(手工计算)大体积混凝土水化热方案计算讲解
大体积混凝土水化热计算
大体积混凝土水化热计算混凝土的水化热是指在混凝土浆体中水和水泥反应生成水化产物时所释放出的热量。
水化热是混凝土在初凝和硬化过程中产生的主要热源之一，它对混凝土的温度变化和内部应力的发展具有重要的影响。
混凝土的水化反应是一个复杂的过程，其中涉及到水泥和水之间的化学反应、水泥水化产物的形成和生长等。
一般来说，混凝土的水化反应可以分为三个阶段：溶胶-凝胶转变阶段、凝胶形成和凝结阶段以及结构的形成和强化阶段。
在混凝土的水化反应中，水化热的产生量与混凝土配合比、水泥的种类和含量、温度等因素直接相关。
下面以大体积混凝土的水化热计算为例进行分析。
1.确定混凝土的配合比和水泥的种类和含量。
配合比是混凝土设计的基本要素，它决定了混凝土中水化反应发生的程度和热能释放量的大小。
混凝土配合比可以根据工程要求和试验数据进行确定。
水泥的种类和含量也对水化热产生量有直接影响，一般来说，大体积混凝土中常使用硅酸盐水泥。
2.计算混凝土中的水化热产生量。
根据混凝土的配合比和水泥的含量，可以计算出混凝土中水化热的产生量。
水化热的计算可以采用经验公式或者直接通过实验测定得出。
其中，主要的参数包括水化热生成率、水化热影响深度、混凝土总质量等。
3.分析混凝土的温度变化和内部应力的发展。
混凝土在水化过程中释放的热量会导致温度的升高，进而引起混凝土内部的应力发展。
通过数值计算或者实验分析，可以得到混凝土温度的变化规律和内部应力的发展情况。
这对混凝土的性能评价和施工安全有着重要的意义。
4.采取措施控制混凝土的温度和内部应力。
针对混凝土水化热引起的温度和内部应力的变化，可以采取一系列的措施进行控制。
例如，通过选用低热水泥、添加矿渣等对水化热进行调控；采用降温剂、遮阳措施等对温度进行控制；通过配置喷水降温系统、采用预应力等对内部应力进行控制。
这些措施能够有效地降低混凝土的温度升高和内部应力的发展，从而提高混凝土的耐久性和安全性。
总之，大体积混凝土的水化热计算是一个复杂的过程，需要综合考虑混凝土的配合比、水泥的种类和含量、温度等因素。
大体积混凝土热工计算
Th= m c Q/C ρ（1-е-mt）式中：Th—混凝土的绝热温升（℃）；m c ——每m 3 混凝土的水泥用量，取3；Q——每千克水泥28d 水化热，取C——混凝土比热，取0.97[KJ/（Kg·K）]；ρ——混凝土密度，取2400（Kg/m3）；е——为常数，取2.718；t——混凝土的龄期（d）；m——系数、随浇筑温度改变，取2、混凝土内部中心温度计算T 1（t）=T j +Thξ（t）式中：T 1（t）——t 龄期混凝土中心计算温度，是混凝土温度最高值T j ——混凝土浇筑温度，取由上表可知，砼第9d左右内部温度最高，则验算第9d砼温差2、混凝土养护计算①保温材料厚度混凝土表层（表面下50-100mm 处）温度，底板混凝土表面采用保温材料（棉毡）蓄热保温养护，并在棉毡下铺一层不透风的塑料薄膜。
大体积混凝土热工计算计算结果如下表：1、绝热温升计算计算结果如下表ξ（t）——t 龄期降温系数，取值如下表δ= 0.5h·λi (T 2-T q )K b /λ·（T max -T 2）式中：δ——保温材料厚度（m）；λi ——各保温材料导热系数[W/（m·K）] ，取λ——混凝土的导热系数，取2.33[W/（m·K）]T 2——混凝土表面温度：27.5（℃）（Tmax-25）T q ——施工期大气平均温度：25（℃）T 2-T q —- 2.5（℃）T max -T 2—10.0（℃）K b ——传热系数修正值，取δ= 0.5h·λi (T 2-T q )K b /λ·（T max -T2）*100=1.58cm故可采用一层阻燃草帘并在其上下各铺一层塑料薄膜进行养护。
②混凝土保温层的传热系数计算β=1/[Σδi /λi +1/βq ]δi ——各保温材料厚度λi ——各保温材料导热系数[W/（m·K）]βq ——空气层的传热系数，取23[W/（m 2·K）]代入数值得：β=1/[Σδi /λi +1/βq ]= 3.25③混凝土虚厚度计算：hˊ=k·λ/βk——折减系数，取2/3；λ——混凝土的传热系数，取2.33[W/（m·K）]hˊ=k·λ/β=0.47725④混凝土计算厚度：H=h+2hˊ= 3.45m⑤混凝土表面温度T 2（t）= T q +4·hˊ（H- h）[T 1（t）- T q ]/H 2式中：T 2（t）——混凝土表面温度（℃）T q —施工期大气平均温度（℃）hˊ——混凝土虚厚度（m）H——混凝土计算厚度（m）T 1（t）——t 龄期混凝土中心计算温度（℃）式中：β——混凝土保温层的传热系数[W/（m 2·K）]式中： hˊ——混凝土虚厚度（m）不同龄期混凝土的中心计算温度（T 1（t））和表面温度（T 2（t））如下表。
大体积混凝土水化热等计算程序
混凝土抗拉强度计算
ftk(混凝土抗拉强度标准值N/mm2) 1.78 γ （系数，根据混凝土实验确定）可取下值 0.3 时间t（d） 20 ftk(t)(混凝土龄期为t抗拉强度标准值N/mm2) 1.775587821
混凝土防裂性能公式判断
σ z≤λ ftk(t)/K σ x≤λ ftk(t)/K K(防裂安全系数)取下值 1.15 λ (掺合料对混凝土抗拉强度影响系数)取表6 ftk(混凝土抗拉强度标准值N/mm2)取表7
混凝土表层应力计算（规程）
α (混凝土线膨胀系数℃ )取下值 0.00001 E(t)(龄期为t是混凝土弹性模量MPa) 22904.19851 △Tnb(t)(龄期为t时混凝土内表温差) 30 Kp(混凝土徐变引起应力松弛系数) 0.5 σ s(t)(龄期t时混凝土表层拉应力MPa) 1.717814888
正系数)表4取
表4：不同掺量掺合料弹性模量调整系数 表3：混凝土在标准养护条件下龄期为28 天时的弹性模量 掺量 0 20% 30% 40% 混凝土强度等 1 0.99 0.98 0.96 级 混凝土弹性模量(N/mm2) 粉煤灰(β 1) C25 C30 C35 C40 2.80×10
4
3.0×104 3.15×104 4 3.25×10
混凝土内部最高温度计算
Tp（混凝土浇筑温度0C） 32 δ (温升折减系数)表2取值 0.8 Ta(混凝土最终绝热温升 C) 49.67341449 Tco(冷却水管降温效果值 C) 0 Tmax(混凝土内部最高温度0C) 71.73873159
0 0
混凝土不同龄期的弹性模量计算
E0(砼的弹性模量取28d的N/mm2)表3取值 28000 φ (系数，当无实验时近似取0.09) 0.09 β =β 1*β 2(砼中掺合料对弹性模量修正系数)表4取 0.98 时间t（d） 20 E(t)（混凝土龄期为t是的弹性模量N/mm2） 22904.19851
大体积混凝土浇筑水化热计算
大體積混凝土澆築水化熱計算浇筑混凝土时，水泥在水化过程中产生大量热量会使混凝土的温度升高。
虽然随时间的推移混凝土的温度会慢慢冷却，但结构各个位置的温度下降速度不均匀，结构不同位置将发生相对温差，此温差会使混凝土发生温度应力。
由於混凝土的貫穿性或深層裂縫，主要是由溫差和收縮引起過大的溫度—收縮應力所造成的，為此對混凝土溫度應力和收縮應力的安全性進行驗算，以確保轉換層混凝土板無危害性裂縫產生，保證混凝土的耐久性可滿足工程品質要求。
一、計算參數說明水泥水化熱引起的絕熱溫升與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，並隨混凝土的齡期增長按指數關係增長，混凝土內部的最高溫度多數發生在澆築後的3-5天，根據澳門歷年氣象記錄及澆築要求選取計算模型為：坍落度130mm 、混凝土入模溫度32℃、大氣平均溫度34℃。
運用MIDAS/FEA 軟件對該承臺混凝土澆築過程中，混凝土水化熱進行模擬分析。
承臺尺寸參數：所澆築的承臺爲楔形，三維圖以及平面圖、剖面圖如下圖所示，共計混凝土用量618.5m 34PC1'8''8''7''7'2550015850承臺平面圖35004702000470076004700650012850220023008150410025003500370047007450470082001150485098504100255007'- 7'剖面8'- 8'剖面25002200175017502500220017501750B45混凝土的抗壓強度參數混凝土熱源函數二、計算結果分析FEA程序的水化热分析水化热分析主要分为热传导分析和热应力分析。
热传导分析主要计算水泥的水化过程中发热、传导、对流等引起的随时间变化的节点温度。
将得到的节点温度作为荷载加载后，计算随时间变化的应力称为热应力分析。
混凝土三維剖斷面的水化熱溫度圖，下圖展示的是時間爲10h、20h、30h、40h、60h、80h、100h、120h、140h、160h階段的斷面水化熱溫度圖。
大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算
大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算一、大体积混凝土水化热计算：1、水化热的产生原因：混凝土的水泥水化过程是一个放热反应，水化反应导致的水化热主要是由于水化反应中水化产物的结晶和水化反应放出的水化热所引起的。
2、水化热计算方法：水化热计算方法主要包括实测法和计算法两种。
（1）实测法：通过对实测数据的收集和分析，计算出混凝土的水化热释放量。
实测法的优点是直接、准确，可以考虑到混凝土组成、水胶比、水化速率等因素的影响，但是需要投入较多的时间和资源。
（2）计算法：通过数学模型以及相应的参数，进行计算得出混凝土的水化热释放量。
计算法的优点是快捷、简便，但是由于模型参数的选择可能存在一定的误差。
二、混凝土抗裂验算：混凝土在干燥或温度变化时容易发生变形和裂缝，因此需要进行抗裂验算，以确保混凝土结构的安全和可靠。
1、裂缝的产生原因：混凝土结构中的裂缝主要有干缩裂缝和温度裂缝两种。
（1）干缩裂缝：由于混凝土在硬化过程中含有的水分蒸发会引起收缩，从而产生干缩裂缝。
干缩裂缝的产生与混凝土的材料性能、环境条件等因素有关。
（2）温度裂缝：由于混凝土的体积膨胀系数与环境温度变化有关，当混凝土结构受热膨胀或受冷缩小时，就会产生温度裂缝。
2、抗裂验算方法：混凝土抗裂验算通常采用两种方法，分别是应力限值法和变形控制法。
（1）应力限值法：根据混凝土结构的应力状态来判断是否会产生裂缝。
通过计算混凝土的受力状态、所受荷载及其变化等参数，然后与设计的裂缝承受能力进行比较，判断是否满足裂缝控制要求。
（2）变形控制法：通过控制混凝土的变形，来控制混凝土的裂缝产生。
根据混凝土结构的变形性能来确定裂缝的控制要求，通常采用限制最大变形或稳定变形的方法。
以上就是大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算的一些基本内容，通过合理的水化热计算和抗裂验算，可以确保混凝土结构的安全和可靠性。
大体积混凝土水化热方案计算讲解
大体积混凝土水化热方案计算讲解
大体积混凝土水化热是指在混凝土养护过程中，由于水泥水化反应释放的热量积累在混凝土内部导致混凝土温度升高的现象。
水化热对混凝土的物理性能和力学性能有较大的影响，因此需要进行合理的热方案计算和控制。
下面将对大体积混凝土水化热方案计算进行讲解。
1.收集所使用的水泥和骨料的物理性质和水化热参数，包括水泥的特性指标、骨料的热容和导热系数等。
这些参数是进行水化热计算的基础。
2.确定混凝土的设计配合比和体积。
配合比是指混凝土中水泥、骨料和水等各成分的比例关系。
体积是指混凝土所占的空间大小。
3.根据配合比和体积，计算混凝土中水化热的总量。
水化热总量等于水泥中反应的水化热量加上骨料中吸湿和放热的水化热量。
4.估算混凝土温升。
混凝土温升是指在水泥水化反应过程中，由于水化热的释放导致混凝土的温度升高。
温升的估算可以通过经验公式进行，也可以通过数值模拟方法进行。
5.建立混凝土温度监测系统。
混凝土温度监测系统可以用来记录混凝土温度的变化情况，以便及时调整养护措施。
6.设计适当的养护措施。
根据混凝土的温升情况，采取相应的养护措施进行控制。
例如可以采取降低养护温度、增加养护时间、增加养护水分等方法。
总的来说，大体积混凝土水化热方案计算是一个较为复杂的过程，需要综合考虑水泥和骨料的特性、配合比和体积等因素。
通过合理的计算和
养护措施，可以有效控制混凝土的温升，确保混凝土的物理性能和力学性能满足要求。
大体积混凝土水化热计算
大体积混凝土水化热计算大体积混凝土水化热计算一、背景介绍大体积混凝土指的是单体体积大于50m³的混凝土结构，其水化热问题具有重要意义。
水化热是指混凝土在凝固过程中由水泌热所导致的温度升高。
在大体积混凝土结构中，由于体积较大且散热不及小体积混凝土，水化热可能引起温度升高，从而影响混凝土的工程性能和耐久性。
二、水化热计算方法1. 水化热计算的基本原理水化热计算是通过考虑混凝土材料特性、环境温度、外部散热条件等参数，以数值模拟的方式计算混凝土结构在水化过程中产生的温度变化。
常用的水化热计算方法包括数学模型法、试验法和数值模拟法。
2. 数学模型法数学模型法是通过建立包括质量守恒、能量守恒和动量守恒等方程的数学模型，来描述混凝土在水化过程中的温度变化。
数学模型法的关键是建立准确的初始和边界条件，以及选择合适的数值方法进行计算。
3. 试验法试验法是通过对冷却试件的实测温度等数据进行统计分析，以得出混凝土水化热的温度变化规律。
试验法需要进行大量的试验工作，对试验条件和试件尺寸等要求较高。
4. 数值模拟法数值模拟法是利用计算机软件模拟混凝土水化热过程的温度变化。
数值模拟法可以通过建立有限元模型，考虑混凝土材料的温度传导和水化反应等因素，进行快速有效的水化热计算。
三、水化热计算的影响因素1. 混凝土材料特性混凝土的水胶比、水泥品种、水化热产热率等材料特性会影响水化热计算结果。
不同材料的特性不同，水化热的温升程度也会有所差异。
2. 环境温度环境温度是指混凝土结构所处的周围温度。
不同环境温度对混凝土的水化热影响不同，较高的环境温度会加速水化反应，导致更高的温度升高。
3. 外部散热条件外部散热条件包括混凝土表面散热、周围物体散热和自由对流散热等。
不同的散热条件会对混凝土的水化热产生影响，例如表面散热条件好的情况下，混凝土温度升高的幅度会相对较小。
四、附件本所涉及的附件如下：1. 水化热计算的数学模型2. 混凝土材料特性表3. 环境温度数据统计表4. 外部散热条件参数表五、法律名词及注释1. 混凝土：一种以水、水泥和骨料为基本原料，经过搅拌、浇筑和硬化而成的建筑材料，具有坚固、耐久等特点。
大体积混凝土热力计算
二、基础底板混凝土热工计算基础底板混凝土入模温度取30℃，环境温度取30℃（9月份浇砼）。
为了避免水泥水化热引起的温度应力导致裂缝，应在底板混凝土表面覆盖一层塑料薄膜（保湿用）和阻燃草帘被（保温用）。
当混凝土表层与外界温差不大于20℃，底板混凝土中心与表层的温差不大于25℃，且平均降温速度小于1.5～2.0℃/d时才可拆除底板混凝土保温层。
分别取3d、6d、9d的龄期对底板大体积混凝土各项温度指标进行计算:〔以下计算公式见《建筑施工手册》（第四版）缩印本第614—615页〕（1）底板混凝土龄期为3d时，最大绝热温升：式中Th——混凝土最大绝热温升（℃）；mc——混凝土中水泥用量（含膨胀剂）（kg/m3）,根据搅拌站提供的配合比试配单，水泥用量为260 kg/m3，膨胀剂用量为28 kg/m3，取mc ＝288 kg/m3；Q——水泥28d水化热（kJ/kg），取375(kJ/kg)；c——混凝土比热，取0.97〔kJ/ (kg•K)〕；ρ——混凝土密度，取2400（kg/ m3）；e——为常数，取2.718；t——混凝土的龄期（d），t=3d；m——系数、随浇筑温度改变，当浇筑温度为30℃时，m=0.406(1/d)。
℃（2）混凝土中心计算温度T1（t）＝Tj+Th•式中T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度（℃）；Tj ——混凝土浇筑温度（℃），取常温30℃；——t龄期降温系数，按板厚2.6m计算，3d龄期时。
T1（3）=30＋32.67×0.656＝51.43℃（3）混凝土表层（表面下50mm处）温度1）保温材料厚度（保温材料为阻燃草帘被）式中——保温材料厚度；h ——混凝土浇筑块体厚度，本工程大体积基础底板厚度核心筒外为2.0m，核心筒内2.6m；——所选保温材料导热系数〔W/（m•K）〕，草帘被＝0.14；T2 ——混凝土表面温度（℃）；Tq ——施工期大气平均温度，取30℃；——混凝土导热系数，取2.33 W/（m•K）；Tmax ——计算得混凝土最高温度（℃）；取T2－Tq＝20℃，Tmax－T2＝25℃Kb ——传热系数修正值。
大体积混凝土水化热计算及施工
大体积混凝土水化热计算及施工一、大体积混凝土的概念1、定义现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如桥梁基础、墩台、高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。
它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。
混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009规定：混凝土结构物实体最小尺寸大于或等于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缝产生的混凝土。
美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。
日本建筑学会标准(JASS5)规定：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。
2、大体积混凝土的特点：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。
大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。
因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。
3、大体积砼与普通砼的区别不能仅以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。
大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。
大体积混凝土水化热计算
10.3 球磨机混凝土水化热温度计算
1、最大绝热温升
（1）Th=(mc+K·F)Q/c·ρ
(2) Th=mc·Q/c·ρ(1-eˉ-mt)
式中 Th----混凝土最大绝热温升（℃） mc---混凝土中水泥用量(kg/m3)
ε(t)----t龄期降温系数,见下表
已知混凝土内部达到最高温度一般发生在浇筑后3-5天。
所以取三天降温系数0.49计算Tmax。
混凝土的最终绝热温升计算：
Tn=mc*Q/(c*p) (1)
不同龄期混凝土的绝热温升可按下式计算：
Tt=Tn(1-e-mt) (2)
Tmax:混凝土内部最高温度（℃）；
Tj：混凝土浇筑温度，根据天气条件下底板混凝土施工实测平均结果，假定为20℃；
Tt：t龄期时的绝热温升；
δ：降温系数；
混凝土的内部最高温度为48.05℃，根据现场实测表面温度Tb，计算内外温差，当温差超过25℃时，需进行表面覆盖保温材料，以提高混凝土的表面温度，降低内外温差。
5、混凝土表面保温层厚度计算
δi=K*0.5hλi(Tb-Tq)/ λ(Tmax-Tb)=1.6*0.5*1.6*0.14*（23-20）/2.33*（48-23）=0.01m 即10mm
其中：δi：保温材料所需厚度（m）；
h:结构厚度（m）；
λi：保温材料的导热系数，设用草袋保温，λi为0.14；
λ：混凝土的导热系数，取2.33；
Tq：混凝土3-7天的空气平均温度；。
大体积砼水化热及温度计算
大体积砼水化热及温度计算一、水化热计算：1、砼配合比的原则：主桥墩、过渡墩承台采用C30砼采用恩施州连珠水泥厂家生产的普通硅酸盐P.032.5水泥，3#、4#主墩承台砼方量445.4m³,2#、5#过渡墩承台砼方量173.3m³,均为大体砼,砼配合比的原则为:满足设砼强度等级条件下,掺适量粉煤灰、同时加缓凝剂延长砼的初凝时间，尽可能降低砼的水量，尽量降低砼内最大温升值。
2、C30砼设计配合比：水泥：350㎏∕m³水：176㎏∕m³；大气温度在30°C，马水河水温在27°C粗骨料：767㎏∕m³细骨料：938㎏∕m³粉煤灰：90㎏∕m³缓凝型减水剂：1%3、砼温度计算：1）、搅拌温度计算和浇筑温度砼拌和温度计算砼拌和温度为：T c=∑Ti*W*C=75410.4∕2510.3=30.04°C考虑到砼运输过程中受日晒等因素，入模温度比拌和温度约高3°C，砼入模温度约Tj=33.04°C2)砼中心最温度:Tmax=Tj+Th*ξTj=33.04°C(入模温度) ξ散热系数取0.7砼最高绝热温升Th=W*Q∕C∕r=350×377÷0.973÷2321=50.43°C其中: 350㎏∕m³水泥用量；377KJ∕kg为单位水泥水化热；0.973KJ∕kg·°C为水泥比热；2321㎏∕m³为砼密度。
则：Tmax=Tj+Tk*ξ=33.04+50.43×0.7=70.794°C3)砼内外温差:砼表面温度(未考虑覆盖)Tb=Ta+4 h´(H-h´) ΔT∕H²。
H-2h´=3+2×0.07=3.14h´=K*λ∕β=0.666×2.33÷22=0.07式中：Tbmax——砼表面最高温度（°C）Ta——大气的平均温度(°C)H——砼的计算厚度h´——砼的虚厚度h——砼的实际厚度ΔT——砼中心温度与外界气温之差的最大值λ——砼的导热系数,此处可取2.33W∕m·KK——计算折减系数,根据试验资料可取0.666β——砼模板及保温层的传热系数(W∕m*mK),取22Ta——为大气环境温度,取30°C ΔT= Tmax- Ta=40.94°C故Tb=33.73°C砼内表温试差: ΔTc= Tmax- Tb=70.94-33.73=37.21°C＞20°C二、温度应力计算计算温度应力的假定：①、砼等到级为C30，水泥用量较大311kg∕m³；②、砼配筋率较高，对控制裂缝有利；③、底模对砼的约束可不考虑；④、几何尺寸不算太大，水化热温升快，散热也快；因此，降温与收缩的共同作用是引起砼开裂的主要因素。
大体积混凝土水化热计算及施工
大体积混凝土水化热计算及施工一、大体积混凝土的概念1、定义现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如桥梁基础、墩台、高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。
它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。
混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009规定：混凝土结构物实体最小尺寸大于或等于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缝产生的混凝土。
美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。
日本建筑学会标准(JASS5)规定：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。
2、大体积混凝土的特点：结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。
大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。
因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。
3、大体积砼与普通砼的区别不能仅以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。
大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。
大体积混凝土热值计算
大体积混凝土热值计算在建筑工程中，大体积混凝土的应用十分广泛。
然而，由于其体积较大，水泥水化过程中释放的热量不易散发，容易导致混凝土内部温度升高，从而产生温度裂缝，影响混凝土的质量和耐久性。
因此，准确计算大体积混凝土的热值对于控制混凝土内部温度、预防裂缝的产生具有重要意义。
大体积混凝土热值的计算涉及到多个因素，包括混凝土的配合比、水泥的品种和用量、掺和料的种类和用量、施工环境温度等等。
下面我们将逐步介绍大体积混凝土热值计算的方法和要点。
首先，我们来了解一下水泥水化热的基本概念。
水泥在水化过程中会释放出热量，这部分热量称为水泥水化热。
不同品种的水泥水化热不同，例如，普通硅酸盐水泥的水化热相对较高，而矿渣硅酸盐水泥的水化热则相对较低。
在计算大体积混凝土热值时，需要根据所使用的水泥品种确定其水化热。
混凝土的配合比是影响热值的重要因素之一。
配合比中的水泥用量、水灰比、掺和料的比例等都会对热值产生影响。
一般来说，水泥用量越多，混凝土的热值就越高；水灰比越大，热值也会相应增加。
而掺和料如粉煤灰、矿渣粉等的加入可以降低混凝土的热值，因为它们在一定程度上替代了水泥，减少了水泥的用量。
接下来，我们看一下具体的计算方法。
目前，常用的大体积混凝土热值计算方法有经验公式法和绝热温升法。
经验公式法是根据大量的实验数据和工程实践总结出来的公式，通过输入水泥品种、水泥用量、混凝土的龄期等参数，计算出混凝土在不同龄期的热值。
例如，对于普通硅酸盐水泥，常用的经验公式为：Q ＝ k × Q0 ×（1 e^（mt)）其中，Q 表示在龄期 t 时的水化热（kJ/kg），k 是不同水泥品种的修正系数，Q0 是水泥的最终水化热（kJ/kg），m 是与水泥品种、比表面积、浇筑温度等有关的系数，t 是龄期（d）。
绝热温升法是基于混凝土在绝热条件下，水化热全部转化为温升的原理进行计算。
其计算公式为：T ＝ W × Q ／（C × ρ)其中，T 表示绝热温升（℃），W 是水泥用量（kg/m³），Q 是水泥水化热（kJ/kg），C 是混凝土的比热容（kJ/（kg·℃）），ρ 是混凝土的密度（kg/m³）。
大体积混凝土水化热及温度计算
大体积混凝土水化热及温度计算一、工程概况工程由中鉄十六局负责施工；其地下混凝土最大尺寸长、宽、高分别为10.2米、7.5米、1.9米、3.5米，混凝土标号为C35、C30，施工时最低气温为10℃。
二、混凝土的温控计算1、相关资料（1）C35、C30配合比P·O42.5水泥： 290kg/m3；、250 kg/m3水：170 kg/m3；、175 kg/m3卵石： 1085 kg/m3；、1070kg/m3中粗砂： 715 kg/m3；、795 kg/m3粉煤灰： 135kg/m3；、110 kg/m3泵送剂：13.2kg/m3、11 kg/m3聚丙烯纤维：0.5 kg/m3（2）气象资料春市有一些海洋气候特点，五、六、七月份施工，平均气温估计19℃左右，极端气温最高28℃左右，最低5℃左右。
最高月均温23℃（6月），最低5月均温，13℃（5月）。
（3）混凝土拌和方式我们公司采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，用混凝土运输车运至施工现场，时间约半小时，用汽车泵输送混凝土至模内。
从搅拌至入模约1-2小时。
2、混凝土温度1)、搅拌温度计算和浇筑温度混凝土拌和温度估计为:Tc=13℃。
混凝土浇筑温度估计为:Tc=15℃。
2）混凝土中心最高温度：Tmax =Tj+Th*ξTj=15℃（入模温度），1.9米厚3天,ξ散热系数取0.57C35：混凝土最高绝热温升Th=（290+135×0.25）×365/(0.96×2400) =51℃C30：混凝土最高绝热温升Th=（250+110×0.25）×365/(0.96×2400) =44℃其中290 kg为水泥用量；365kJ/kg为单位水泥水化热；0.96kJ/kg.℃为水泥比热；2400kg/m3为混凝土密度。
C35：则Tmax =Tj+Th*ξ=15+51*0.57=44℃。
≤60℃C30：Tmax =Tj+Th*ξ=20+44*0.57=40℃。
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大体积混凝土水化热温度计算
目录
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 (2)
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 (3)
2.5承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 (4)
2.6承台混凝土各龄期外温差计算 (5)
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 (6)
4结论及建议 (7)
4.1结论 (7)
4.2建议 (7)
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：每立混凝土含海螺P.O30水泥300Kg、赣江中砂754 Kg、阳新5~25mm连续级配碎1086 Kg、五山WS-PC高效减水剂3.4Kg、拌合水160 Kg。
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。
4、《大体积混凝土施工规》（GB 50496-2009）
5、《混凝土结构设计规》（GB50010-2010）
2.2、承台混凝土的绝热温升计算
《大体积混凝土施工规》（GB 50496-2009）P23
《混凝土结构设计规》（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：
ρ=2423 C=300Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，混凝土比热c=0.96J/ Kg℃，混凝土密度
Kg/m3
承台混凝土最高水化热绝热升温：
ρ=(300×250)×1/（0.96×2423）=32.24℃Tmax=WQ（1-e-mt）/ c
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 （7）=28.3-19.13=9.17℃ 2.4承台混凝土各龄期收缩变形值计算
《大体积混凝土施工规》（GB 50496-2009）P24
⨯
⨯⨯-=-2101.00
)()1(M M e t y t y εε····
10
M ⨯
式中：
0y
ε为标准状态下的最终收缩变形值；1M 为水泥品种修正系数；2M 为水泥
细度修正系数；
3
M 为骨料修正系数；4M 为水灰比修正系数；
5
M 为水泥浆量修正系数；
6
M 为龄期修正系数；7
M 为环境温度修正系数；
8
M 为水力半径的倒数(cm -1),为构件截
面长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A ；9
M 为操作法有关的修正系数；10
M 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：1M =1.10，2M =1. 0，
3
M =1. 0，4M =1.21，
5
M =1.20，
6M =1.09（3d ），6
M =1.0（7d ），
6
M =0.93（15d ），
7
M =0.7，
8
M =1.4，9
M =1.0，
10
M =0.895，
则有：1M ⨯2M ⨯3M ⨯4M ⨯5M ⨯7M ⨯8M ⨯9M ⨯10M
=1.10⨯1.0⨯1. 0⨯1.21⨯1.20⨯0.7⨯1.4⨯1.0⨯0.895=1.401
1、3d 的收缩变形值
6
03.00
)3(401.1)1(M e y y ⨯⨯-=-εε=3.24⨯10-4⨯09.1401.1)1(03
.0⨯⨯--e
=0.146⨯10-4
2、7d 的收缩变形值
6
07.00)7(401.1)1(M e y y ⨯⨯-=-εε=3.24⨯10-4
⨯
0.1401.1)1(07
.0⨯⨯--e =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》（GB 50496-2009）P25
1、3d 龄期
46.1100.1/)10146.0(/)3(54)3(=⨯⨯==--αεy y T ℃
2、7d 龄期
07.3100.1/)10307.0(/)7(54)7(=⨯⨯==--αεy y T ℃
2.6承台混凝土各龄期外温差计算
假设入模温度：T 0=10℃，施工时环境温度：T h =5℃ 1、3d 龄期
T ∆= T 0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3⨯19.13+1.46-5=19.21℃ 2、7d 龄期
T ∆= T 0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3⨯28.3+3.07-5=26.94℃ 计算折减系数，根据试验资料可取2/3
由以上计算可知，承台混凝土外温差最大为26.94℃，大于《大体积混凝土施工规》（GB 50496-2009）P7中关于大体积混凝土温度外温差为25℃的规定。
若需降低混凝土的外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的法。
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 水=4.2⨯103J/ Kg ℃；水的密度 ρ水=1.0⨯103 Kg/m3；冷却管的直径：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)2⨯4⨯40.5⨯10.5=3187.5-3.5=3184 m3 3.2冷却管的降温计算
砼
砼砼水
水水水c V c T t Q T ⨯⨯⨯∆⨯⨯⨯=
ρρ
式中：水
Q —冷却管中水的流量，
t —冷却管通水时间
水
ρ—水的密度
水T ∆—进出水口处的温差20℃
水
c —水的比热 砼
V —混凝土的体积 砼
ρ—混凝土的密度
砼
c —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：T ∆=20℃ XX 特大桥承台混凝土：
7.2960
24233184102.420100.112410c c t 3
3砼砼砼水水水水=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯∆⨯⨯⨯=ρρV T Q T ℃
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：
17.8960
24233184102.420100.132410c c t 3
3砼砼砼水水水水=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯∆⨯⨯⨯=ρρV T Q T ℃
（5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土外温差值： 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部产生大量的热量使其部温度升高，当外温度相差过大时就容易出现温度裂缝，若需降低混凝土的外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的法。
计算表明：混凝土中埋设冷却管后外温差均小于25℃，满足《混凝土结构工程施工规》（GB 50666-2011）P60中的规定。
4.2建议
1、浇注混凝土避免直晒，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格控制在1米以，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，带走混凝土体的热量，本计算案表明，
此法使大体积混凝土体的温度降低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。