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大致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、 大致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, 日照充分, 水源充分, 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=2423 Kg/m3
承台混凝土最高水化热绝热升温:
Tmax=CQ/ c=(300285)/( 0.962423) =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
····
式中: 为标准状态下的最终收缩变形值; 为水泥品种修正系数; 为水泥细度修正系数; 为骨料修正系数; 为水灰比修正系数; 为水泥浆量修正系数; 为龄期修正系数; 为环境温度修正系数; 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; 为操作方法有关的修正系数; 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(mm2)。
查表得: =1.10, =1. 0, =1. 0, =1.21, =1.20, =1.09( 3d) , =1.0( 7d) , =0.93( 15d) , =0.7, =1.4, =1.0, =0.895,
则有: =1.101.01. 01.211.200.71.41.00.895=1.401
10 3d的收缩变形值
=3.2410-4=0.14610-4
20 7d的收缩变形值
=3.2410-4=0.30710-4
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
℃
20 7d龄期
℃
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: Th=5℃
10 3d龄期
= T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =10+2/319.13+1.46-5=19.21℃
20 7d龄期
= T0+2/3T(t)+Ty(t)- Th =10+2/328.3+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℃, 略大于中国《铁路混凝土与砌体工程施工规范》( TB10210- ) 中关于大致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=4.2103J/ Kg℃; 水的密度 水=1.0103 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=42.5155-3.14(0.05/2)2440.510.5=3187.5-3.5=3184 m3
( 4) 承台混凝土由于冷却管作用的降温计算

式中: —冷却管中水的流量
—冷却管通水时间
—水的密度
—进出水口处的温差
—水的比热
—混凝土的体积
—混凝土的密度
—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: =20℃
XX特大桥承台混凝土:
℃
20 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: =20℃
XX特大桥40#承台混凝土:
℃
( 5) 、 预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值:
XX特大桥40#承台混凝土:
10 3d龄期
19.21-2.7/2=17.86℃ ( 安全系数为2.0)
20 7d龄期
26.94-8.17/2=22.86℃ ( 安全系数为2.0)

三、 结论及建议
3.1结论
承台大致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25℃, 满足《混凝土结构工程施工及验收规范》( GB50204-92) 中的规定。
3.2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, 提高水速; 水温差小时, 降低水速。经过冷却排水, 带走混凝土体内的热量, 本计算方案表明, 此方法使大致积混凝土体内的温度降低3-4℃。
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。