大体积温度计算.docx
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大体积温度计算
大体积混凝土的温度计算
大体积混凝土定义:
混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。
大体积混凝土配合比设计
大体积混凝土配合比设计,除应符合现行国家现行标准《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55外,尚应符合下列规定:
(1)采用混凝土60d或90d强度作为指标时,应将其作为混凝土配合比的设计依据。
(2)所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm。
(3)拌和水用量不宜大于175kg/m3。
(4)粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。
(5)水胶比不宜大于0.55。
(6)砂率宜为38~42%。
(7)拌合物泌水量宜小于10L/m3。
大体积混凝土温度要求
(1)对大体积混凝土进行温度控制时,应使其内部最高温度不大于75℃。
(2)对大体积混凝土进行温度控制时,应使其内表温度差不大于25℃。
(3)对大体积混凝土进行温度控制时,砼表面温度与大气温度温差大于25℃。
大体积混凝土温度变化
水泥水化过程中产生大量的热量,每克水泥放出502J的热量,如果以水泥用量350—550kg/m3来计算,每方混凝土将放出17500—27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升高,在浇筑温度的基础上,通常升高35℃左右,如果浇筑温度为28℃,则混凝土内部温度将达到65℃左右。
如没有降温措施或浇筑温度过高,混凝土内部的温度还会更高。
混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3—5d,因为混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度高,表面温度低,形成温度梯度,造成温度变形和温度应力,当这种温度应力超过混凝土抗拉强度时,就会产生裂缝。
混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3—5d,选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于240kJ/kg,7d的水化热不宜大270kJ/kg。
但计算时以水泥的水化热377kJ/kg计算。
本工程大体积混凝土结构
】】】】】工程承台最小尺寸为2.0m,墩柱中小尺寸为:
1.6m,盖梁为2.0m,均为大体积混凝土,一下对承台、墩柱、盖梁的大体积混凝土温度分别验算。
一、承台
】】】】】】】工程承台施工配比,根据搅拌站的提供为为,425水泥330kg,砂738kg,碎石1063kg,水165kg,外加剂10.4kg,粉煤灰48kg、矿粉56kg。
(1)所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度符合要求。
(2)拌和水用量为165kg,符合不宜大于175kg/m3。
(4)粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。
粉煤灰参量为:
48÷(330+48+56+10.4)×100%=10.8%
矿渣粉参量为:
56÷(330+48+56+10.4)×100%=12.6%
粉煤灰和矿渣粉掺合料的总参量:
(48+56)÷(330+48+56+10.4)×100%=23.4%
以上含量均符合要求。
(5)水胶比不宜大于0.55。
水胶比为:
165÷(330+48+56+10.4)=0.37符合要求
(6)砂率宜为38~42%。
砂率为:
738÷(738+1063)×100%=41.0%符合要求
1.混凝土绝热温度
式中:
─在t龄期时混凝土的绝热温升(℃);
─混凝土最大水化温升值(℃);
mc─每方混凝土的水泥用量,为330kg/m3
─每千克水泥水化热量,425普通硅酸盐水泥取377J/kg.
─混凝土的比热,在计算时可取0.96(kJ/kg.K)
─混凝土的容重,取为2410.4kg/m3
t─龄期(d);
─自然常数,
≈2.718;
─随水泥品种、比表面及浇筑温度而异,见下表;
计算水化热温升时的
值
浇筑温度(℃)
5
10
15
20
25
30
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
承台混凝土浇注,浇注温度取20℃,m=0.362
(1)最终绝热温升
=
=53.76℃
(2)龄期3天时混凝土的绝对升温。
按气温20℃考虑.
=53.76×
)
=35.61℃
(3)龄期4天时混凝土的绝对升温。
=53.76×
)
=41.12℃
(4)龄期7天时混凝土的绝对升温
=49.50℃
2.混凝土内部温度
混凝土内部的中心温度,可按下式计算:
式中:
─在龄期
时,混凝土内部中心的最高温度(℃);
─混凝土的浇筑温度(℃);
─混凝土的最终绝热温升(℃);
─不同浇筑块厚度在龄期
时的温降系数见下表,
浇筑块厚度(m)
不同龄期(d)的ξ值
3
6
9
15
21
27
1.0
0.36
0.29
0.17
0.05
0.01
1.6
0.49
0.46
0.38
0.21
0.12
0.05
3.0
0.68
0.67
0.63
0.45
0.30
0.19
≥4.0
0.74
0.73
0.72
0.55
0.37
0.24
(1)3天时,浇注厚度h=2m,查相关不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表
=0.54
=20+53.76×0.54
=49.03℃
(2)9天时,浇注厚度h=2m,
=0.45
=20+54.00×0.45=44.19℃
3.混凝土表面温度
混凝土表面温度(T2(t))受外界温度、养护方法、结构厚度及混凝土本身性能等诸多因素影响,可按下式近似计算:
Tb(t)=Tq+4h’(H-h’)ΔT(t)/H2
其中:
Tq━━大气环境温度,取20℃;
h’━━混凝土虚厚度,h’=Kλ/β;
K━━计算折减系数,取2/3;
λ━━混凝土导热系数,经计算为2.67W/(m℃);
β━━保温层传热系数,β=1/(Σδi/λi+1/βq);
λi━━各种保温层导热系数,W/(m℃);
δi━━各种保温层厚度(m);
βq━━空气层传热系数,取23W/(m2℃);
H━━混凝土计算厚度(m),假定混凝土只向大气散热,按单面暴露于空气中的平板计算,H=h+2h’;
h━━混凝土实际厚度,取2.0m;
ΔT(t)━━混凝土内部最高温度与外界气温之差
若不采取保温措施,则:
β=βq=23W/mK;
h’=Kλ/β=0.67×2.67/23=0.078;
H=h+2h’=2.0+2×0.078=2.156;
ΔT(t)=49.03-20=29.03℃;
Tb(t)=Tq+4h’(H-h’)ΔT(t)/H2
=20+4×0.078×2.078×29.03/2.0782=24.36℃;
4.结论
砼最高温度为49.03ºC,未超过75ºC的规定;
砼表面温度与内部温度差:
49.03ºC-24.36ºC=24.67ºC,未超过25ºC的规定;
砼表面温度与大气温度温差:
24.67ºC-20ºC=4.67ºC,未超过25ºC的规定;
因此承台不需要采取其他降温措施,即可保证质量。
二、墩柱
】】】】工程墩柱施工配比,根据搅拌站的提供为为,425水泥367kg,砂673kg,碎石1099kg,水162kg,外加剂11.9kg,粉煤灰57kg、矿粉52kg。
(1)所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度符合要求。
(2)拌和水用量为162kg,符合不宜大于175kg/m3。
(4)粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量的50%。
粉煤灰参量为:
57÷(367+57+52+11.9)×100%=11.7%
矿渣粉参量为:
52÷(367+57+52+11.9)×100%=10.7%
粉煤灰和矿渣粉掺合料的总参量:
(57+52)÷(367+57+52+11.9)×100%=22.3%
以上含量均符合要求。
(5)水胶比不宜大于0.55。
水胶比为:
162÷(367+57+52+11.9)=0.33符合要求
(6)砂率宜为38~42%。
砂率为:
673÷(673+1099)×100%=38.0%符合要求
3.混凝土绝热温度
式中:
─在t龄期时混凝土的绝热温升(℃);
─混凝土最大水化温升值(℃);
mc─每方混凝土的水泥用量,为367kg/m3
─每千克水泥水化热量,425普通硅酸盐水泥取377J/kg.
─混凝土的比热,在计算时可取0.96(kJ/kg.K)
─混凝土的容重,取为2421.9kg/m3
t─龄期(d);
─自然常数,
≈2.718;
─随水泥品种、比表面及浇筑温度而异,见下表;
计算水化热温升时的
值
浇筑温度(℃)
5
10
15
20
25
30
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
墩柱混凝土浇注,浇注温度取20℃,m=0.362
(1)最终绝热温升
=
=59.51℃
(2)龄期3天时混凝土的绝对升温。
按气温20℃考虑.
=59.51×
)
=39.42℃
(3)龄期4天时混凝土的绝对升温。
=59.51×
)
=45.52℃
(4)龄期7天时混凝土的绝对升温
=54.79℃
4.混凝土内部温度
混凝土内部的中心温度,可按下式计算:
式中:
─在龄期
时,混凝土内部中心的最高温度(℃);
─混凝土的浇筑温度(℃);
─混凝土的最终绝热温升(℃);
─不同浇筑块厚度在龄期
时的温降系数见下表,
浇筑块厚度(m)
不同龄期(d)的ξ值
3
6
9
15
21
27
1.0
0.36
0.29
0.17
0.05
0.01
1.6
0.49
0.46
0.38
0.21
0.12
0.05
3.0
0.68
0.67
0.63
0.45
0.30
0.19
≥4.0
0.74
0.73
0.72
0.55
0.37
0.24
(1)3天时,浇注厚度h=6.523m,查相关不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表
=0.74
=20+59.51×0.74
=64.04℃
(2)9天时,浇注厚度h=6.523m,
=0.72
=20+59.51×0.72=62.85℃
3.混凝土表面温度
混凝土表面温度(T2(t))受外界温度、养护方法、结构厚度及混凝土本身性能等诸多因素影响,可按下式近似计算:
Tb(t)=Tq+4h’(H-h’)ΔT(t)/H2
其中:
Tq━━大气环境温度,取20℃;
h’━━混凝土虚厚度,h’=Kλ/β;
K━━计算折减系数,取2/3;
λ━━混凝土导热系数,经计算为2.66W/(m℃);
β━━保温层传热系数,β=1/(Σδi/λi+1/βq);
λi━━各种保温层导热系数,W/(m℃);
δi━━各种保温层厚度(m);
βq━━空气层传热系数,取23W/(m2℃);
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