大体积混凝土的热工计算

1、大体积混凝土热工计算1、主墩承台热工计算主墩承台的混凝土浇筑时正值夏季高温天气（7月8月），东莞市累年各 月平均气温、平均最高气温见下表：东莞市累年各月平均气温表（单位：。C）月份123456月平均气温14.215. 11&522.525.727.5月份789101112月平均气温2& 52& 327. 124.320.015.9东莞市累年各月平均最髙气温表（单位：）月份123456789101112全年月平均最 高气温2626.82& 731.233. 134.73635.634.632.730.22731.4本方案取78月份平均最髙气温为36。6 平均气温281。4.1. 社的拌和温度栓搅

2、拌后的出机温度，按照下式计算：7；wC =7；WC式中：Tc 径的拌和温度（C）;W -各种材料的重量（kg）；C 各种材料的比热（kJ/kgK）；h -各种材料的初始温度（工）混凝土拌和温度汁算表材料名 称重量W(kg)比热C (KJ/kgK)热当量WC (KJ/CC)温度A 代）热量AWC(KJ)(1)(2)(3) = (1) X (2)(4)(5) =(3) X (4)水泥350.00. 84294.0053. 5015729. 00砂740.00. 84626. 6425. 0015666. 00碎石1050. 00. 84898. 8025. 0022470. 00粉煤灰70.00.

3、 845& 8053. 503145. 80减水剂12. 70. 8410. 6753. 50570. 74膨胀剂拌和水170.04.20714.0015. 0010710. 00合计E241&72602.9168291.54注：1、表中砂、石的重量，应是扣除游离水份后的净重;2、上表温度栏中水泥、粉煤灰、减水剂均为太阳直晒温度，拌合水、 砂、碎石为采用降温措施后的温度。由此可得出采取降温措施的混凝土拌和温度：=26.24CXTWC _ 68291.54XWC 2602.914.2、栓的浇筑温度栓搅拌后的浇筑温度，按照下式计算：斤=耳+ （7；+ 仏 + A + + 舎）式中：Tj栓的浇筑温度

4、（C）；亿一- 论的拌和温度（C）;Tq殓运输和浇筑时的室外气温，取281;A1An温度损失系数栓装、卸和转运，每次A=0. 032；観运输时，A= o T , T为运输时间（min）； 卷浇筑过程中A=0. 003 t , t为浇捣时间（min）。栓出机拌和温度按照计算取值，为26.241；栓运输和浇筑时的室外气温按照平均温度取值28;栓运输罐车运输时间为45min,论泵车下料时间约12min,稔分层厚度为30cm, 每层栓（57.4m：，）从振捣至浇筑完毕预计约2小时。整个承台（分三次浇筑）每 次浇筑完毕预计最大用时12小时。温度损失系数值：装料:A产0.032运输:Az=0. 0042X

5、45=0. 189殓罐车卸料:A3=0. 032殓泵车下料:AlO. 0042X12=0. 05 浇捣：As=O. 003X2X60=0. 36 f 4 =- 663故：Tj=7；.+（7；-7；）*（A1+A2 + A34-. + An）=26.24+ （28.0-26. 24） X0. 663 = 27.41 C如不计入浇捣影响A“则：XA=0- 303此时:7=7+（7-7；）（Al+A2+A3+ - +Ao）=26.24+ （28.0-26. 24） X0. 303= 26. 77 C4.3、论的绝热温升7；rt=Th.（l-e-mf）式中：T（t） -在T龄期时栓的绝热温升（9）；T

6、h 栓的最终绝热温升（C ） , Th =-;Cpe 自然常数，取值为2.718；m 与水泥品种、浇捣时温度有关的经验系数，见下表，取289时的m值，内插求得沪0.397；T龄期（d）计算水化热温升时的m值浇筑温度 （C）51015202530m0. 2950.3180. 3400. 3620. 3840. 406每代栓中水泥用量（kg/m3）；Q 每kg水泥水化热量（J/kg）,取值335J/kg；（查简明施工计算手册第572页表10-39）C 栓的比热，取值为0.96 （J/kg. K）（查简明施工计算手册第571页表1038）P 栓的容重，取为2400kg/m:Jo采用本配合比时栓的最终

7、绝热温升： 350x335 =5Q g9.cCp 0.96 x 24003天时水化热温度最大，故计算龄期3天的绝热温升，则有：=7； （l-e mf）=50. 89 X （1-0. 2043） =40. 49C4.4、栓内部温度栓内部的中心温度，按照下式计算：几）max =7j +丁式中：T（T）nax -在T龄期时，栓内部中心的最高温度（工）；Tj 栓的浇筑温度（C）；T t）在t龄期时混凝土的绝热温升（oC）；4不同浇筑块厚度，在不同龄期t时的温降系数（工）；主墩承台分三次浇筑，即浇筑厚度分别是：2.0m. 1.5 m, 1.5m,取2.0m的厚度 进行计算，根据下表内插计算E=0.57不

8、同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表浇筑块厚度（m）不同龄期（d）时的4值369121518212427301.000. 360. 290. 170. 090. 050. 030.011.250. 420.310. 190. 110. 070. 010. 031. 500. 490. 460.380. 290.210. 150. 120. 080. 050. 042. 500. 650. 620. 590. 480. 380. 290. 230. 190. 160. 153. 000. 680. 670. 630. 570. 450. 360. 300. 250.210. 194. 000. 7

9、40. 730. 720. 650. 550. 460. 370. 300. 250. 24由此计算龄期3天的栓内部中心温度：7；r)max=7；+7； 鑰二27. 41+40. 49X0. 57=50. 4994.5、殓表面温度栓的表面温度，按照下式计算：4人厂人+庐(HZ式中：Th K； k -计算折减系数，取值为0.666；H -一栓的计算厚度，H = h + 2h，;h -観的实际厚度(m) o各种保温材料的导热系数表(W/mK)材料名称X材料名称X木板0. 23甘蔗板0. 05钢模58沥青玻璃棉毡0. 05草袋0. 14沥青矿棉0. 09-0. 12木屑0. 17油毡纸0. 05炉渣

10、0. 47泡沫塑料制品0. 030. 05干砂0. 33普通観1.512.33湿砂1.31加气栓0. 16粘土1.38-1. 47泡沫栓0. 10红粘土砖0. 43水0. 58灰砂砖0. 690. 79空气0. 03混凝土采用表面灌注0.2m厚、四周0. 75m厚从承台栓冷凝管中流出的温水 进行保温。4.5.1混凝土的虚铺厚度：各个参数取值：6 i论顶面蓄水保温厚度取20cm；観四周水的保温层厚度取75cm；X i水的导热系数取0. 58W/mk；Bq空气层传热系数取23 W/m2k水、钢模板保温层的传热系数“=“，1 = z 0.2 , 0.75( 1 . = 595工 T (H+ )40“

11、0.580.5823则有：h = k 仝=0.666 x 2.23/0.595 = 2.50 m Q4.5.2混凝土的计算厚度：H = h + 2h,=2. 0+2X2. 50=7. Om龄期为3天时，论中心温度与外界气温之差 T=50. 49-28. 0=22. 49(C)；龄期为3天时，大气的平均温度Tq=2&0T；龄期为3天时，计算得出栓的表面温度：4n4=28.0+ - x 2.5x (7.0-2.5) x 22.497.02=48. 65 C龄期为3天时，稔中心温度与表面温度之差为：50. 49-48. 65=1. 84X： 25X2龄期为3天时，混凝土表面温度Tb(j与大气温度Tq

12、之差为：4& 65-28. 0=20. 65C 25X24.6、采取降温措施后的栓温度计算根据设计要求，主墩承台分三次浇筑，每次浇筑设置一层冷却管，高度方向 距混凝土顶面100cm,水平方向间距100cm (第一次浇筑厚度为2. Om,为最不利 情况)；冷却管材料选用钢管光-32-YB234-63黑铁管，外径42. 25mm,壁厚3. 25mm0 冷却管总量968. 88m/3028. 7kg,单根冷却管总量161. 48m/504. 8kg冷却管自浇筑從时即通入冷水，并连续通水14天，出水口流量1020 1/min, 进水水温与栓内部温差小于2(TC,冷却管内进出水温度差小于10C,每隔1-

13、2 小时测温并记录一次。在每次承台浇筑完毕后，利用冷却管流岀的温水对承台进行蓄水保温养护。 蓄水髙度02叫 主墩承台钢套箱內壁同样蓄水，高于承台面05叽本方案只计算主墩承台的冷却管降温参数，采用冷却管通水后降低栓内部的 最髙温度，表面蓄水进行保温，防止栓表面的温度与大气温度的温差过大。相关计算参数为：水泥用量：350kg/m3；浇筑温度28.09,浇筑后平均气温28. 0C:冷却水初始水温15,水的比热C=4. 2KJ/kg* K, p =1000kg/ms,流量 qs=151/min= （15*60） /1000mVh=0. 9m3/h;单根冷却管总长L=161.48m；殓导热系数 A =3

14、. 15W/m* K,导温系数 a=0. U5m7d,比热 C=0. 96KJ/kg- K, 容重 P =2400kg/m3o根据冷却管布置方案，计算冷却管冷却圆柱体的直径为：）= 1.217S7 = 1.21Vl.OOxl.OO =1.21m1214.225= Iog28.639= 1.457at= 0158r-0.108rD21.2123.6 x/ILCsPsQs=3.6 x= 0.484AI彳&乔厶a=0115x=0-158 （此数据为化引的観导温系数）3.15 xl61.484.2x1000 x0.9查参考图例（斜拉桥建造技术P339图3-2-64）得冷却水管散热残留比 X值，见下表相

15、关数据：3-2-64埋直水管冷却从始点到I长的全部圆柱体平均温度计算图（不问窑值的才与36厉盍的关系曲线图）t (d)0.51. 52.53. 51. 55.5arr7/0. 0540. 1620. 270. 3780. 4860. 594X0. 970. 880. 850. 570. 490.4=50. 89CWQ 350x335Cp 0.96 x 24007；r)=7；(l-emr),其中 m-0.397 (1/d)口 ar 0.115xr 八甘心F =- =；一 = 0.0046r h2 5.O2栓的绝热温升见下表:龄期T(d)123456栓绝热温 升(C)27.8935. 4240.

16、4943. 9046. 1947.73查参考图例(斜拉桥建造技术P341图3-2-66)得5值，见下表相关数 据：T 7；）（1-X） C,2 | 刀収max i-calxi-calx i-calx （28.0-21.5）x0.557（28.0-21.5）x0.22827.53 “ c=+ 21.50.9560.9560.956=55. 64 CC通过以上对比计算，采取降温措施后殓的中心最髙温度降幅为：67. 9-55. 64=12. 26C。龄期为3天时，栓的表面温度为4& 65C；龄期为3天时，栓表面温度与中心温度之差为：55. 64-48. 65=6. 99C 25C龄期为3天时，栓表面

17、温度与大气温度之差为：48. 65-28. 0=20. 65C 25C为避免栓裂缝的产生，采用蓄水20cm的保温方法，防止栓表面温度与大气 温度相差过大。2、过渡墩承台热工计算过渡墩承台的混凝土浇筑计划在今年10月份（21#）和明年的4月份（23#） 进行，东莞市累年各月平均气温、平均最高气温见下表：东莞市累年各月平均气温表（单位：。C）月份123456月平均气温14.215. 11&522.525.727.5月份789101112月平均气温2& 52& 327. 124.320.015.9东莞市累年各月平均最高气温表（单位：。C）月份12；-545()79101112全年月平均最 高气温26

18、26.82& 731.233. 134.73635.634.632.730.22731.4本方案取4、10月份平均最高气温为32.5,平均气温24.31。4.1、碗的拌和温度栓搅拌后的出机温度，按照下式计算：7；wC =7；WC式中：亿 论的拌和温度（C ）;W 各种材料的重量（kg）；C各种材料的比热（kJ/kgK）； h -各种材料的初始温度（）混凝土拌和温度计算表材料名 称重量W(kg)比热C (KJ/kgK)热当量WC(KJ/C)温度T代）热量TjVC (KJ)(1)(2)(3) = (1) X (2)(4)(5) =(3) X (4)水泥350.00. 84294.0053. 501

19、5729. 00砂746.00. 84626. 6420. 0012532. 80碎石1070.00. 84898.8020. 0017976. 00粉煤灰70.00. 845& 8053. 503145. 80减水剂12. 70. 8410. 6753. 50570. 74膨胀剂拌和水170.04.20714.0020. 0014280. 00合计E241&72602.9164234.34注：1、表中砂、石的重量，应是扣除游离水份后的净重；2、上表温度栏中水泥.粉煤灰、减水剂均为太阳直晒温度，拌合水、 砂、碎石为采用降温措施后的温度。由此可得岀采取降温措施的混凝土拌和温度：r = W= 64

20、2M3L = 24 68 c式中：T（T）nax在t龄期时，栓內部中心的最高温度（C）；Tj 栓的浇筑温度（）;Tt） -一在t龄期时混凝土的绝热温升（C）；4 （“ -不同浇筑块厚度，在不同龄期t时的温降系数（工）；过渡墩承台分二次浇筑，即每次浇筑厚度1.75m,根据下表內插计算2 3）=0. 53 不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表浇筑块 厚度 （m）不同龄期 K； k-一计算折减系数，取值为0. 666；H-一栓的计算厚度，H = h + 2h，；h 観的实际厚度(m) o各种保温材料的导热系数表(W/mK)材料名称X材料名称X木板0. 23甘蔗板0. 05钢模58沥青玻璃棉毡0. 0

21、5草袋0. 14沥青矿棉0. 09-0. 12木屑0. 17油毡纸0. 05炉渣0. 47泡沫塑料制品0. 030. 05干砂0. 33普通碗1.512. 33湿砂1.31加气栓0. 16粘土1.38一-1.47泡沫碗0. 10红粘土砖0.43水0. 58灰砂砖0. 690. 79空气0. 03混凝土采用表面灌注0.2m厚、四周0. 75m厚从承台旌冷凝管中流出的温水 进行保温。4. 5.1混凝土的虚铺厚度:各个参数取值：6 i栓顶面蓄水保温厚度取20cm；栓四周水的保温层厚度取75cm；x i水的导热系数取0. 58W/m k；Bq空气层传热系数取23 W/m2 k水、钢模板保温层的传热系数

22、B：才T：0.2(J.751心95工1(1+)入卩q0.58 0.58 23则有：hf = k = 0.666 x 2.23/0.595 = 2.50 m4.5.2混凝土的计算厚度：H = h + 2h二 1. 75+2 X 2. 50=6. 75m龄期为3天时,栓中心温度与外界气温之差AT=45. 53-24. 3=21. 23(C);龄期为3天时，大气的平均温度Tq=24.3C；龄期为3天时，计算得出栓的表面温度：47；r=7；+ 1/ (HF)n4.=24.3 H x 2.5x(6.75 2.5)x21.236.75=44. 10 C龄期为3天时，從中心温度与表面温度之差为：45. 53

23、-44. 10=1. 43C 25C龄期为3天时，混凝土表面温度Tb与大气温度Tq之差为:44. 10-24. 3=19. 80X2 K,导温系数a=0. 115m7d,比热C二0. 96KJ/kgK, 容重 p =2400kg/m3o根据冷却管布置方案，计算冷却管冷却圆柱体的直径为：D = 1.21v/S7=1.21a/O.875x1.4O =1. 34mlog = logd1344.225=log31.72= 1.501g腿e心盒心（此数据为化引的栓导温系数如arD70.153r1.342= 0.085r廿几L3.15 xl333.6 x= 3.6 x= 0.399Cs/?sqs4.2 x

24、 1000 x 0.9查参考图例（斜拉桥建造技术P339图3-2-64）得冷却水管散热残留比X值，见下表相关数据：T (d)0. 51.52. 53.54.55.5arr7/0. 0430. 1280.2130. 2980. 3830. 468X0. 930. 860.810. 650. 570. 49图3-2-64埋迓水背冷却从始点到I长的全部圆柱体平均温度计算图（不同祭值的才与36拧n的关系曲线图）=50. 89CAtWQ 350x335Cp - 0.96 x 24007；(ri=7；(l-emr),其中 m=0. 384 (1/d)厂ar 0.115xr 八心八片=0.0094rh2 3

25、.52観的绝热温升见下表：龄期T(d)123456栓绝热温 升（工）27.2834.8139. 9443. 4345.8147.43查参考图例（斜拉桥建造技术P341图3-2-66）得5值，见下表相关数据:图32& 新趕魏土固定热源向空气和老馄擬土传热的残留比曲线图T (d0.51. 52.53.51.55.5Fo0. 00470.01410. 02350. 03290. 04230. 0517Ca20. 870. 780. 730. 670. 620. 570-5100.9g空气0.7040 10.0o o ooo oo（老锐無土）通过表面和冷却管同时散热后的水化热温升，利用下述公式计算得出

26、下表相 关数值：T123456T：27. 2834.8139. 9443.4345.8147.43AT：27.287. 535. 133. 492. 381.62(Ca2)0. 50. 870. 780. 730. 670. 620. 57Xo-50. 930. 860.810. 650. 570. 49(Ca2X) 0. SO0.810. 670. 590. 440. 350. 28SId22. 5722.572d1&715. 0523. 763 cl16. 494. 453. 0323.984d12. 153. 282. 231. 5219. 185d9. 862. 661.811.230

27、. 8416. 406d7. 792. 101. 130. 970. 660. 4513. 42计算公式为:r(r)= 2ch(r)hir-l) e n2(r-i-M),5) e Z(r-i+0.5)从上表可以看出，最髙温升发生在第3天，第3天时的F. = 0.0094 r = 0.0282 ,查参考图例(斜拉桥建造技术P340图3-2-65)得5=0.0825值图3-2&侨混凝土熒老混麽土固定热源作用的残留I匕曲线图则T =3时的残留比如下：5=0.0825； 4=0.70； X=0. 73CalX=0. 0825X0. 73=0. 06(1-CX) =1-0. 06=0. 94Ca2X=0

28、. 70X0. 73=0.511(1-X) Ca2= (1-0. 73) X0. 70=0. 189私浇筑初期由于有水泥水化热的影响，栓的表面温度常较气温髙，此时:Tb=Tq+AT式中：Tq 殓浇筑后的平均气温，取24.3C；AT一一栓表面温度高于气温的差值，按照以下采用:表面不盖草袋时，AT=35;表面盖一层草袋时，T=1(TC;表面流水养护时,Tf% (气温+流水温度)本方案中,7；=!；+AT = (24. 3+20) X0. 5=22. 159计算観内部最髙温度:T _（人）CM （ （人）（1以）岛|人廿 max 1-Calxl-CaIX l-CalX b0.940.94（24.3-

29、22 xO.5l +（24.3-225）xO朋 + 沦+ 22.50.94=49. 26C通过以上对比计算，采取降温措施后栓的中心最高温度降幅为：64. 3-49. 26=15. 0代。龄期为3天时，栓的表面温度为44. 1（TC;龄期为3天时，栓表面温度与中心温度之差为：49. 26-44. 1=5. 16C 25C龄期为3天时，栓表面温度与大气温度之差为：44. 1-24. 3=19. 8C 式中：Tszx -在T龄期时，.论内部中心的最高温度（工）； Tj 栓的浇筑温度（工）；T（t） 一一在t龄期时混凝土的绝热温升（C）；4 （“ -不同浇筑块厚度，在不同龄期t时的温降系数（工）；主墩

30、墩柱实体段分三次浇筑，即每次浇筑厚度4.0+4. 0+3. 13=11. 13m,根据下表 内插计算E （3 =0. 74不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表浇筑块 厚度 （m）不同龄期（d）时的4值369121518212427301.000. 360. 290. 170. 090. 050. 030.011.250.420.310. 190. 110. 070. 040. 031. 500.490.460.380. 290.210. 150. 120. 080. 050. 042. 500. 650. 620. 590.480. 380. 290. 230. 190. 160. 153.

31、000. 680. 670. 630. 570. 450. 360. 300. 250.210. 194.000. 740. 730. 720. 650. 550.460. 370. 300. 250. 24由此计算龄期3天的栓内部中心温度：Tfinax =7； +7；=24. 50+39. 94X0. 74=54. 06C4.5、牲表面温度栓的表面温度，按照下式计算：47br=7；+（HZn式中：Tb -龄期时，観的表面温度（C）；Tq 一-龄期T时，大气的平均温度（工）；AT（x）-龄期T时，観中心温度与外界气温之差（）;h 栓的虚厚度（m） , hz = k；栓的导热系数，取值为2.23

32、 K；栓模板及保温层的传热系数(W/m2K), 0 =-一各种保温材料的厚度(m):Xi -一各种保温材料的导热系数(W/hp K)； 仏-空气层传热系数，取值为23 W/mh K； k 一-计算折减系数，取值为0. 666；H-一観的计算厚度，H = h + 2h,;h 從的实际厚度(m) o各种保温材料的导热系数表(W/w K)材料名称X材料名称A木板0. 23甘蔗板0. 05钢模58沥青玻璃棉毡0. 05草袋0. 14沥青矿棉0. 09-0. 12木屑0. 17油毡纸0. 05炉渣0. 47泡沫塑料制品0. 030. 05干砂0. 33普通碗1. 51-2. 33湿砂1.31加气殓0. 16粘土1.38-1.47泡沫栓0. 10红粘土砖0. 43水0. 58灰砂砖0. 690. 79空气0. 03混凝土采用表面蓄水保温、四周采用钢模板进行保温。4. 5.1混凝土的虚铺厚度：各个参数取值：6 顶面蓄水保温厚度取20cm；四周为6mm厚的钢模板x i钢模的导热系数取58W/mk；x i水的导热系数取0. 58W/m k；Bq空气层传热系数取23 W/m2 k1OW602F+) 580.5823水.钢模板保