浅谈预拌混凝土热工计算影响因素.pdf

刘桂香 等 ： 浅谈 预拌混 凝土热工计算影 响因素 1 4 9 浅谈预拌混凝 土热工计 J - - ， l l -，r _ 算影响因素 刘桂香 ， 徐志国 ( 齐翔建工集团有 限公司 黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 0 5) 【 摘要】 混凝土热工计算是控制混凝土质量的重要手段之 ， 尤其对于冬期施工的混凝土和大体积混凝 土来说 ， 更为关键。文中通过对预拌混凝土冬季、 夏季条件下的拌合物温度 、 出机、 运输、 入模温度等进行计算 ， 分 析预拌混凝土热工计算影响因素， 从而达到调控预拌混凝土入模温度的目的。 【 关键词】 预拌混凝土 ； 热工计算 ； 拌合料； 影响因素 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 6 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 1 4 9 0 2 预拌混凝土的出机温度是影响混凝土的水化热的主要 因素之一， 在大体积混凝土和冬季施工 中更是必不可少考 虑的技术参数， 混凝土的出机温度直接关系到混凝土的入 模温度。混凝土的入模温度按季节施工有不同的要求， 在夏 季和大体积混凝土施工时， 要求降低混凝土的入模温度， 是 为减少混凝土内部水化最高温度值； 而在进入冬施时要求 提高混凝土的人模温度， 保证混凝土的水泥水化温度， 来满 足混凝土的临界强度值， 防止冻害发生。因此在这里讨论 一 下冬季、 夏季生产预拌混凝土热工计算中温度的影响因 素 ， 可以供施工单位和预拌混凝土生产企业在调控混凝土 T o = 温度进行参考。 齐市搅拌站近几年的原材料测定的温度变化规律大致 是： 水泥温度 = 6 0 9 o ， 粉煤灰温度 T f =2 05 0 C， 砂 石骨料的温度变化较大， 若是随进料随使用时， 它们的温度 低于大气温度 58 C， 若是贮备料， 基本上是与大气温度接 近， 拌合水为地下水 ， 常年温度达到 = 78 C。 1 混凝土拌合物温度计算 1 1 拌合物计算公式 按 J G J 1 0 4 ( 建筑工程冬期施工规程 ( 新修订) 附录进行 混凝土拌合物的温度计算。公式如下 ： Q9 2 ( m )+42 ( 仉 一 W m 瑚一 )+c ( +I ) )一C ( W 17 1,+l 1) ) 4 2 r a +0 9 2 ( m + +g t l,8+1 7 1, + ) 式中， 为混凝土拌合物温度， ； 为掺合料的温度 ， o C； 为水泥的温度， ； 为砂子的温度， o C； 为石子 的温度， ； 为水的温度 ， ；m 为拌合水用量， k g ； m 为水泥用量， k g ； m 为掺合料用量， k g ； m 为砂子用量 ， k g ； 为石子用量， k g ； 为砂子的含水率， ； 为石子的含 水率 ， ； c 为水的比热容， k J( k g K) ； c 为冰的溶解 热， k J k g ； 当骨料温度大于0 时 ： C =4 2 ， C i=0 ； 当骨 料温度小于或等于0 时： c =2 1 ， c ；=3 3 5 。 1 2 混凝土配合比 不同强度等级预拌混凝土配合比如表 1 所示。 表 1 预拌混凝土配合比 k g 1 3 原材料温度参数 搅拌站在冬季与夏季时原材料的温度如表 2 。其中， 砂 石骨料的含水率为 3 。当大气温度进入 0 C以下时， 搅拌 站对拌合水进行加热。 表 2 冬 季与夏季时 的原材料温度 o C 1 4 预拌混凝土拌合物的温度影响因素 1 4 1 预拌混凝土拌合物温度值计算 ( 1 ) 夏季气温为 3 0 C时的拌合物温度。将表 1 、 表 2 中的原材料用量及温度参数代人公式( 1 ) 中进行计算， 不同 强度等级混凝土拌合物温度值列于表 3 。 表 3 不同气温条件下的混凝土拌合物温度 ( 2 ) 冬季气温为 5 时的拌合物温度。将表 l 、 表 2中 的原材料用量及温度参数代人公式( 1 ) 中进行计算， 不同强 1 5 O 低温建筑技术 2 0 1 1 年筇6期( 总第 1 5 6 期) 度等级混凝土拌合物温度值列于表 3 。 由表 3中的拌合物温度值可以看出， 预拌混凝土的水 泥用量越大 ， 混凝土拌合物的温度越高； 夏季条件下， 混凝 土的拌合物温度略高于大气温度25 ； 冬季气温在 5 C 时 ， 掺人防冻剂， 拌合水无需加热 ， 各强度等级混凝土的拌合 温度可达到 1 0 以上。 但是， 据我们实际跟踪测温发现 ， 在夏季条件下， 混凝土 拌合物温度有时偏低 ， 有时也偏高于上述计算值 4 C左右， 这是因为： 砂子从江中抽出， 直接送到搅拌站并直接用于 生产， 现进的砂温度低于大气温度5 8 ； 预拌混凝土使 用的散装水泥温度偏高， 在旺季施工时， 水泥温度有时高达 9 0 ， 而其它材料温度属正常值范围内。 1 4 2 气温对预拌混凝土拌合物温度影响 以 C 3 0混凝土为例， 将表 1 、 表 2中相关数据代入公式 ( 1 ) ， 得出混凝土不同气温下的拌合物温度 ， 列于表4 。 表4 不同气温条件下的混凝土拌合物温度 气 温 2 O 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 拌合物温度 2 6 0 2 7 4 2 8 8 3 0 2 3 1 6 3 3 3 3 4 7 3 6 1 因砂石骨料的温度与大气温度相近， 即 ： = ， 那么根据已知的数据， 可将公式 ( 1 )简化如公式( 2 ) 如下： 一 1 2 3+0 7 3 ( 2 ) 根据此式可知 ， C 3 0级混凝土随气温每变化 1 0 ， 混凝 土拌合物温度变化7 3 E。 1 4 3 水泥温度变化对预拌混凝土拌合物温度的影响 仍以 C 3 0混凝土为例， 将表 1 、 表 2中的数据代人公式 ( 1 ) ， 可将公式( 1 )简化为公式( 3 )如下： 7 o 0 1 2 ( 3 ) 当水泥温度变化 1 0 C时， 混凝土拌合物温度约升降 1 I 2 C 。 1 4 4 原材料温度变化对预拌混凝土拌合物温度的影响 用同样的计算方法计算出粉煤灰 、 砂、 石每 1 0 C变化， 混凝土拌合物温度分别变化为 0 2 、 2 9 、 4 1 综上所述 ， 原材料对混凝土拌合物温度影响排序为： 气 温 石子温度 砂子温度 水泥温度 粉煤灰温度。 2 预拌混凝土出机温度的影响 预拌混凝土的出机温度可按公式( 4 )进行计算。 T l= 一0 1 6 ( T oT i ) ( 4 ) 式中， 为混凝土拌合物出机温度 ， ；T o 为混凝土拌 合物温度， ； r i 为搅拌站棚内温度 ， 。由于预拌混凝土的 搅拌棚都设有彩钢板围护 ， 并设有通风设施， 棚内的温度接 近于大气温度； 从表4中可以看到 ， 当环境气温在2 0 以上 时， 混凝土拌合物的温度略高于气温 26 C， 通过公式( 4 ) 计算所得的出机温度 与拌合物温度 差别不大， 因此可 以认为 T I T o 。 3 预拌混凝土在运输中的温度影响 预拌混凝土在运输中的温度按公式( 5 )计算。 = T l 一( a t l +0 0 3 2 n ) ( T 1一T ) ( 5 ) 式中， 为混凝土拌合物运输到浇筑时温度， ； T 为 混凝土拌合物运输时环境温度 o C； n为温度损失系数 h ； 当用混凝土搅拌车输送时， a=0 2 5 ； 为混凝土拌合物 自运 输到浇筑时间， h ； n为混凝土拌合物运转次数。 将公式( 5 )进行数学变换， 可转化为以下的公式( 6 ) ： T 1=( a t +0 0 3 2 n ) ( ) ( 6 ) 若按气温3 0 E， 运输时间及等待时间为 1 h进行计算， 可 求得混凝土经运输后的温度变化值是： T l= ( 0 2 5 x 1+0 0 3 2 x 1 ) ( 1 ) =0 2 8 2 ( 一2一一6 )=一0 6 一1 7 c C 若按气温3 0 C， 运输时间及等待时间为2 h 计算 ， 可求得 混凝土经运输后的温度变化值是： T l= ( 0 2 52+0 0 3 2 x 1 ) ( T 1 ) = 0 5 3 2 ( 一2一6 )=一1 1一3 2 o C 由上可以看出， 预拌混凝土在运输过程中， 根据运输时 间的长短， 其温度约降低 14 C。 但从热交换原理来分析， 预拌混凝土在运输过程中， 当 罐车内的混凝土温度比气温高时， 混凝土在运输及等待卸料 期间是降温过程； 反之， 混凝土温度比气温低时则是升温过 程。 当二者温差 1 时， 混凝土温度升降 0 2 8 2 C， 混凝土在 1 h运输后一般温度约降低或升高0 61 7 。 实际跟踪测定结果反映出， 当夏季高温时节， 混凝土经 过 1 h运输后， 一般升温达到 23 ， 主要原因： 一是混凝土 在运输过程中的热量交换是一个复杂的过程， 如混凝土与罐 体的摩擦等， 计算只能考虑热的传导问题； 二是混凝土罐车 在高温下经太阳烤晒， 罐体温度大大高于外面的气温， 使得 混凝土是一个吸热的过程， 而不是一个散热的过程。 而在冬季条件下， 由于外界环境气温低 ， 混凝土在罐车 内是属于一个散热过程 ， 按上式计算和实测结果来看， 混凝 土的人模温度在出机温度的基础上约降低 2 3 C。 4结语 ( 1 ) 对预拌混凝土拌和物温度的影响程度从大到小 排序为 ： 气温 石子温度 砂子温度 水泥温度 粉煤灰 温度 。 ( 2 ) 根据预拌混凝土施工季节的不同， 混凝土的入模 温度较出机温度升高或降低23 C。 参考文献 1 J G J 1 0 4 9 7 ， 建筑工程冬期施工规程 S 收稿日期 2 0 1 l 一 0 3 1 6 作者简介 刘桂香( 1 9 5 9一) ， 女， 黑龙江齐齐哈尔人， 工程 师 ， 现主要从事建筑工程管理 工作 。