大体积混凝土热工计算Word下载.docx
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本方案取7--8月份平均最高气温为36℃，平均气温28℃。
4.1、砼的拌和温度
砼搅拌后的出机温度，按照下式计算：
式中：
Tc---砼的拌和温度（℃）；
W---各种材料的重量（kg）；
C----各种材料的比热（kJ/kg•K）;
Ti---各种材料的初始温度（℃）
混凝土拌和温度计算表
材料名称
重量W（kg）
比热C
（KJ/kgK）
热当量WC
（KJ/℃）
温度Ti
（℃）
热量TiWC
（KJ）
（1）
（2）
（3）=
（1）×
（4）
（5）=（3）×
水泥
350.0
0.84
294.00
53.50
15729.00
砂
740.0
626.64
25.00
15666.00
碎石
1050.0
898.80
22470.00
粉煤灰
70.0
58.80
3145.80
减水剂
12.7
10.67
570.74
膨胀剂
拌和水
170.0
4.20
714.00
15.00
10710.00
合计∑
2418.7
2602.91
68291.54
注：
1、表中砂、石的重量，应是扣除游离水份后的净重；
2、上表温度栏中水泥、粉煤灰、减水剂均为太阳直晒温度，拌合水、砂、碎石为采用降温措施后的温度。
由此可得出采取降温措施的混凝土拌和温度：
℃
4.2、砼的浇筑温度
砼搅拌后的浇筑温度，按照下式计算：
Tj---砼的浇筑温度（℃）；
Tc---砼的拌和温度（℃）；
Tq----砼运输和浇筑时的室外气温，取28℃;
A1～An---温度损失系数
砼装、卸和转运，每次A=0.032；
砼运输时，A=θτ，τ为运输时间（min）；
砼浇筑过程中A=0.003τ，τ为浇捣时间（min）。
砼出机拌和温度按照计算取值，为26.24℃；
砼运输和浇筑时的室外气温按照平均温度取值28℃；
砼运输罐车运输时间为45min，砼泵车下料时间约12min，砼分层厚度为30cm，每层砼（57.4m3）从振捣至浇筑完毕预计约2小时。
整个承台（分三次浇筑）每次浇筑完毕预计最大用时12小时。
温度损失系数值：
装料：
A1=0.032
运输：
A2=0.0042×
45=0.189
砼罐车卸料：
A3=0.032
砼泵车下料：
A4=0.0042×
12=0.05
浇捣：
A5=0.003×
2×
60=0.36
0.663
故：
=26.24+（28.0－26.24）×
0.663=27.41℃
如不计入浇捣影响A5，则：
0.303
此时：
0.303=26.77℃
4.3、砼的绝热温升
T（τ）---在τ龄期时砼的绝热温升（℃）；
Th----砼的最终绝热温升（℃）,
；
e-----自然常数，取值为2.718；
m-----与水泥品种、浇捣时温度有关的经验系数，见下表,取28℃时的m值，内插求得m=0.397；
τ-----龄期（d）
计算水化热温升时的m值
浇筑温度（℃）
15
20
25
30
m
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
W-----每m3砼中水泥用量（kg/m3）；
Q-----每kg水泥水化热量（J/kg），取值335J/kg；
（《查简明施工计算手册》第572页表10--39）
C-----砼的比热，取值为0.96（J/kg•K）（《查简明施工计算手册》第571页表10—38）
ρ-----砼的容重，取为2400kg/m3。
采用本配合比时砼的最终绝热温升：
=
=50.89℃
3天时水化热温度最大，故计算龄期3天的绝热温升，则有：
=50.89×
（1－0.2043）=40.49℃
4.4、砼内部温度
砼内部的中心温度，按照下式计算：
T（τ）max---在τ龄期时，砼内部中心的最高温度（℃）；
Tj----砼的浇筑温度（℃）；
T（t）----在t龄期时混凝土的绝热温升（oC）；
ξ（τ）----不同浇筑块厚度，在不同龄期τ时的温降系数（℃）；
主墩承台分三次浇筑，即浇筑厚度分别是：
2.0m、1.5m、1.5m,取2.0m的厚度进行计算，根据下表内插计算ξ（3）=0.57
不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表
浇筑块厚度（m）
不同龄期（d）时的ξ值
18
21
24
1.00
0.36
0.29
0.17
0.09
0.05
0.03
0.01
1.25
0.42
0.31
0.19
0.11
0.07
0.04
1.50
0.49
0.46
0.38
0.21
0.15
0.12
0.08
2.50
0.65
0.62
0.59
0.48
0.23
0.16
3.00
0.68
0.67
0.63
0.57
0.45
0.30
0.25
4.00
0.74
0.73
0.72
0.55
0.37
0.24
由此计算龄期3天的砼内部中心温度：
=27.41+40.49×
0.57=50.49℃
4.5、砼表面温度
砼的表面温度，按照下式计算：
Tb（τ）---龄期τ时，砼的表面温度（℃）；
Tq---龄期τ时，大气的平均温度（℃）；
ΔT（τ）---龄期τ时，砼中心温度与外界气温之差（℃）；
h'
---砼的虚厚度（m），
λ---砼的导热系数，取值为2.23W/m•K；
β---砼模板及保温层的传热系数（W/m2•K），
δi---各种保温材料的厚度（m）；
λi---各种保温材料的导热系数（W/m•K）；
βq---空气层传热系数，取值为23W/m2•K；
k---计算折减系数，取值为0.666；
H---砼的计算厚度，
h---砼的实际厚度（m）。
各种保温材料的导热系数表（W/m•K）
λ
木板
甘蔗板
钢模
58
沥青玻璃棉毡
草袋
0.14
沥青矿棉
0.09-0.12
木屑
油毡纸
炉渣
0.47
泡沫塑料制品
0.03--0.05
干砂
0.33
普通砼
1.51--2.33
湿砂
1.31
加气砼
粘土
1.38---1.47
泡沫砼
0.10
红粘土砖
0.43
水
0.58
灰砂砖
0.69--0.79
空气
混凝土采用表面灌注0.2m厚、四周0.75m厚从承台砼冷凝管中流出的温水进行保温。
4.5.1混凝土的虚铺厚度：
各个参数取值：
δi—砼顶面蓄水保温厚度取20cm；
砼四周水的保温层厚度取75cm；
λi—水的导热系数取0.58W/m·
k；
Βq—空气层传热系数取23W/m2·
k
水、钢模板保温层的传热系数β：
则有：
4.5.2混凝土的计算厚度：
=2.0+2×
2.50=7.0m
龄期为3天时，砼中心温度与外界气温之差ΔT（4）=50.49-28.0=22.49（℃）；
龄期为3天时，大气的平均温度Tq=28.0℃；
龄期为3天时，计算得出砼的表面温度：
=48.65℃
龄期为3天时，砼中心温度与表面温度之差为：
50.49-48.65=1.84℃<
25℃
龄期为3天时，混凝土表面温度Tb（τ）与大气温度Tq之差为：
48.65-28.0=20.65℃<
4.6、采取降温措施后的砼温度计算
根据设计要求，主墩承台分三次浇筑，每次浇筑设置一层冷却管，高度方向距混凝土顶面100cm，水平方向间距100cm（第一次浇筑厚度为2.0m,为最不利情况）；
冷却管材料选用钢管光-32-YB234-63黑铁管，外径42.25mm，壁厚3.25mm。
冷却管总量968.88m/3028.7kg，单根冷却管总量161.48m/504.8kg
冷却管自浇筑砼时即通入冷水，并连续通水14天，出水口流量10--20l/min，进水水温与砼内部温差小于20℃,冷却管内进出水温度差小于10℃，每隔1--2小时测温并记录一次。
在每次承台浇筑完毕后，利用冷却管流出的温水对承台进行蓄水保温养护。
蓄水高度0.2m，主墩承台钢套箱内壁同样蓄水，高于承台面0.5m。
本方案只计算主墩承台的冷却管降温参数，采用冷却管通水后降低砼内部的最高温度，表面蓄水进行保温，防止砼表面的温度与大气温度的温差过大。
相关计算参数为：
水泥用量：
350kg/m3；
浇筑温度28.0℃，浇筑后平均气温28.0℃；
冷却水初始水温15℃，水的比热C=4.2KJ/kg•K，ρs=1000kg/m3，流量qs=15l/min=（15*60）/1000m3/h=0.9m3/h；
单根冷却管总长L=161.48m；
砼导热系数λ=3.15W/m•K，导温系数a=0.115m2/d，比热C=0.96KJ/kg•K，容重ρ=2400kg/m3。
根据冷却管布置方案，计算冷却管冷却圆柱体的直径为：
=1.21m
（此数据为化引的砼导温系数m2/d）
查参考图例（《斜拉桥建造技术》P339图3-2-64）得冷却水管散热残留比X值，见下表相关数据：
τ（d）
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
0.054
0.162
0.27
0.378
0.486
0.594
X
0.97
0.88
0.85
0.4
，其中m=0.397（1/d）
砼的绝热温升见下表：
龄期τ（d）
砼绝热温升（℃）
27.89
35.42
40.49
43.90
46.19
47.73
查参考图例（《斜拉桥建造技术》P341图3-2-66）得Ca2值，见下表相关数据：
F0
0.0023
0.007
0.0115
0.0161
0.0207
0.0253
Ca2
0.92
0.8
0.77
0.71
通过表面和冷却管同时散热后的水化热温升，利用下述公式计算得出下表相关数值：
计算公式为：
τ
Tτ
43.9
ΔTτ
7.53
5.07
3.41
2.29
1.54
（Ca2）0.5
X0.5
（Ca2X）0.5D
0.89
0.75
0.68
0.44
0.36
0.28
Σ
1d
24.89
2d
20.86
5.63
26.49
3d
18.97
5.12
3.45
27.53
4d
12.24
3.30
2.23
1.50
19.27
5d
9.98
2.69
1.81
1.22
0.82
16.52
6d
7.92
2.14
1.44
0.97
0.65
13.56
从上表可以看出，最高温升发生在第3天，第3天时的
，查参考图例（《斜拉桥建造技术》P340图3-2-65）得Ca1=0.0625值。
则τ=3时的残留比如下：
Ca1=0.0625；
Ca2=0.785；
X=0.71
Ca1X=0.0625×
0.71=0.044
（1-Ca1X）=1-0.044=0.956
Ca2X=0.785×
0.71=0.557
（1-X）Ca2=（1-0.71）×
0.785=0.228
砼浇筑初期由于有水泥水化热的影响，砼的表面温度常较气温高，此时：
Tq----砼浇筑后的平均气温，取28.0℃；
ΔT----砼表面温度高于气温的差值，按照以下采用：
表面不盖草袋时，ΔT=3～5℃;
表面盖一层草袋时,ΔT=10℃;
表面流水养护时,Tb=½
（气温+流水温度）
本方案中,
=（28.0+15）×
0.5=21.5℃
计算砼内部最高温度:
=55.64℃
通过以上对比计算，采取降温措施后砼的中心最高温度降幅为：
67.9-55.64=12.26℃。
龄期为3天时，砼的表面温度为48.65℃；
龄期为3天时，砼表面温度与中心温度之差为：
55.64-48.65=6.99℃<
龄期为3天时，砼表面温度与大气温度之差为：
为避免砼裂缝的产生，采用蓄水20cm的保温方法，防止砼表面温度与大气温度相差过大。
2、过渡墩承台热工计算
过渡墩承台的混凝土浇筑计划在今年10月份（21#）和明年的4月份（23#）进行,东莞市累年各月平均气温、平均最高气温见下表：
本方案取4、10月份平均最高气温为32.5℃，平均气温24.3℃。
746.0
20.00
12532.80
1070.0
17976.00
14280.00
64234.34
Tq----砼运输和浇筑时的室外气温，取24.3℃;
砼出机拌和温度按照计算取值，为24.68℃；
砼运输和浇筑时的室外气温按照平均温度取值24.3℃；
砼运输罐车运输时间为45min，砼泵车下料时间约12min，砼分层厚度为30cm，每层砼（89.5m3）从振捣至浇筑完毕预计约3小时。
整个承台（分二次浇筑）每次浇筑完毕预计最大用时6小时。
3×
60=0.54
0.843
=24.68+（24.3－24.68）×
0.843=24.36℃
m-----与水泥品种、浇捣时温度有关的经验系数，见下表,取25℃时的m值，内插求得m=0.384；
（1－0.2152）=39.94℃
过渡墩承台分二次浇筑，即每次浇筑厚度1.75m,根据下表内插计算ξ（3）=0.53
=24.36+39.94×
0.53=45.53℃
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