某建筑承台大体积混凝土热工计算

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：大体积混凝土的水化热是一个关键的问题，如能控制水化热并采取合理的技术措施，质量就能得到保证。本文即是从承台大体积混凝土热工计算出发，来找出水化热影响温度变化的规律。
　　关键词：大体积混凝土;水化热;热工
　　1 大体积混凝土概述
　　美国混凝土协会ACI从水化热的角度定义大体积混凝土。日本建筑学会标准从混凝土内的最高温度与外界气温之差定义了大体积混凝土。我国行业规范《大体积混凝土施工规范》、《公路桥涵施工技术标准》也从尺寸和水化热角度定义了大体积混凝土。角度不同，大体积混凝土定义不同。但都具有一些共同特征：结构厚实，混凝土现浇量大，产生大量的水化热使结构产生温度变形，应采取措施防止裂缝开展。
　　2 工程概况
　　某建筑的基础为大体积混凝土，承台长48.4m，宽30.3m，高度3.0m，面积1238 m2 ，混凝土的强度为C35。混凝土配合比如下：
　　拌合机入机原材料温度：水泥温度 T c=30℃ ;
　　砂、石、水与大气温度相同  T g=T w=20℃
　　根据进度计划安排，基础施工时间在夏季7月份，现场预计平均气温在20℃。
　　3 大体积混凝土热工计算
　　3.1 混凝土绝热温升
　　混凝土最大绝热温升： T h=m cQ/（c·ρ）=（268.5×375）/（0.97×2402.5）=43.21℃
　　由公式 T （t）=T h×（1-e-mt） 计算不同龄期水化热绝热温升（3d、6d、9d、……24d、27d、30d）（本文只列出3d和30d龄期计算式，中间龄期同理计算，不再一一列出）：
　　T （3）=T h×（1-e-0.41×3）=43.21×（1-0.29）=30.68℃
　　T （30）=T h×（1-e-0.41×30）=43.21×（1-0.000005）=43.21℃
　　注：式中 T h ——混凝土最大绝热温升（℃）;
　　T （t） ——混凝土某龄期的水化热绝热温升（℃）;
　　t  ——混凝土的龄期（d）;
　　m 、 m c 、 Q 、 ρ 可查表得到。
　　3.2 混凝土中心温度计算
　　由 T 1（t）=T j+T （t）·ξ （t） 计算得到：
　　T 1（3）=T j+T （3）·ξ （3）=20+30.68×0.68=40.86℃
　　T 1（30）=T j+T （30）·ξ （30）=20+43.21×0.19=28.21℃
　　注：式中 T 1（t） ——t龄期混凝土中心温度（℃）;
　　T j ——混凝土浇筑温度（℃），20℃;
　　ξ （t） ——t龄期降温系数，查表可得。
　　3.3 混凝土表层（表面以下50～100mm處）温度计算
　　由公式 T 2（t）=T q+4·h' （ H-h' ） [T 1（t）-T q]/H2 计算得到：
　　T 2（3）=20+4×0.64×（5.28-0.64）[40.86-20]/5.22=20+9.16=29.16℃
　　T 2（30）=20+4×0.64×（5.28-0.64）[28.21-20]/5.22=20+3.61=23.61℃
　　注：式中 T  2 （t） ——混凝土表面温度（℃）;
　　T q ——施工期大气平均温度（℃），20℃;
　　h' ——混凝土虚厚度（m）; h'=k·λ/β=23×2.33/2.45=0.64m ;
　　k ——折减系数，取2/3;
　　λ ——混凝土导热系数，取2.33[W/（m·K）];
　　β ——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/（ m2 ·K）];
　　β=1/[∑δi/λi+1/β q]=1/（0.051/0.14+1/23）=2.45
　　3.4 不同龄期混凝土的中心温度与表面温度差
　　由公式 ΔT t=T 1（t）-T 2（t） 计算不同龄期混凝土的中心温度与表面温度差：
　　ΔT 3=T 1（3）-T 2（3）=40.86-29.16=11.70℃
　　ΔT 30=T 1（30）-T 2（30）=28.21-23.61=4.6℃
　　3.5 混凝土平均温度
　　由公式 T m（t）=[T 1（t）+T 2（t）]/2 计算不同龄期混凝土的中心温度与表面温度平均值：
　　T m（3）=[T 1（3）+T 2（3）]/2=（40.86+29.16）/2=35.01℃
　　T m（30）=[T 1（30）+T 2（30）]/2=（28.21+23.61）/2=25.91℃
　　4 结论
　　综上述结论：混凝土中心温度与表面温度差小于25℃。本工程承台混凝土施工需采取22.2mm厚阻燃草帘覆盖浇水养护、保温措施，可保证施工质量。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.大体积混凝土施工规范（GB50496-2018）.中国建筑工业出版社，2018.
　　[2]同济大学材料科学与工程学院.大体积混凝土配合比设计、施工与温度控制全套技术.同济大学出版社，2007.6.
　　[3]中国建筑科学研究院.混凝土外加剂应用技术规范（GB 50119-2013）.中国建筑工业出版社，2013.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14737207.htm