，证明所述计算公式的合理性，计算出 的表面温度与实测的表面温度越接近，证明所述计算公式的合理性越高。根据合理性较高 的计算公式得出各种保温材料的实际的保温效果。
[0031]用本实用新型提供的装置进行大体积混凝土结构表面放热系数确定的方法要解 决的是两方面的问题：
[0032]一、评价保温层效果
[0033]保温好与坏，或者说保温效果好不好，保温效果与表面放热系数或者散热系数β直接相关，β值越小，保温效果越好，β越大，保温效果越不好。
[0034] 二、找出β值
[0035]不知道这个值的大小，没法评价保温效果好与坏，但是这个值直接得不到，必须根 据经验公式或者试验来得到，上述试验的目的就是得到这个β。
[0036]得到β，再通过现有技术中的有限元软件数值计算程序计算出表面温度，用根据 数值计算方法得出的表面温度和试验测出的温度对比，如果两数据吻合一致，说明β是合 理的。
[0037]根据本试验方法得出的求β的公式，经过验证合理，就可以推广应用了，再要了 解相关条件下的保温效果，根据本试验得出的公式直接计算就可以了。
[0038]反演值就是根据试验得出这个β，计算得出的温度，实测值就是试验中实测得出 的温度。
[0039]大体积混凝土结构表面放热系数确定的方法为获得混凝土表面保温层的保温效 果的研究给出了很好的试验方法，通过试验，可以对各种保温层在对混凝土保温中的保温 效果进行反演，并可以与实测的混凝土表面的温度进行比较，验证反演出来的数据的正确 性，然后，将试验结果得到的放热系数用于实际工程中混凝土表面保温层的保温效果的评 价，该方法可以根据得出的试验公式，计算混凝土表面的放热系数，特别是可以区分竖直面 和水平面的不同方位面的保温系数，使得数据更加符合客观实际，对于评价保温层的效果 更有意义。而本实用新型提供的装置