大体积混凝土水化热方案计算讲解.docx
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大体积混凝土水化热方案计算讲解
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大体积混凝土水化热温度计算
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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
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大体积混凝土水化热温度计算
1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
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754Kg、湖北阳新5~25mm连续级配碎石1086Kg、深圳五山WS-PC高效减水剂3.4Kg、拌合水160Kg。
2、气象资料
桥址区位于亚热带大陆季风性气候地区，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》（GB50496-2009）
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
.
-mt
.
《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）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=2423Kg/m3承台混凝土最高水化热绝热升温：
Tmax=WQ（1-e）/c=（300×250）×1/（0.96×2423）=32.24℃
3d的绝热温升：
T
（3）
=32.24
（1-e-0.3*3）=19.13℃
T=19.13-0=19.13℃
（3）
7d的绝热温升
T
（7）
=32.24（1-e-0.3*7）=28.3℃
T=28.3-19.13=9.17℃
（7）
2.4承台混凝土各龄期收缩变形值计算
.
MM
M
MM
M
M
.
《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）P24
y（t）
0
y
（1e
0.01t
）MM12
····
M
10
式中：
0
y
为标准状态下的最终收缩变形值；1为水泥品种修正系数；2为水泥
细度修正系数；
M
3
为骨料修正系数；4为水灰比修正系数；
M
5
为水泥浆量修正系数；
M
6
为龄期修正系数；
M
7
为环境温度修正系数；
M
8
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；
M
9
为操作方法有关的修正系数；
M
10
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（mm
2
）。
查表得：
1=1.10，2=1.0，
M
3
=1.0，4=1.21，
M
5
=1.20，
M
6
=1.09（3d），
M
6
=1.0（7d），
M
6
=0.93（15d），
M
7
=0.7，
M
8
=1.4，9=1.0，
M
10
=0.895，
则有：
MM
12
MMMMMMM34578910
=1.101.01.01.211.200.71.41.00.895=1.401
.
.
1、3d的收缩变形值
y（3）
0
y
（1e
0.03
）1.401M
6
=3.2410-4
（1e
0.03
）1.4011.09
=0.14610
-4
2、7d的收缩变形值
y（7）
0
y
（1e
0.07
）1.401M
6
=3.24
10
-4
（1e
0.07
）1.4011.0
=0.307
10
-4
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》（GB50496-2009）P25
1、3d龄期
T（3）
y
y（3）
/
（0.14610
4
）/1.010
5
1.46
℃
2、7d龄期
T（7）
y
y（7）
/
（0.30710
4
）/1.010
5
3.07
℃
2.6承台混凝土各龄期内外温差计算
假设入模温度：
T=10℃，施工时环境温度：
T=5℃
0h
1、3d龄期
T
.
=T+2/3T（t）+Ty（t）-T=10+2/319.13+1.46-5=19.21℃0h
33
Q
.
2、7d龄期
T
=T+2/3T（t）+Ty（t）-T=10+2/328.3+3.07-5=26.94℃0h
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》（GB50496-2009）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
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=4.210J/Kg℃；水的密度=1.010Kg/m3；冷却管的直径：
水水
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#承台混凝土：
体积V=42.5
15
5-3.14
（0.05/2）2440.5
10.5=3187.5-3.5=3184m3
3.2冷却管的降温计算
T
QtTc水水水
Vc砼砼砼
水
式中：
水—冷却管中水的流量，
t
—冷却管通水时间
水
—水的密度
T
水
—进出水口处的温差20℃
c
水
—水的比热
V
砼
—混凝土的体积
砼
—混凝土的密度
.
3
3
.
c
砼—混凝土的比热
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：
XX特大桥承台混凝土：
T
=20℃
T
Q
水
t
水
V
砼
T
c
砼
水
砼
c
水
102411.010204.210
31842423960
3
2.7℃
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：
T=20℃XX特大桥40#承台混凝土：
T
Q
水
t
水
V
砼
T
c
砼
水
砼
c
水
102431.010204.210
31842423960
3
8.17℃
（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
T
19.21-2.7/2=17.86℃（安全系数为2.0）
2、7d龄期
T
26.94-8.17/2=22.86℃（安全系数为2.0）
4结论及建议
4.1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25℃，满足《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）P60中的规定。
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。
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。
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