大体积混凝土水化热方案计算单

附件1 大体积混凝土水化热方案计算单

一、大体积混凝土的温控计算 （一）相关资料 1、配合比及材料 承台混凝土：

C：W：S：G=267：160：786：1004 2、气象资料

桥址区属中亚热带季风气候地区，夏季凉爽，冬无严寒，具有四季分明，无霜区长，日照充足，水源充足。年平均气温11.8℃，极端最高气温为32.7℃，极端最低气温为-9.3℃。

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。 （二）承台混凝土的温控计算

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=267Kg/m3；水化热Q=355J/ Kg，混凝土比热c=0.96J/ Kg℃，混凝土密度=2410 Kg/m3。

承台混凝土最高水化热绝热升温：

Tmax=CQ/c=(267355)/（0.962410）=40.97℃ 3d的绝热温升

T（3）=40.97（1-e-0.3*3）=24.31℃

 T（3）=24.31-0=24.31℃ 7d的绝热温升

T（7）=40.97（1-e-0.3*7）=35.95℃

 T（7）=35.95-24.31=11.℃

2、砼拌合物的温度

计算： 复核：

Tb=[a（tsWs+ tgWg+ tcWc）+btwWw+b（PstsWs+ PgtgWg）-B（PsWs+ PgWg）]/ [a（Ws+ Wg+ Wc）+bWw+b（PsWs+ PgWg）]

Tb—砼合成后的温度℃；

Wc、Ws、Wg、—水泥、砂、石的干燥质量kg；根据配合比确定； Ww—拌合加水的质量（不包括骨料的含水量）；根据配合比确定；

tc、ts、tg、tw—水泥、砂、石、水装入拌和机时的温度℃；根据实际情况，分别取tc=45℃，ts=25℃，tg=25℃，tw=15℃ Ps、Pg—砂石的含水率；均取2%

a—水泥及骨料的比热，kJ/kg.K，采用0.92；

b、B—水泥的比热及溶解热℃，当骨料温度＞0℃，b=4.19、B=0；当骨料温度≤0℃，b=2.09、B=335；

则： Tb=[0.92*(25*786+25*1004+45*267)+4.19*15*160+4.19*(0.02*786*25+0.02*1004*25)-0]/[0.92*(267+786+1004)+4.19*160+4.19*(0.02*786+0.02*1004)]=25.04℃ 3、砼出机温度

砼出机温度即为砼拌合物的温度在搅拌中温度损失后的温度 Tm=0.016*(Tb-Td) Tm—混凝土拌合物在搅拌过程中的热量损失 Tb—室外气温℃，取25℃；

Td—搅拌棚室内温度℃，取20℃；则： Tm=0.016*(25-20)=0.08℃

故砼出机温度=砼拌合物的温度- Tm=25.04-0.08=24.96℃ 4、砼入模成型时温度

砼出机，要经历以下过程：拌和机倒入罐车、罐车倒入输送泵，入模浇筑振捣成型，伴随着温度损失。

混凝土运输至成型的温度损失：Ts=（αt+0.032n）（T0+Td） Ts—混凝土拌合物在搅拌过程中的热量损失，℃ α—每小时的损失系数，取0.25；

计算： 复核：

t—混凝土运输至成型的时间，一车混凝土（8m3)运输至施工现场，按实际情况取10min，泵送完毕需要13min，考虑7min的振捣时间（时间是边泵送边振捣），合计30min（0.5h）； n—混凝土倒运次数，取3次；

T0—混凝土自拌和机中倾出的温度，即砼出机温度，已计算为24.96℃ Td—搅拌棚室内温度℃，取20℃；则：

Ts=（αt+0.032n）（T0+Td）=（0.25*0.5+0.032*3）*（24.96+20）=9.94℃ 故，砼入模成型时温度=砼出机温度- Ts=24.96-9.94=15.02℃。

二、承台混凝土各龄期收缩变形值计算

0y(t)y(1e0.01t)M1M2····

M10

为标准状态下的最终收缩变形值；M1为水泥品种修正系数；M2为水泥细

MMM度修正系数；3为骨料修正系数；M4为水灰比修正系数；5为水泥浆量修正系数；6式中：

M为环境温度修正系数；8为水力半径的倒数(cm-1),为构件截面周

MM长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A；9为操作方法有关的修正系数；10为与配筋率Ea、

0y为龄期修正系数；

M7Aa、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)。

MMM查表得：M1=1.10，M2=1. 0，3=1. 0，M4=1.21，5=1.20， 6=1.09（3d），

M6MMMMM=1.0（7d），6=0.93（15d），7=0.7，8=0.93，9=1.0，10=0.5，则有： M1M2M3M4M5M7M8M9M10=1.101.01.

2

01.211.200.70.931.00.5=0.93

10 3d的收缩变形值

0y(3)y(1e0.03)0.93M6=3.2410-4(1e0.03)0.931.09=0.09710-4

20 7d的收缩变形值

0y(7)y(1e0.07)0.93M6=3.2410-4(1e0.07)0.931.09=0.22210-4

三、承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 10 3d龄期

Ty(3)y(3)/(0.097104)/1.01050.97℃ 20 7d龄期

计算： 复核：

Ty(7)y(7)/(0.222104)/1.01052.22四、承台混凝土各龄期内外温差计算

℃

假设入模温度：T0=16℃，施工时环境温度：Th=20℃ 10 3d龄期

T= T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =16+2/324.31+0.97-20=13.17℃ 20 7d龄期

T= T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =16+2/335.95+2.22-20=22.18℃

由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为22.18℃，略大于我国《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）中关于大体积混凝土温度内外温差为20℃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。 五、冷却管的布置及混凝土的降温计算 （一）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 水=1.0103 Kg/m3；冷却管的直径：D=5cm。

2、主墩承台混凝土冷却管的布置形式

承台混凝土埋设冷却管，上下层冷却管相邻间距为0.8米，左右冷却管相临间距为1米，共计6层。每层冷却管设置1个进水口，两个出水口。 3、主墩承台混凝土体积

体积V=19.1014.305=1365.65 m3 4、承台混凝土由于冷却管作用的降温计算

T式中：

Q水Q水t水T水c水V砼砼c砼

—冷却管中水的流量

t—冷却管通水时间

水—水的密度

—进出水口处的温差

T水c水—水的比热

计算： 复核：

V砼—混凝土的体积

砼—混凝土的密度

c砼—混凝土的比热

10 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℃

Q t T c 0.012411.0103204.2103T6.38℃

V  c 1365.6524100.9620 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℃

Q t T c 0.012431.0103204.2103T19.14℃

V  c 1365.6524100.96（5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值： 10 3d龄期

T13.17-6.38/2=9.98℃<20℃，满足规范及设计要求。 20 7d龄期

T22.18-19.14/2=12.61℃<20℃，满足规范及设计要求。

六、结论及建议 （一）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内部产生大量的热量使其内部温度升高，当内外温度相差过大时就容易出现温度裂缝，若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。计算表明：混凝土中埋设冷却管后内外温差均小于20℃，满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）中的规定。 （二）建议

1、浇注混凝土避免阳光直晒，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严格控制在1米以内，严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，

计算： 复核：

提高水速；水温差小时，降低水速。通过冷却排水，带走混凝土体内的热量。

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，避免阳光爆晒混凝土表面。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，减少混凝土内外温差。

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。

计算： 复核：