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铁路工程冬季混凝土施工热工计算
一、概述
哈大铁路客运专线伊通河特大桥DK702+637.64～DK730+937.64段线下工程由中交三航局二分部负责施工；考虑本工程工期较紧、混凝土量大，为确保工期的如期实现，在保证质量的情况下，当外界气温在－10℃以上时，需进行混凝土冬期施工。本年度冬期混凝土施工项目主要为钻孔灌注桩，要求在施工现场混凝土浇筑时温度不低于5℃。
本施工区段钻孔灌注桩混凝土配合比为：(Kg/m3)
材料名称
水泥
粉煤灰
外加剂
砂
石
水
材料产地
吉林亚泰
长春二电
山西黄腾
松花江
长春泉眼
现场
规格
P.O42.5

HT-HPC
中砂
5～31.5
地下水
用量
291
107
3.98
782
1028
152
二、冬期混凝土施工热工计算
本施工区段混凝土原材料加热方法：优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对细骨料(砂)进行加热；水加热温度控制在80℃以下，砂加热温度控制在60℃以下。按至钻孔灌注桩浇筑现场混凝土拌合物的温度为5℃进行计算：
2.1 混凝土拌合物出机温度计算
混凝土拌合物经混凝土运输车运输到浇筑时温度按下式计算：
T2=T1-(αt1+0.032n)(T1-Ta)
式中：
T2: 混凝土拌合物运输到浇筑时温度，取5℃；
T1: 混凝土拌合物出机温度（℃）；
t1: 混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间，取0.75h；
n: 混凝土拌和物运转次数，取2；
Ta: 混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；
α: 温度损失系数（h-1），取α＝0.25；
解得：T1
环境温度（℃）
5
4
3
2
1
0
-1
-2
备注
T1 （℃）
5
5.3
5.7
6.0
6.3
6.7
7.0
7.4

环境温度（℃）
-3
-5
-6
-7
-4
-8
-9
-10
T1 （℃）
7.7
8.4
8.7
9.0
8.0
9.4
9.7
10
为确保工程质量，按运输环境温度为－10℃时，所需的混凝土拌合物出机温度10℃控制冬期混凝土的施工。
2.2混凝土拌合物温度计算
混凝土拌和物的温度按下式计算：
T1＝T0-0.16*(T0-Ti)
式中：
T0――混凝土拌合物温度（℃）
T1――混凝土拌合物的出机温度（℃），取10℃
Ti――搅拌机棚内温度（℃）；
即:10＝TO-0.16*(T0- Ti)；
解得：T0=(10－0.16Ti)/0.84 ℃ 。
2.3 混凝土拌合物中水的加热温度计算
混凝土拌合物的理论温度按下式进行计算：
T0＝[0.92(mceTce＋mfTf +msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]
÷[4.2mw+0.92(mce+mf+msa+mg)]
式中：
T0――混凝土拌合物温度 （℃）
mw、mce、mf、msa、mg ――水、水泥、粉煤灰、砂、石的用量(Kg）;其值分别为：152Kg、291Kg、107Kg、782Kg、1028Kg ；
Tw、Tce、Tf、Tsa、Tg ――水、水泥、粉煤灰、砂、石的温度 （℃）
wsa、wg――砂石的含水率（％）
c1、c2――水的比热容（KJ/Kg*K）和冰的溶解热（KJ/Kg）
当骨料温度大于0℃时：c1=4.2，c2=0；
当骨料温度小于或等于0℃时：c1=2.1，c2=335；
即：
Tw=[((10-0.16Ti)/0.84)*(4.2mw+0.92(mce+mf+msa+mg))-(0.92(mce＋mfTf+msaTsa+mgTg)
+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]/ 4.2(mw-wsamsa-wgmg)
⑴ 当环境温度大于0℃时,假定搅拌机棚内气温及粗、细骨料的温度同实际的环境温度，采用加热水的方法来保证混凝土的出机温度满足要求。水的加热温度计算如下：

适用于环境气温大于0℃，混凝土出机温度按10℃计算
加热水温计算
环境
气温（℃）
机棚内温度（℃）
实测
砂温（℃）
实测
石温（℃）
实测砂含水量（％）
实测石含水量（％）
实测水泥温度（℃）
实测粉煤灰温度（℃）
加热
水温（℃）
5
5
5
5
3%
3%
10
10
39.3
4
4
4
4
3%
3%
10
10
45.1
3
3
3
3
3%
3%
10
10
51.0
2
2
2
2
3%
3%
10
10
56.8
1
1
1
1
3%
3%
10
10
62.7
⑵当环境温度小于0℃时；假定粗骨料的温度同实际的环境温度，本施工区段采用加热细骨料（砂）和水的方法,来保证混凝土的出机温度达到10℃，水的加热温度计算如下：

适用于环境气温小于0℃，混凝土出机温度按10℃计算
加热水温计算
环境
气温（℃）
搅拌机棚内温度（℃）
加热后砂温（℃）
实测
石温（℃）
实测砂含水量（％）
实测石含水量（％）
实测水泥温度（℃）
实测粉煤灰温度（℃）
加热
水温（℃）
0
0
35
0
3%
3%
10
10
47.3
-1
-1
35
-1
3%
3%
10
10
51.0
-2
-2
35
-2
3%
3%
10
10
54.7
-3
-3
35
-3
3%
3%
10
10
58.4
-4
-4
35
-4
3%
3%
10
10
62.1
-5
-5
35
-5
3%
3%
10
10
65.8
-6
-6
40
-6
3%
3%
10
10
60.1
-7
-7
40
-7
3%
3%
10
10
63.8
-8
-8
40
-8
3%
3%
10
10
67.5
-9
-9
40
-9
3%
3%
10
10
71.2
-10
-10
40
-10
3%
3%
10
10
74.9
说明：采用加热砂和加热水方法，砂加热温度控制在40℃以下，水加热温度控制在80℃以下；当环境温度小于－10℃时，暂停混凝土施工。
三、施工中的注意事项：
⑴、本施工区段冬期混凝土施工的期限：当连续5 天的日平均气温稳定在5℃以下，则此5 天的第一天为进入冬季施工的初日；当气温转暖时，最后一个5 天的日平均气温稳定在5℃以上，则此5 天的最后一天为冬季施工的终日。
⑵、当环境温度在0℃以上时，仅需将水加热到表中温度；当气温小于0℃时，需采用将水、细骨料至加热至表中的温度。
⑶、为防止水泥和热水直接接触，在投料时，需先投入骨料和热水，搅拌后再投入水泥，同时将搅拌时间延长1.5倍。
⑷、尽量缩短混凝土拌合物从出料至浇筑现场的运输时间，冬季施工期间，罐车应使用定型的保温被覆盖，减少运输过程中混凝土热量的损失。
⑸、在钻孔灌注桩混凝土浇筑后，为防止热量及水份散失过快及风雪侵袭，抵御气温骤降，提高混凝土的早期强度，采用一层塑料布覆盖表面，再用草袋覆盖。
⑹、当环境气温低于－10℃时，停止混凝土施工。
⑺、首灌混凝土施工时，需实测混凝土出机温度，必要时，对加热水温、细骨料温度进行调整，保证混凝土的出机温度满足要求。