大体积混凝土水化热方案计算单[1]

大体积混凝土水化热方案计算单

一、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℃。

二、大体积混凝土的温控计算

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：

每立方混凝土含海螺P.O30水泥300Kg、赣江中砂754 Kg、湖北阳新5~25mm连续级配碎石1086 Kg、深圳五山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）混凝土拌和方式

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内。

2、承台混凝土的温控计算

2.1 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：

C=300Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，混凝土比热c=0.96J/ Kg℃，混凝土密度ρ=2423 Kg/m3

承台混凝土最高水化热绝热升温：

Tmax=CQ/ cρ=(300⨯285)/（0.96⨯2423）=32.24℃

3d 的绝热温升

T （3）=32.24⨯（1-e-0.3*3）=19.13℃

∆

T （3）=19.13-0=19.13℃

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℃

2.2承台混凝土各龄期收缩变形值计算

⨯

⨯⨯-=-2101.00

)()1(M M e

t

y t y εε····10M ⨯

式中：0

y

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；

2

M 为水泥细度修正系数；3M 为骨料修正系数；4M 为水灰比修正系数；5M 为水泥浆量修正系数；6M 为龄期修正系数；7M 为环境温度修正系数；8M 为水力半径的倒数(cm -1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A ；9M 为操作方法有关的修正系数；10M 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. 0，3M =1. 0，4M =1.21，5M =1.20， 6M =1.09

（3d ），6M =1.0（7d ），6M =0.93（15d ），7M =0.7，8M =1.4，9M =1.0，10

M =0.895，

则有：

1M ⨯2

M

⨯3

M

⨯4

M

⨯5

M

⨯7

M

⨯8M ⨯9

M

⨯10

M =1.10

⨯

1.0

⨯

1.

0⨯1.21⨯1.20⨯0.7⨯1.4⨯1.0⨯0.895=1.401 10 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

20 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

2.3承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差

10 3d 龄期

46

.110

0.1/)10

146.0(/)3(5

4

)3(=⨯⨯==--αεy y T ℃ 20 7d 龄期

07

.310

0.1/)10

307.0(/)7(5

4

)7(=⨯⨯==--αεy y T ℃

2.4承台混凝土各龄期内外温差计算

假设入模温度：T0=10℃，施工时环境温度：T h=5℃

10 3d龄期

T

∆= T0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3⨯19.13+1.46-5=19.21℃

20 7d龄期

T

∆= T0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3⨯28.3+3.07-5=26.94℃

由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为26.94℃，略大于我国《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）中关于大体积混凝土温度内外温差为25℃的规定。若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。

3、冷却管的布置及混凝土的降温计算

3.1 承台混凝土

（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

（4）承台混凝土由于冷却管作用的降温计算

砼

砼

砼水

水

水

水

c

V c

T

t

Q

T

⨯

⨯⨯

∆

⨯

⨯

⨯

=

ρ

ρ

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