大体积混凝土水化热方案计算单

计算：复核：附件1大体积混凝土水化热方案计算单一、大体积混凝土的温控计算（一）相关资料1、配合比及材料承台混凝土：C：W：S：G=267：160：786：10042、气象资料桥址区属中亚热带季风气候地区，夏季凉爽，冬无严寒，具有四季分明，无霜区长，日照充足，水源充足。年平均气温11.8℃，极端最高气温为32.7℃，极端最低气温为-9.3℃。3、混凝土拌和方式采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。（二）承台混凝土的温控计算1、混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度承台混凝土：C=267Kg/m3；水化热Q=355J/Kg，混凝土比热c=0.96J/Kg℃，混凝土密度=2410Kg/m3。承台混凝土最高水化热绝热升温：Tmax=CQ/c=(267355)/（0.962410）=40.97℃3d的绝热温升T（3）=40.97（1-e-0.3*3）=24.31℃T（3）=24.31-0=24.31℃7d的绝热温升T（7）=40.97（1-e-0.3*7）=35.95℃T（7）=35.95-24.31=11.64℃2、砼拌合物的温度计算：复核：Tb=[a（tsWs+tgWg+tcWc）+bt（PstsWs+PgtgWg）-B（PsWs+PgWg）]/[a（Ws+Wg+Wc）+bWw+b（PsWs+PgWg）]Tb—砼合成后的温度℃；Wc、Ws、Wg、—水泥、砂、石的干燥质量kg；根据配合比确定；Ww—拌合加水的质量（不包括骨料的含水量）；根据配合比确定；tc、ts、tg、tw—水泥、砂、石、水装入拌和机时的温度℃；根据实际情况，分别取tc=45℃，ts=25℃，tg=25℃，tw=15℃Ps、Pg—砂石的含水率；均取2%a—水泥及骨料的比热，kJ/kg.K，采用0.92；b、B—水泥的比热及溶解热℃，当骨料温度＞0℃，b=4.19、B=0；当骨料温度≤0℃，b=2.09、B=335；则：Tb=[0.92*(25*786+25*1004+45*267)+4.19*15*160+4.19*(0.02*786*25+0.02*1004*25)-0]/[0.92*(267+786+1004)+4.19*160+4.19*(0.02*786+0.02*1004)]=25.04℃3、砼出机温度砼出机温度即为砼拌合物的温度在搅拌中温度损失后的温度Tm=0.016*(Tb-Td)Tm—混凝土拌合物在搅拌过程中的热量损失Tb—室外气温℃，取25℃；Td—搅拌棚室内温度℃，取20℃；则：Tm=0.016*(25-20)=0.08℃故砼出机温度=砼拌合物的温度-Tm=25.04-0.08=24.96℃4、砼入模成型时温度砼出机，要经历以下过程：拌和机倒入罐车、罐车倒入输送泵，入模浇筑振捣成型，伴随着温度损失。混凝土运输至成型的温度损失：Ts=（αt+0.032n）（T0+Td）Ts—混凝土拌合物在搅拌过程中的热量损失，℃α—每小时的损失系数，取0.25；计算：复核：t—混凝土运输至成型的时间，一车混凝土（8m3)运输至施工现场，按实际情况取10min，泵送完毕需要13min，考虑7min的振捣时间（时间是边泵送边振捣），合计30min（0.5h）；n—混凝土倒运次数，取3次；T0—混凝土自拌和机中倾出的温度，即砼出机温度，已计算为24.96℃Td—搅拌棚室内温度℃，取20℃；则：Ts=（αt+0.032n）（T0+Td）=（0.25*0.5+0.032*3）*（24.96+20）=9.94℃故，砼入模成型时温度=砼出机温度-Ts=24.96-9.94=15.02℃。二、承台混凝土各龄期收缩变形值计算2101.00)()1(MMetyty····10M式中：0y为标准状态下的最终收缩变形值；1M为水泥品种修正系数；2M为水泥细度修正系数；3M为骨料修正系数；4M为水灰比修正系数；5M为水泥浆量修正系数；6M为龄期修正系数；7M为环境温度修正系数；8M为水力半径的倒数(cm-1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A；9M为操作方法有关的修正系数；10M为与配筋率Ea、Aa、Eb、Ab有关的修正系数,其中Ea、Eb分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),Aa、Ab分别为钢筋和混凝土的截面积(mm2)。查表得：1M=1.10，2M=1.0，3M=1.0，4M=1.21，5M=1.20，6M=1.09（3d），6M=1.0（7d），6M=0.93（15d），7M=0.7，8M=0.93，9M=1.0，10M=0.895，则有：1M2M3M4M5M7M8M9M10M=1.101.01.01.211.200.70.931.00.895=0.93103d的收缩变形值603.00)3(93.0)1(Meyy=3.2410-409.193.0)1(03.0e=0.09710-4207d的收缩变形值607.00)7(93.0)1(Meyy=3.2410-409.193.0)1(07.0e=0.22210-4三、承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差103d龄期97.0100.1/)10097.0(/)3(54)3(yyT℃207d龄期计算：复核：22.2100.1/)10222.0(/)7(54)7(yyT℃四、承台混凝土各龄期内外温差计算假设入模温度：T0=16℃，施工时环境温度：Th=20℃103d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-Th=16+2/324.31+0.97-20=13.17℃207d龄期T=T0+2/3T(t)+Ty(t)-Th=16+2/335.95+2.22-20=22.18℃由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为22.18℃，略大于我国《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）中关于大体积混凝土温度内外温差为20℃的规定。若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。五、冷却管的布置及混凝土的降温计算（一）承台混凝土1、水的特性参数：水的比热：c水=4.2103J/Kg℃；水的密度水=1.0103Kg/m3；冷却管的直径：D=5cm。2、主墩承台混凝土冷却管的布置形式承台混凝土埋设冷却管，上下层冷却管相邻间距为0.8米，左右冷却管相临间距为1米，共计6层。每层冷却管设置1个进水口，两个出水口。3、主墩承台混凝土体积体积V=19.1014.305=1365.65m34、承台混凝土由于冷却管作用的降温计算砼砼砼水水水水cVcTtQT式中：水Q—冷却管中水的流量t—冷却管通水时间水—水的密度水T—进出水口处的温差水c—水的比热计算：复核：砼V—混凝土的体积砼—混凝土的密度砼c—混凝土的比热103d龄期冷却管通水时间：持续通水（按t=1d计算），出水管和进水管的温差：T=20℃38.696.0241065.1365102.420100.112401.0cct33VTQT℃207d龄期冷却管通水时间：持续通水（按t=3d计算），出水管和进水管的温差：T=20℃14.1996.0241065.1365102.420100.132401.0cct33VTQT℃（5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值：103d龄期T13.17-6.38/2=9.98℃20℃，满足规范及设计要求。207d龄期T22.18-19.14/2=12.61℃20℃，满足规范及设计要求。六、结论及建议（一）结论承台大体积混凝土在浇注过程中，由于混凝土在结硬过程中内部产生大量的热量使其内部温度升高，当内外温度相差过大时就容易出现温度裂缝，若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。计算表明：混凝土中埋设冷却管后内外温差均小于20℃，满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）中的规定。（二）建议1、浇注混凝土避免阳光直晒，一般选择在傍晚开始直至第二天十点以前。对粗骨料进行喷水和护盖，施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚。2、承台混凝土冷却管按间隔一米埋设，上下左右冷却管相临间距严格控制在1米以内，严格观察入水口和出水口的水温差，根据水温差，及时调整泵水速度。水温差大时，计算：复核：提高水速；水温差小时，降低水速。通过冷却排水，带走混凝土体内的热量。3、浇注混凝土时，采用分层浇注，控制混凝土在浇注过程中均匀上升，避免混凝土拌和物局部堆积过大，混凝土的分层厚度控制在20-30cm。4、浇注混凝土后，搭设遮阳布棚，避免阳光爆晒混凝土表面。混凝土表面用土工布覆盖保湿保温，要十分注意洒水养生，使混凝土缓慢降温，缓慢干燥，减少混凝土内外温差。5、浇注混凝土后，每2小时测量混凝土表面的温度和冷却管的出水温度，及时调整养护措施。