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1、大体积混凝土水化热温度计算大体积混凝土水化热温度计算 目录目录 大体积混凝土水化热温度计算 .1 1 工程概况.1 2 承台大体积混凝土的温控计算.1 2.1 相关资料 .1 2.2、承台混凝土的绝热温升计算 .1 2.3 混凝土最高水化热温度及 3d、7d 的水化热绝热温度 .2 2.4 承台混凝土各龄期收缩变形值计算.2 2.5 承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差.4 2.6 承台混凝土各龄期内外温差计算.4 3 冷却管的布置及混凝土的降温计算 .5 3.1 承台混凝土设置冷却管参数.5 3.2 冷却管的降温计算.5 4 结论及建议.6 4.1 结论.6 4.2 建议.6 1 大体积混
2、凝土水化热温度计算大体积混凝土水化热温度计算 1 工程概况工程概况 XX特大桥，其主桥主墩承台最大尺寸长、宽、高分别为42.5米、15米、5米，混凝 土标号为C30，施工时最低气温为5。 2 承台大体积混凝土的温控计算承台大体积混凝土的温控计算 2.1 相关资料2.1 相关资料 1、配合比及材料 承台混凝土：C：W：S：G=1：0.533：2.513：3.62：0.011 材料：每立方混凝土含海螺P.O30水泥300Kg、赣江中砂754 Kg、湖北阳新525mm连 续级配碎石1086 Kg、深圳五山WS-PC高效减水剂3.4Kg、拌合水160 Kg。 2、气象资料 桥址区位于亚热带大陆季风性气
3、候地区，具有四季分明，无霜区长，日照充足， 水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。年平均气温17.6，极端最高气温为 40.1，极端最低气温为-9.7。 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。 4、 大体积混凝土施工规范 （GB 50496-2009） 5、 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 2.2、承台混凝土的绝热温升计算2.2、承台混凝土的绝热温升计算 2 大体积混凝土施工规范 （GB 50496-2009）P23 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）P21 2.3 混凝土最高水化热温度及 3d、7d 的水化热绝热温
4、度2.3 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=300Kg/m3； 水化热Q=250J/ Kg， 混凝土比热c=0.96J/ Kg， 混凝土密度=2423 Kg/m3 承台混凝土最高水化热绝热升温： Tmax=WQ（1-e-mt）/ c=(300250)1/（0.962423）=32.24 3d的绝热温升：T（3）=32.24 （1-e-0.3*3）=19.13 T（3）=19.13-0=19.13 7d的绝热温升 T（7）=32.24 （1-e-0.3*7）=28.3 T（7）=28.3-19.13=9.17 2.4 承台混凝土各龄期收缩变形值计算2.4 承
5、台混凝土各龄期收缩变形值计算 3 大体积混凝土施工规范 （GB 50496-2009）P24 21 01 . 0 0 )( )1 (MMe t yty 10 M 式中：为标准状态下的最终收缩变形值；为水泥品种修正系数；为水泥 0 y 1 M 2 M 细度修正系数；为骨料修正系数；为水灰比修正系数；为水泥浆量修正系数； 3 M 4 M 5 M 为龄期修正系数；为环境温度修正系数；为水力半径的倒数(cm-1),为构件截 6 M 7 M 8 M 面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A；为操作方法有关的修正系数；为与配筋 9 M 10 M 率Ea、 Aa、 Eb、 Ab有关的修正系数,其中Ea、
6、 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：=1.10，=1. 0，=1. 0，=1.21，=1.20， 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M =1.09（3d） ，=1.0（7d） ，=0.93（15d） ， 6 M 6 M 6 M =0.7，=1.4，=1.0，=0.895， 7 M 8 M 9 M 10 M 则有： 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 7 M 8 M 9 M 10 M =1.10 1.0 1. 0 1.21 1.20 0.7 1.4 1.0 0.895=1.401 4 1、3d的收缩变形值 =3.24
7、10-4=0.146 10-4 6 03 . 0 0 )3( 401. 1)1 (Me yy 09. 1401. 1)1 ( 03. 0 e 2、7d的收缩变形值 =3.24 10-4=0.307 10-4 6 07 . 0 0 )7( 401 . 1 )1 (Me yy 0 . 1401 . 1 )1 ( 07 . 0 e 2.5 承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差2.5 承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 大体积混凝土施工规范 （GB 50496-2009）P25 1、3d龄期 46 . 1 100 . 1/ )10146 . 0 (/)3( 54 )3( yy T 2、7d龄期
8、07 . 3 100 . 1/ )10307 . 0 (/)7( 54 )7( yy T 2.6 承台混凝土各龄期内外温差计算2.6 承台混凝土各龄期内外温差计算 假设入模温度：T0=10，施工时环境温度：Th=5 1、3d龄期 5 = T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =10+2/3 19.13+1.46-5=19.21 T 2、7d龄期 = T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =10+2/3 28.3+3.07-5=26.94 T 计算折减系数，根据试验资料可取2/3 由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为 26.94，大于大体积混凝土施工 规范 （GB 50496-200
9、9）P7 中关于大体积混凝土温度内外温差为 25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。 3 冷却管的布置及混凝土的降温计算冷却管的布置及混凝土的降温计算 3.1 承台混凝土设置冷却管参数3.1 承台混凝土设置冷却管参数 1、水的特性参数： 水的比热：c水=4.2 103J/ Kg；水的密度 水=1.0 103 Kg/m3；冷却管的直径： D=5cm 2、承台混凝土冷却管的布置形式 承台混凝土埋设冷却管，上下左右冷却管相临间距为1米。其中40#承台按上下左 右1米布置，共计4层。分别设置4个进出水口。 3、主桥承台混凝土体积（除去冷却管后） 40#承台混凝
10、土： 体积V=42.5 15 5-3.14 (0.05/2)2 4 40.5 10.5=3187.5-3.5=3184 m3 3.2 冷却管的降温计算3.2 冷却管的降温计算 砼砼砼 水水水水 cV cTtQ T 式中：冷却管中水的流量， 水 Q 冷却管通水时间 t 水的密度 水 进出水口处的温差20 水 T 水的比热 水 c 混凝土的体积 砼 V 6 混凝土的密度 砼 混凝土的比热 砼 c 1、3d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：=20 T XX特大桥承台混凝土： 7.2 96024233184 102.420100.112410 c ct 33 砼
11、砼砼 水水水水 V TQ T 2、7d 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：=20 T XX特大桥40#承台混凝土： 17.8 96024233184 102.420100.132410 c ct 33 砼砼砼 水水水水 V TQ T （5） 、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值： XX特大桥40#承台混凝土： 1、3d龄期 19.21-2.7/2=17.86 （安全系数为2.0） T 2、7d龄期 26.94-8.17/2=22.86 （安全系数为2.0） T 4 结论及建议结论及建议 4.1 结论4.1 结论 承台大体积混凝土在浇注过程中，由于混
12、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25，满足混凝土结构工程施工规范 （GB 50666-2011）P60中的 规定。 4.2 建议4.2 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。 7 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， 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，本计算方 案表明，此方法使大体积混凝土体内的温度降低3-4。 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。
