C50混凝土热工计算

7.5 混凝土的配制和养护热工计算

7.5.1 C50混凝土热工计算

C50砼每立方米材料用量(理论配合比)水泥(42.5)：水：砂：石

357:148：677:1153

假定砂含水率为3%，石子含水率为0.5%，则施工配合比为水泥(42.5)：水：砂：石357:122：697：1159

水按加热到80ºC，水泥罐中水泥温度按0ºC、砂石料场为不受冻按1ºC计算。

1)、其他参数

搅拌棚内温度: Ti= 0ºC

砼从运输至浇筑成型共历时: ti= 0.3h

运输时环境温度: Ta= -5ºC

钢筋的比热: C= 0.4 KJ/kg·K

水的比热: Cw= 4.2 KJ/kg·K

砼容重: γc= 2337g/m3（未计算掺合料及外加剂）与每立方米砼接触的钢筋重为: mg’= 837.4kg/m3

与每立方米砼接触的模板重为: mg”= 375kg/m3

钢筋、模板温度: Tg’= -5ºC

42.5普通硅酸盐水泥最终水化热: Q= 461 J/kg (《路桥施工计算手册表9-85》)

水泥水化速度系数: vc= 0.013h-1= 0.312d-1

2)、混凝土热工计算

a、混凝土导热系数

(水泥、砂、石、水的导热系数λ，比热C见《路桥施工计算手册表9-81》)，C40砼各材料所占比重为水泥Pc=15.3%，水Pw=5.2%，砂子Ps=29.9%，碎石Pg=49.6%。

λ=1/P(Pcλc+Pwλw +Psλs+Pgλg)

=1/100×(15.3×2.218+5.2×0.6+29.9×3.082+49.6×2.908）

=2.734 (W/m·K)

b、混凝土的比热

C=1/P(PcCc+PwCw +PsCs+PgCg)

=1/100×(15.3×0.536+5.2×4.187+29.9×0.745+49.6×0.708)

=0.874KJ/kg·K

混凝土热扩散系数：

α=λ/(CP)=2.734/(0.874×2335)=0.00134W·m2/KJ=1.34×10-3m2/s

c、混凝土拌和物的温度

T0=∑TimiCi/∑miCi 可转换为:T0=[0.9 (mcTc+msTs+mgTg) +4.2Tw(mw–Psms-Pgmg)+C1(PsmsTs+PgmgTg)-C2( Psms+Pgmg) ]÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg) ] 式中: T0 为混凝土拌和温度; mw、mc、ms、mg—水、水泥、砂、石子单位用量( kg) ; Tw、Tc、Ts、Tg—水、水泥、砂、石子的温度( ℃) ; Ps、Pg—砂、石含水率(%) ; C1、C2—水的比热容(KJ/Kg•K) 及溶解热(KJ/Kg) 。

当骨料温度>0℃时, C1=4.2, C2=0; 反之C1=2.1, C2=335。

各种材料的温度及环境气温: 水80℃(加热)，砂、石子1℃，水泥0℃，环境气温0℃(搅拌缸)。

各数据代入公式:

T0=[0.9×(357×0+697×1+1159×1)+4.2×80×(122-697×3%-1159×0.5%)+4.2×(3%×697×1+0.5%×1159×1)]÷[4.2×122+0.9×(357+697+1159)]=13.5℃。

d、混凝土拌和物的出机温度

按公式T1=T0- 0.16( T0- Ti)式中: T1—混凝土出机温度( ℃) ; T0—混凝土拌和温度( ℃) ; Ti—混凝土搅拌棚内温度( ℃) 。

T1=13.5－0.16×(13.5-0) =11.3℃。满足规范要求出机温度。

e、混凝土浇筑温度计算

按公式TJ=T1- ( α•τn+0.032n)•( T1- TQ)

式中: TJ—混凝土浇筑温度( ℃) ; T1—混凝土出机温度( ℃) ; TQ—混凝土运送、浇筑时环境气温( ℃) ;τn—混凝土自开始运输至浇筑完成时间( h) ; n—混凝土运转次数。

α—温度损失系数( /h), 若τn取1/3, n 取1, α取0.25,则:

TJ=11.3-(0.25×1/3+0.032×1)×(11.3-0) =10℃满足规范要求入模温度。

f、考虑钢筋、模板吸热影响混凝土成型时的温度

T=(0.874×2335×10+0.4×1159×0+0.4×697×0)/(0.874×2335+0.4 ×11159+0.4×697)=7.4℃