温控措施及热工计算

温控措施及热工计算

(1)冬季施工措施

①概述

根据唐山地区气象站温度测定记录，此地冬季温度很低，极端最低温度可达到-20℃左右，给予混凝土的配置、运输、施工带来一定的难度，为了保证混凝土的施工质量，在最低气温低于-5℃以下时不进行施工，在-5℃以上至5℃之间时采用冬季施工，并经过科学计算，合理采用各种的混凝土温度控制措施，保证混凝土的入模温度符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》和《铁路混凝土与砌体工程施工规范》的要求，满足混凝土的内部最高温度不宜超过60℃，内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不大于15℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃的要求；并满足当地昼夜平均气温(最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21室外气温的平均值)连续3天低于5℃或最低气温低于－3℃时的冬季施工要求。

②热工计算

混凝土比热(C)：单位重量的混凝土，其温度升高1℃所需要的热量。

C30每方混凝土热工计算

每方混凝土比热C

③ 冬季混凝土拌合物温度计算

a.C30混凝土拌合物温度T0

T0=[0.92(mceTce+ msaTsa+ mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw －wsamsa －wgmg)+C1×(wsamsaTsa+ wgmgTg)－C2×(wsa ×msa+ wgmg)+4.2mjTj]÷[4.2 mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)+4.2mj]

注：mce 、msa 、mg 、mf 、mw 、mj —水泥、砂、碎石、粉煤灰(矿粉)、水、外加剂的用量(㎏)

Tce 、Tsa 、Tg 、Tf 、Tw 、Tj —水泥、砂、碎石、粉煤灰(矿粉)、水的温度(℃)

wsa 、wg —砂、碎石含水率(%)

C1、C2—水的比热容(kJ/㎏·K)及冰的溶解热(kJ/㎏·K)；当骨料温度＞0℃时，C1=4.2，C2=0；当骨料温度≤0℃时，C1=2.1，C2=335。

各种材料用量及温度(预设气温为-10℃)情况1

C= 1 — p (p c c c + p s c s + p g c g + p w c w + p f c f )=0.97 kJ/㎏·K

各种材料用量及温度(预设气温为0℃)情况3

各种材料用量及温度(预设气温为5℃)情况4

C30混凝土拌合物温度T0=[0.92(mceTce+ msaTsa+ mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw－wsamsa－wgmg)+C1×(wsamsaTsa+ wgmgTg)－C2×(wsamsa+ wgmg)]÷[4.2 mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)] 在情况1状态下，T01= 11.27℃＞5℃。

在情况2状态下，T02= 15.3℃＞5℃。

在情况3状态下，T03= 15.7℃＞5℃。

在情况4状态下，T04= 19.7℃＞5℃。

B.C30混凝土拌合物出机温度T1

T1= T0－0.16×(T0－T i)

注：T i—搅拌棚内温度(℃)，设定为10℃。

在情况1状态下，T11= 11.04℃＞5℃。

在情况2状态下，T12= 14.46℃＞5℃。

在情况3状态下，T13= 14.8℃＞5℃。

在情况4状态下，T14= 18.2℃＞5℃。

c.C40混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度T2

T2= T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)

注：α—温度损失系数(h-(1)，当用混凝土搅拌车运输时，α=0.25

t1—混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间(h)，设定混凝土运输为30min

n—混凝土拌合物运转次数，根据现场测试，混凝土搅拌运输车装卸2次。

Ta—混凝土拌合物运输时环境温度(℃)。

T2= T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)

在情况1状态下，T21=6.4℃＞5℃。

在情况2状态下，T22= 7.4℃＞5℃。

在情况3状态下，T23= 12.3℃＞5℃。

在情况4状态下，T24= 16.3℃＞5℃。

d.C40混凝土浇筑成型完时的温度T3

c c m c T2+c f m f T f+c s m s T s

T3= ———————————

c c m c+c f m f+c s m ss

注：T3—考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度(℃)

cc—混凝土的比热容(kJ㎏·K)，根据上述计算cc为1.107kJ ㎏·K

cf—模板的比热容(kJ㎏·K)，资料查找cf为0.48kJ㎏·K cs—钢筋的比热容(kJ㎏·K)，资料查找cs为0.48kJ㎏·K mc—每立方混凝土重量(㎏)，根据上述计算mc为2420㎏mf—每立方混凝土相接触模板的重量(㎏)，设定每立方混凝土相接触模板的重量mf为200㎏

ms—每立方混凝土相接触钢筋的重量(㎏)，设定每立方混凝土相接触模板的重量mf为100㎏

Tf、Ts—模板、钢筋的温度，模板预热到10℃，钢筋未预热采用环境温度(℃)，

在情况1状态下，T31=5.8℃＞5℃。

在情况2状态下，T32= 7.1℃＞5℃。

在情况3状态下，T33= 12℃＞5℃。

在情况4状态下，T34= 15.8℃＞5℃。

④合理的混凝土冬季温控措施

经上述计算，当气温进入-10℃低温度时，应对混凝土骨料进行保温措施和拌合用水进行加热措施处理，经拌合用水加热升温至60℃的混凝土热工计算后，上述各项温度都满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》要求。

a混凝土骨料的保温措施：骨料在运输过程中，应采用保温棚布进行密封，达到料仓后，对骨料采用帆布进行严密的掩盖，使其温度