大体积混凝土水化热方案计算单.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流大体积混凝土水化热方案计算单.精品文档.沪蓉西高速公路第六标段渔泉溪大桥、后河大桥及互通区主线桥三座大桥大体积混凝土水化热计算单华中科技大学土木工程与力学学院2005年7月17日一、工程概况沪蓉西高速公路第六标段中存在渔泉溪大桥、后河大桥及互通区主线桥三座大桥，其主桥承台尺寸长、宽、高分别为11.2米、11.2米、4米（渔泉溪大桥），11.5米、11.5米、4米（后河大桥），6.5米、6.5米、2.5米（互通区主线桥），除互通区主线桥主墩为十字型实心墩外，渔泉溪大桥和后河大桥主墩均设计为杯型空心薄壁墩，墩身底部为实心墩，高约2米，混凝土标号为C40，承台混凝土标号为C30，施工时平均气温为20。二、大体积混凝土的温控计算1、相关资料（1）配合比及材料桥墩混凝土：C：W：S：G=1：0.41：1.852：2.778：0.008材料：每立方混凝土含华新P.052.5水泥405Kg、洞庭湖黄砂750 Kg、沪蓉西石料厂5-31.5mm连续级配碎石1125 Kg、武汉三源FDN-2缓凝效减水剂3.24 Kg、拌合水166 Kg。承台混凝土：C：W：S：G=1：0.44：2.08 ：2.75 ：0.007材料：每立方混凝土含华新P.042.5水泥386Kg沪蓉西石料厂801 Kg、沪蓉西石料厂4.75-31.5mm连续级配碎石1063 Kg、武汉三源FDN-2缓凝效减水剂2.7Kg、拌合水170 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16.7，极端最高气温为40.8，极端最低气温为-13.8。（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、桥墩混凝土的温控计算2.1 混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度桥墩混凝土：C=405Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，c=0.96J/ Kg，=2450 Kg/m3桥墩混凝土最高水化热绝热升温：Tmax=CQ/ c=(405250)/（0.962450）=43.053d的绝热温升T（3）=43.05（1-e-0.3*3）=25.55 T（3）=25.55-0=25.557d的绝热温升T（7）=43.05（1-e-0.3*7）=37.79 T（7）=37.79-25.55=12.2415d的绝热温升T（15）=43.05（1-e-0.3*15）=42.58 T（15）=42.58-37.79=4.792.2桥墩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=1.40110 3d的收缩变形值=3.2410-4=0.14610-420 7d的收缩变形值=3.2410-4=0.30710-430 15d的收缩变形值=3.2410-4=0.58810-42.3桥墩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30 15d龄期2.4桥墩混凝土各龄期内外温差计算假设入模温度：T0=30，T10 3d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/325.55-1.46-25=20.5720 7d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/337.79-3.07-25=27.1230 15d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/342.58-5.88-25=27.513、承台混凝土的温控计算3.1 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=386Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，c=0.96J/ Kg，=2423 Kg/m3承台混凝土最高水化热绝热升温：Tmax=CQ/ c=(386250)/（0.962423）=41.493d的绝热温升T（3）=41.49（1-e-0.3*3）=24.62 T（3）=24.62-0=24.627d的绝热温升T（7）=41.49（1-e-0.3*7）=36.42 T（7）=36.42-24.62=11.815d的绝热温升T（15）=41.49（1-e-0.3*15）=41.04 T（15）=41.04-36.42=4.623.2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=1.40110 3d的收缩变形值=3.2410-4=0.14610-420 7d的收缩变形值=3.2410-4=0.30710-430 15d的收缩变形值=3.2410-4=0.58810-43.3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30 15d龄期3.4承台混凝土各龄期内外温差计算假设入模温度：T0=30，T10 3d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/324.62-1.46-25=19.9520 7d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/336.42-3.07-25=26.2130 15d龄期= T0+2/3T(t)+Ty(t)-T=30+2/341.04-5.88-25=26.48由以上计算可知，桥墩混凝土内外温差最大为27.51，承台混凝土内外温差最大为26.48，略大于我国混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-92）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。4、冷却管的布置及混凝土的降温计算4.1桥墩混凝土（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=3cm（2）墩身根部节段混凝土冷却管的布置形式渔泉溪大桥墩身实心段混凝土埋设2层冷却管，后河大桥墩身实心段混凝土埋设3层冷却管，互通区主线桥十字形主墩首节段埋设4层冷却管，上下左右冷却管相临间距为1.2米。(3)各桥主桥首节段墩身混凝土体积（除去冷却管后）渔泉溪大桥墩身混凝土：体积V=25.52-3.14(0.03/2)22(25+1.21+0.8)=22-0.02=21.98 m3后河大桥墩身混凝土：体积V=26.53-3.14(0.03/2)23(26+1.21+0.8)=39-0.03=38.97 m3互通区主线桥墩身混凝土：体积V=5（22.6+20.81.6）-3.14(0.03/2)24(23+1.21+1.4)=38.8-0.02=38.78m3（4）各桥墩身混凝土由于冷却管作用的降温计算式中： 冷却管中水的流速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：=3渔泉溪大桥墩身混凝土：后河大桥墩身混凝土：互通区主线桥墩身混凝土：20 7d龄期冷却管通水时间：持续通水（按t=1.5d 计算），出水管和进水管的温差：=3渔泉溪大桥墩身混凝土：后河大桥墩身混凝土：互通区主线桥墩身混凝土：（5）、预埋冷却管后各龄期墩身混凝土内外温差值：渔泉溪大桥墩身混凝土：10 3d龄期20.57-5.85/2=17.65 （安全系数为2.0）20 7d龄期27.12-8.78/2=22.73 （安全系数为2.0）后河大桥墩身混凝土：10 3d龄期20.57-3.3/2=18.92 （安全系数为2.0）20 7d龄期27.12-4.95/2=24.65 （安全系数为2.0）互通区主线桥墩身混凝土：10 3d龄期20.57-3.32/2=18.91 （安全系数为2.0）20 7d龄期27.12-4.98/2=24.63 （安全系数为2.0）4.2 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=3cm（2）承台混凝土冷却管的布置形式承台混凝土埋设3层冷却管，上下左右冷却管相临间距为1.2米(3)各桥主桥承台混凝土体积（除去冷却管后）渔泉溪大桥承台混凝土：体积V=11.211.24-3.14(0.03/2)23(910+1.28+1.6)=501.76-0.21=501.55 m3后河大桥承台混凝土：体积V=11.511.54-3.14(0.03/2)23(910+1.28+1.9)=529-0.21=528.79 m3互通区主线桥承台混凝土：体积V=6.56.52.5-3.14(0.03/2)2(55+1.24+1.7)=105.625-0.2=105.605m3（4）各桥承台混凝土由于冷却管作用的降温计算式中： 冷却管中水的流速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：=3渔泉溪大桥承台混凝土：后河大桥承台混凝土：互通区主线桥承台混凝土：20 7d龄期冷却管通水时间：持续通水（按t=1.5d 计算），出水管和进水管的温差：=3渔泉溪大桥承台混凝土：后河大桥承台混凝土：互通区主线桥承台混凝土：（5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值：渔泉溪大桥承台混凝土：10 3d龄期19.95-5.19/2=17.36 （安全系数为2.0）20 7d龄期26.21-7.786/2=22.32 （安全系数为2.0）后河大桥承台混凝土：10 3d龄期19.95-4.92/2=17.49 （安全系数为2.0）20 7d龄期26.21-7.38/2=22.52 （安全系数为2.0）互通区主线桥承台混凝土：10 3d龄期19.95-4.925/2=17.48 （安全系数为2.0）20 7d龄期26.21-7.386/2=22.53 （安全系数为2.0）三、结论及建议3.1结论承台和墩身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、承台混凝土埋设3层冷却管，墩身混凝土分别埋设2、3、4层冷却管，上下左右冷却管相临间距严格控制在1.2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。通过冷却排水，带走混凝土体内的热量，本计算方案表明，此方法使大体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。计算： 审核： 时间：
