大体积混凝土温度计算Word文档格式.docx
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浇筑温度(℃)
5
10
15
20
25
30
m(l/d)
2.混凝土中心计算温度
T1(t)=Tj+Th·
ξ(t)
式中T1(t)——t龄期混凝土中心计算温度(℃);
Tj——混凝土浇筑温度(℃);
ξ(t)——t龄期降温系数、查表10-83。
降温系数ξ表10-83
浇筑层厚度
(m)
龄期t(d)
3
6
9
12
18
21
24
27
3.混凝土表层(表面下50~100mm处)温度
1)保温材料厚度(或蓄水养护深度)
δ=·
λx(T2-Tq)Kb/λ(Tmax-T2)(10-45)
式中δ——保温材料厚度(m);
λx——所选保温材料导热系数[W/(m·
K)]查表10-84;
几种保温材料导热系数表10-84
材料名称
密度(kg/m3)
导热系数λ[W/(m·
K)]
建筑钢材
7800
58
矿棉、岩棉
110~200
~
钢筋混凝土
2400
沥青矿棉毡
100~160
水
泡沫塑料
20~50
木模板
500~700
膨胀珍珠岩
40~300
木屑
油毡
草袋
150
膨胀聚苯板
15~25
沥青蛭石板
350~400
空气
膨胀蛭石
80~200
泡沫混凝土
T2——混凝土表面温度(℃);
Tq——施工期大气平均温度(℃);
λ——混凝土导热系数,取(m·
K);
Tmax——计算得混凝土最高温度(℃);
计算时可取T2-Tq=15~20℃
Tmax=T2=20~25℃
Kb——传热系数修正值,取~,查表10-85。
传热系数修正值表10-85
保温层种类
K1
K2
1
纯粹由容易透风的材料组成(如:
草袋、稻草板、锯末、砂子)
2
由易透风材料组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料
在易透风保温材料上铺一层不易透风材料
4
在易透风保温材料上下各铺一层不易透风材料
纯粹由不易透风材料组成(如:
油布、帆布、棉麻毡、胶合板)
注:
1.K1值为一般刮风情况(风速<4m/s,结构位置>25m);
2.K2值为刮大风情况。
2)如采用蓄水养护,蓄水养护深度
hw=x·
M(Tmax-T2)Kb·
λw/(700Tj+·
Q)(10-46)
式中hw——养护水深度(m);
x——混凝土维持到指定温度的延续时间,即蓄水养护时间(h);
M——混凝土结构表面系数(1/m),M=F/V;
F——与大气接触的表面积(m2);
V——混凝土体积(m3);
Tmax-T2——一般取20~25(℃);
Kb——传热系数修正值;
700——折算系数[kJ/(m3·
K)];
λw——水的导热系数,取[W/(m·
K)]。
3)混凝土表面模板及保温层的传热系数
β=1/[Σδi/δi+1/βq](10-47)
式中β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m2·
δi——各保温材料厚度(m);
λi——各保温材料导热系数[W/(m·
βq——空气层的传热系数,取23[W/(m2·
4)混凝土虚厚度
h'
=k·
λ/β(10-48)
式中h'
——混凝土虚厚度(m);
k——折减系数,取2/3;
λ——混凝土导热系数,取[W/(m·
5)混凝土计算厚度
H=h+2h'
(10-49)
式中H——混凝土计算厚度(m);
h——混凝土实际厚度(m)。
6)混凝土表层温度
T2(t)=Tq+4·
(H-h'
)[T1(t)-Tq]/H2(10-50)
式中T2(t)——混凝土表面温度(℃);
H——混凝土计算厚度(m);
T1(t)——混凝土中心温度(℃)。
4.混凝土内平均温度
Tm(t)=[T1(t)+T2(t)]/2(10-51)
10-7-2-2应力计算公式
1.地基约束系数
(1)单纯地基阻力系数Cx1(N/mm3),查附表10-86
单纯地基阻力系数Cx1(N/mm3)表10-86
土质名称
承载力(kN/m2)
Cx1推荐值
软粘土
80~150
砂质粘土
250~400
坚硬粘土
500~800
风化岩石和低强度素混凝土
5000~10000
C10以上配筋混凝土
(2)桩的阻力系数
Cx2=Q/F(10-52)
式中Cx2——桩的阻力系数(N/mm3);
Q——桩产生单位位移所需水平力(N/mm);
当桩与结构铰接时Q=2E·
I〔KnD/(4E·
I)]3/4
当桩与结构固接时Q=4E·
I[KnD/(4E·
E——桩混凝土的弹性模量(N/mm2);
I——桩的惯性矩(mm4);
Kn——地基水平侧移刚度,取1×
10-2(N/mm3);
D——桩的直径或边长(mm);
F——每根桩分担的地基面积(mm2)。
(3)大体积混凝土瞬时弹性模量
E(t)=E0(1-)(10-53)
式中E(t)——龄期混凝土弹性模量(N/mm2);
E0——28d混凝土弹性模量(N/mm2),查附表10-87;
混凝土常用数据表10-87
强度等级
弹性模量E
(×
104N/mm2)
强度标准值(N/mm2)
强度设计值(N/mm2)
轴心抗压fck
抗拉ftk
轴心抗压fc
抗拉ft
C10
C15
C20
C25
17
C30
C35
C40
C45
C50
32
C55
34
C60
36
e——常数,取;
t——龄期(d)。
(4)地基约束系数
β(t)=(Cx1+Cx2)/h·
E(t)(10-54)
式中β(t)——t龄期地基约束系数(1/mm);
h——混凝土实际厚度(mm);
Cx1——单纯地基阻力系数(N/mm3),查表10-86;
Cx2——桩的阻力系数(N/mm3);
E(t)——t龄期混凝土弹性模量(N/mm2)。
2.混凝土干缩率和收缩当量温差
(1)混凝土干缩率
εY(t)=ε0Y()M1·
M2…M10(10-55)
式中εY(t)——t龄期混凝土干缩率;
ε0Y——标准状态下混凝土极限收缩值,取×
10-4;
M1·
M2…M10——各修正系数,查表10-88。
修正系数M1-M10表10-88
M1
水泥细度(cm2/g)
M2
骨料品种
M3
W/C
M4
水泥浆量(%)
M5
普通水泥
1500
花岗岩
2000
玄武岩
快硬水泥
3000
石灰岩
低热水泥
4000
砾岩
石灰矿渣水泥
5000
无粗骨料
35
火山灰水泥
6000
石英岩
40
抗硫酸盐水泥
7000
白云岩
45
矾土水泥
8000
砂岩
-
50
初期养护时值(d)
M6
相对湿度W(%)
M7
L/F
M8
操作方法
M9
配筋率EaFa/EbFb
M10
1~2
机械振捣
人工振捣
蒸汽养护
高压釜处理
7
60
70
14~18
80
40~90
90
≥90
L——底板混凝土截面周长;
F——底板混凝土截面面积;
Ea、Fa——钢筋的弹性模量、截面积;
Eb、Fb——混凝土弹性模量、截面积。
(2)收缩当量温差
TY(t)=εY(t)/α(10-56)
式中TY(t)——t龄期混凝土收缩当量温差(℃);
α——混凝土线膨胀系数,1×
10-5(1/`C)。
3.结构计算温差(一般3d划分一区段)
ΔTi=Tm(i)―Tm(i+3)+TY(i+3)―TY(i)(10-57)
式中ΔTi——i区段结构计算温差(℃);
Tm(i)——i区段平均温度起始值(℃);
Tm(i+3)——i区段平均温度终止值(℃);
TY(i+3)——i区段收缩当量温差终止值(℃);
TY(t)——i区段收缩当量温差始始值(℃)。
4.各区段拉应力
(10-58)
式中σi——i区段混凝土内拉应力(N/mm2);
——i区段平均弹性模量(N/mm2);
——i区段平均应力松弛系数,查表10-89;
松弛系数S(t)表10-89
S(t)
——i区段平均地基约束系数;
L——混凝土最大尺寸(mm);
ch——双曲余弦函数。
5.到指定期混凝土内最大应力
(10-59)
式中σmax——到指定期混凝土内最大应力(N/mm2);
ν——泊桑比,取。
6.安全系数
K=ft/σmax(10-60)
式中K——大体积混凝土抗裂安全系数,应≥;
ft——到指定期混凝土抗拉强度设计值(N/mm2),查表10-87。
10-7-2-3平均整浇长度(伸缩缝间距)
1.混凝土极限拉伸值
εp=(+μ/d)10-4(lnt/ln28)(10-61)
式中εp——混凝土极限拉伸值;
ft——混凝土抗拉强度设计值(N/mm2);
μ——配筋率(%),μ=Fa/Fc;
d——钢筋直径(mm);
ln——以e为底的对数;
t——指定期龄期(d);
Fa——钢筋截面积(rn2);
Fc——混凝土截面积(m2)。
2.平均整浇长度(伸缩缝间距)
(10-62)
式中[Lcp]——平均整浇长度(伸缩缝间距)(mm);
h——混凝土厚度(mm);
E(t)——指定时刻混凝土弹性模量(N/mm2);
Cx——地基阻力系数(N/mm3),Cx=Cx1+Cx2;
arch——反双曲余弦函数;
△T——指定时刻的累计结构计算温差(℃)。
10-7-3大体积混凝土控制温度和收缩裂缝的技术措施
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。
10-7-3-1降低水泥水化热和变形
1.选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。
根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
3.使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料;
控制砂石含泥量;
掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
4.在基础内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
5.在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
6.在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
7.改善配筋。
为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当调整。
温度筋宜分布细密,一般用φ8钢筋,双向配筋,间距15cm。
这样可以增强抵抗温度应力的能力。
上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
(8)设置后浇缝。
当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;
同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。
10-7-3-2降低混凝土温度差
1.选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。
夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒,运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等。
3.在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
10-7-3-3加强施工中的温度控制
1.在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免曝晒,注意保湿,冬期应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2.采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
3.加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
4.合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差。
在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
10-7-3-4改善约束条件,削减温度应力
1.采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。
2.对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青或铺卷材。
在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
10-7-3-5提高混凝土的极限拉伸强度
1.选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形,保证施工质量。
2.采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
3.在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝的出现。
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- 体积 混凝土 温度 计算