台灣巨積混凝土柱之早期溫度場預測式

本研究使用ANSYS有限元素軟體模擬巨積混凝土柱在早齡期(0~7天)的溫度發展，並透過大量模擬且改變不同參數建立溫度場模擬數據資料庫，找出各個參數對巨積混凝土柱最高心溫及最大心表溫差的趨勢。利用參數與最高心溫及最大心表溫差間的關係，迴歸出預測式，並且建立一套可供工程師快速得知混凝土柱的最高心溫及最大心表溫差的預測式，以實現不經過有限元素分析模擬及現地試驗，即可立即求得巨積混凝土柱最高心溫及最大心表溫差的溫度預測。不同混凝土配比有著不同的水化性質，水化熱的多寡、水化速率的快慢、水化反應的完整程度皆會影響混凝土放熱表現，因此需以水化度模型來體現不同混凝土配比對水化發展的差異。而本研究之水化度模型是採用本研究群以成熟度法修正等校齡期方式進行換算，進而推得生熱率對時間的函數，以利後續輸入ANSYS進行巨積混凝土柱溫度場的有限元素模擬。在ANSYS有限元素分析巨積混凝土柱溫度場的部分，採用本研究群的簡化模型可大幅減少分析時間且簡化模型與完整模型兩者分析結果近乎一樣。透過改變極限水化度α_u、水化時間參數τ、水化形狀參數β、單位體積總水化熱H_T、混凝土初始溫度T_0、混凝土柱斷面尺寸A、保溫材散熱係數β_s、環境平均溫度T_m、環境溫差T_A共九個參數，取得大量的分析數據，觀察各個參數對最高心溫及最大心表溫差的影響，並將所有參數透過非線性回歸的方式得到最高心溫及最大心表溫差的迴歸式，最後以完整ANSYS模型模擬與迴歸式分別預測巨積混凝土現地試驗的最高心溫及最大心表溫差，比較預測值與實驗值兩者間的差異。

關鍵字

巨積混凝土；成熟度法；等效齡期；水化度參數；保溫材；環境溫度；預測模型； ANSYS ；有限元素分析

並列摘要

ANSYS software was used to simulate the early age (0~7 days) temperature field of the mass concrete column in this thesis. The main purpose of this study is to find the trend of each parameter on the maximum center temperature (T_c) and maximum surface-center temperature difference (T_d1 and T_d2) of the mass concrete column, and provide a method for engineers to immediately get the value of T_c, T_d1, and T_d2。 Different mix proportions have different hydration properties. The amount of hydration heat, the speed of hydration rate, and the completeness of hydration reaction all affect the thermal performance of concrete. Therefore, the hydration degree model should be used to reflect the difference of hydration development caused by different mix proportions. In the finite element analysis, the equivalent time of maturity method is used to modify concrete age. Using the simplified model, which is developed by our search group, can save much simulation time and get accurate answers. By analyzing the influence of each parameter in temperature field reaction, include the ultimate degree of hydration(α_u), the hydration time parameter (τ), the hydration slope parameter (β), the per unit volume of the total heat of hydration (H_T), the initial temperature of concrete(T_0), the sectional area of column (A), the equivalent thermal coefficient of heat insulator (β_s), mean ambient temperature (T_m), and the amplitude of ambient temperature (T_A), get the equation between parameters and T_c, T_d1, T_d2.