大体积混凝土温度计算doc.docx

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大体积混凝土温度计算doc

10-7-2-1大体积混凝土温度计算公式

1．最大绝热温升（二式取其一）

（1）Th＝（mc＋k·F）Q/c·ρ

（2）Th＝mc·Q/c·ρ（1－e-mt）（10-43）

式中Th——混凝土最大绝热温升（℃）；

mc——混凝土中水泥（包括膨胀剂）用量（kg/m3）；

F——混凝土活性掺合料用量（kg/m3）；

K——掺合料折减系数。

粉煤灰取~；

Q——水泥28d水化热（kJ/kg）查表10-81；

不同品种、强度等级水泥的水化热

表10-81

水泥品种

水化热Q（kJ/kg）

水泥强度等级

7d

28d

3d

硅酸盐水泥

314

354

375

250

271

334

矿渣水泥

180

256

334

c——混凝土比热、取［kJ/（kg·K）］；

ρ——混凝土密度、取2400（kg/m3）；

e——为常数，取；

t——混凝土的龄期（d）；

m——系数、随浇筑温度改变。

查表10-82。

系数m表10-82

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

龄期t（d）

（m）

3691215

1821242730

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

材料名称

密度（kg/m3）

导热系数λ

［W/（m·K）］

［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

3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

5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

δ

i＋βq

]

（

）

/

1/

10-47

式中β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数

[W/（m2·K）]；

δi——各保温材料厚度（m）；

λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）]；

2

βq——空气层的传热系数，取23[W/（m·K）]。

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·K）]。

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－h'）[T1（t）－Tq]/H2

（10-50）

式中T2（t）——混凝土表面温度（℃）；

Tq——施工期大气平均温度（℃）；

h'——混凝土虚厚度（m）；

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

5000~10000

~

（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·I）]3/4

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

弹性模量E

强度标准值（N/mm2）

强度设计值（N/mm2）

强度等级

轴心抗压fck

抗拉ftk

轴心抗压fc

抗拉ft

（×104N/mm2）

5

C10

5

C15

10

C20

10

C25

17

C30

20

15

C35

C40

27

C45

C50

32

C55

34

25

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

水泥细度

M2

M3W/C

M4

水泥浆

M5

水泥品种

M1

骨料品种

量（％）

（cm2/g）

普通水泥

1500

花岗岩

15

矿渣水泥

2000

玄武岩

20

快硬水泥

3000

石灰岩

25

低热水泥

4000

砾岩

30

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

相对湿

配筋率

护时值M6

度WM7

L/F

M8

操作方法

M9

M10

aabb

（d）

（％）

EF/EF

1~2

25

0

机械振捣

3

30

人工振捣

4

40

蒸汽养护

5

50

高压釜处理

7

60

10

70

14~18

80

40~90

90

≥90

注：

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）

Ti＝Tm（i）―Tm（i+3）＋TY（i+3）―TY（i）（10-57）

式中Ti——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）；

Ei——i区段平均弹性模量（N/mm2）；

Si——i区段平均应力松弛系数，查表10-89；

松弛系数S（t）

表10-89

龄期t（d）3691215

1821242730

S（t）

i——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

n

max[1/

（1）]i（10-59）

i1

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。