大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)_混凝土水化热计算公式

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大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)

大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算

大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算

工程名称：泰康人寿工程

施工单位：中建一局集团建设发展有限公司

砼供应单位：北京铁建永泰新型建材有限公司

混凝土水化热计算

热工计算

1.1混凝土入模温度控制计算

（1）混凝土拌合温度宜按下列公式计算：

T0=［0.92（mceTce＋msTs＋msaTsa＋mgTg）＋4.2Tw（mw－ωsamsa－ωgmg）＋Cw（ωsamsaTsa＋ωgmgTg）－Ci（ωsamsa＋ωgmg）］

÷［4.2mw＋0.92（mce＋msa＋ms＋mg）］

…………（1.1）式中

T0 —混凝土拌合物温度(℃)；

mw---水用量(Kg)；

mce---水泥用量(Kg)；

ms---掺合料用量(Kg)；

msa---砂子用量(Kg)；

mg---石子用量(Kg)；

Tw---水的温度(℃)；

Tce---水泥的温度(℃)；

Ts---掺合料的温度(℃)；

Tsa---砂子的温度(℃)；

Tg---石子的温度(℃)；

ωsa---砂子的含水率(%)；

ωg---石子的含水率(%)；

Cw---水的比热容(Kj/Kg.K)；

Ci---冰的溶解热(Kj/Kg)；

当骨料温度大于0℃时, Cw=4.2, Ci =0；

当骨料温度小于或等于0℃时，Cw=2.1, Ci=335。

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（2）

C40P6混凝土配比如下:

根据我搅拌站的设备及生产、材料情况，取Tw =16℃，Tce=40℃，Ts=35℃，ωsa=5.0%，ωg=0%，Tsa=10℃，Tg=10℃，C1=4.2，Ci =0

则T0=［0.92（280×40＋175×35＋723×10＋1041×10）＋4.2×16（165－

5.0%×723－0%×1041）＋4.2（5.0%×723×10＋0%×1041×0）－0（ωsamsa＋ωgmg）］÷［4.2×165＋0.92（280＋175＋723＋1041）］

=[0.92*(11200+6125+7230+10410)+67.2*(165-36.2-0)+4.2*(361.5+0)-0]/[693+ 0.92*2219]

=[0.92*34965+67.2*128.8+4.2*361.5]/2734

=[32167.8+8655.4+1518.3]/2730=42341.5/2734=15.5℃

（3）混凝土拌合物出机温度宜按下列公式计算：

T1=T0－0.16（T0－Ti）

式中T1—混凝土拌合物出机温度（℃）；

Ti—搅拌机棚内温度（℃）。

取Ti =16℃，代入式1.2得

T1=15.5-0.16（15.5-16）

=15.4℃

（4）混凝土拌合物经运输到浇筑时温度宜按下列公式计算：

T2=T1－（αt1＋0.032n）（T1-Ta）

（1.3）

式中T2—混凝土拌合物运输到浇筑时的温度（℃）；

t1—混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h）；

n—混凝土拌合物运转次数；

Ta—混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；

α—温度损失系数（h-1）

当用混凝土搅拌车输送时，α=0.25；

取t1=0.3h，n=1，α=0.25，Ta =15℃，代入式1.3得：

T2=15.4－（0.25×0.3＋0.032×1）×(15.4-15)

=15.4-0.107*（-0.4）≈15.4℃

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1.2混凝土温差控制计算（1）有关数据：

据该大体积混凝土要求选取计算模型为：砼入模温度15.4℃，大气平均温度15℃，底板最大厚度1.0m，其它有关数据依据相应的数通过查表。

（2）混凝土水化热绝热温升

Th?

W?Q

(1?e?mt)c??

式中：W——混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）；，42.5#普通水泥取375kJ/kg； Q——胶凝材料水化热总量（kJ/kg）

c——混凝土比热，一般为0.92~1.00，取0.97 kJ/kg·K； ?——混凝土的质量密度，取2400kg/m3；

m——随水泥品种、浇筑温度改变的系数，取0.35d-1；

t——龄期（d）。

Q=kQ0=（k1+k2-1）Q0，42.5#普通水泥取375kJ/kg； Q0——水泥水化热（kJ/kg）

k1、k2——掺合料水化热调整系数，查表分别取：0.95、0.93 计算得：

（3）混凝土不同龄期温升：

Tt?Th??

式中:Tt——砼不同龄期的绝热温升；

ξ—不同龄期水化热温升与砼厚度有关值，如下表所示。

（3）混凝土内部实际最高温度计算：

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Tmax?Tj?Tt

式中:Tmax——不同龄期砼中心最高温度（℃）；

计算得：

（4）混凝土表面温度计算

Tb(t)?Tq?4//h(H?h)?T(t)2H

式中:Tb(t)——龄期t时,混凝土的表面温度（℃）；

； Tq——大气的平均温度（℃）

H——混凝土的计算厚度(m)，H?h?2h/；

h——混凝土的实际厚度(m)；

h/——混凝土的虚厚度（m），h/?k??/?

λ——混凝土的导热系数，取2.33W/m·K；

k——计算折减系数，可取2/3；

β——模板及保温层的传热系数（W/m·K）；

??1

i1iq

；无需覆盖养护，厚度为0m ?i——保温材料的厚度（m）

?i——保温材料的导热系数，阻燃草帘的导热系数为0.14W/m·K；——空气层传热系数，取23W/m·K。

无草帘被覆盖养护，大气平均温度为15℃。

??1

i1iq?110?23?23（W/m·K。）

h/?k??/??22.33??0.067(m)323

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H?h?2h/?1.0?2?0.067?1.134

?T(t)?Tmax?Tq

故混凝土表面温度、里表温差、表面与大气温差计算如下表：

结论：混凝土中心最高温度与表面温度之差为12.0℃，符合规定要求；混凝土表面温度与大气温度之差为3.5℃，亦符合要求，故采无需覆盖，可以保证混凝土底板的质量。

根据计算可知，混凝土在3天时放热速率最快，3天以后虽然水泥水化速率开始降低，但由于水化热的不断积累，混凝土内部温度从3d到7d仍在处于上升阶段，以后内部实际温度才有所下降，所以适当延长养护时间，暂定14d,以确保混凝土底板的质量。

混凝土的绝热温升和养护层厚度，以计算作参考，施工中以实测温度为主，对保温措施进行调整。

混凝土抗裂验算

2.1各龄期混凝土收缩变形值

?y(t)??y?(1?e?0.01t)?M1?M2???M11

式中：?y(t)——龄期t时混凝土的收缩变形值；

?y——标准状态下最终收缩值，取4.0×10-4；

e——常数，取2.718；

M1、M2、…、M11——各种不同条件下的修正系数；

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混凝土收缩变形不同条件影响修正系数：

各龄期混凝土收缩变形值如下表：

2.2各龄期混凝土收缩当量温差

Ty(t)?

?y(t)

?

式中：Ty(t)——龄期为t时，混凝土收缩当量温度；

?——混凝土线膨胀系数取1×10-5。

计算得，各龄期收缩当量温差如下：

2.3混凝土最大综合温差

?T?Tj?T?t??Ty?t??Tq

式中：Tj——取定15.4℃

Tq——取定15℃

T(t)——各龄期水化热绝热温升。

计算得，混凝土最大综合温差：

2.4混凝土各龄期弹性模量

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E(t)??E0?(1?e?0.09t)

式中：C40取定E0=3.25×104N/mm2；

?——混凝土中掺合料对弹性模量的修正系数。

计算得：C40混凝土各龄期弹性模量（N/mm2）：

2.5外约束为二维时温度应力计算

??

E(t)T

?Sh(t)?Rk

1??

式中：E(t)——各龄期混凝土弹性模量；

?——混凝土线膨胀系数，取1×10-5；

?T——混凝土最大综合温差；

?——泊松比，取定0.15；

Rk取定0.5； Sh(t)取值见下表。

混凝土松弛系数如下表：

温度应力计算得(N/mm2)：

2.6混凝土抗拉强度计算

ftk(t)?ftk(1?e??t)

式中：ftk(t)——混凝土龄期为t时的抗拉强度标准值（N/mm2）；

ftk——混凝土抗拉强度标准值（N/mm2），取2.39N/mm2；

?——系数，取0.3；

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计算得：混凝土抗拉强度如下表：

2.7抗裂验算

混凝土按下式进行抗裂验算：

???ftk(t)/K

式中：K——防裂安全系数，取1.15；

?——掺合料对混凝土抗拉强度影响系数。计算得安全系数如下：

根据计算可知，防裂安全系数均大于K=1.15，满足抗裂要求。

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2013年3月16日

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