大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)

.大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算工程名称：泰康人寿工程施工单位：中建一局集团建设发展有限公司砼供应单位：北京铁建永泰新型建材有限公司混凝土水化热计算热工计算1.1混凝土入模温度控制计算（1）混凝土拌合温度宜按下列公式计算：T=［0.92（mT＋mT＋mT＋mT）＋4.2Tw（m－ωm－ωm）＋C（ω0cecesssasaggwsasaggwmT＋ωmT）－C（ωm＋ωm）］sasasagggisasagg÷［4.2m＋0.92（m＋m＋m＋m）］（1.1）wcesasg式中T0—混凝土拌合物温度(℃)；mw---水用量(Kg)；mce---水泥用量(Kg)；ms---掺合料用量(Kg)；msa---砂子用量(Kg)；mg---石子用量(Kg)；Tw---水的温度(℃)；Tce---水泥的温度(℃)；Ts---掺合料的温度(℃)；Tsa---砂子的温度(℃)；Tg---石子的温度(℃)；sa---砂子的含水率(%)；g---石子的含水率(%)；Cw---水的比热容(Kj/Kg.K) ；Ci---冰的溶解热(Kj/Kg) ；当骨料温度大于 0℃时,Cw=4.2,Ci=0；当骨料温度小于或等于 0℃时，Cw=2.1,Ci=335。..（2）C40P6混凝土配比如下 :强度水泥水砂石粉煤灰矿粉泵送剂等级3333333（Kg/m）（Kg/m）（Kg/m）（Kg/m）（Kg/m）（Kg/m）（Kg/m）C40280165723104185909.6根据我搅拌站的设备及生产、材料情况，取 Tw=16℃，Tce=40℃，Ts=35℃，sa=5.0%，ωg=0%，Tsa=10℃，Tg=10℃，C1=4.2，Ci=0则T0=［0.92（280×40＋175×35＋723×10＋1041×10）＋4.2×16（1655.0%×723－0%×1041）＋4.2（5.0%×723×10＋0%×1041×0）－0（ωsamsa＋ωgmg）］÷［4.2×165＋0.92（280＋175＋723＋1041）］=[0.92*(11200+6125+7230+10410)+67.2*(165-36.2-0)+4.2*(361.5+0)-0]/[693+0.92*2219]=[0.92*34965+67.2*128.8+4.2*361.5]/2734=[32167.8+8655.4+1518.3]/2730=42341.5/2734=15.5 ℃（3）混凝土拌合物出机温度宜按下列公式计算：T 1=T0－0.16 （T0－Ti）式中T1—混凝土拌合物出机温度（℃） ；Ti—搅拌机棚内温度（℃） 。取Ti=16℃，代入式1.2得T1=15.5-0.16 （15.5-16）=15.4 ℃（4）混凝土拌合物经运输到浇筑时温度宜按下列公式计算：T2=T1－（αt1＋0.032n）（T1-Ta）（1.3）式中T2—混凝土拌合物运输到浇筑时的温度（℃）；t1—混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h）；n—混凝土拌合物运转次数；Ta—混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；-1α—温度损失系数（h）当用混凝土搅拌车输送时，α=0.25；取t1=0.3h，n=1，α=0.25，Ta=15℃，代入式1.3得：T2=15.4－（0.25×0.3＋0.032×1）×(15.4-15)=15.4-0.107*（-0.4）≈15.4℃..1.2混凝土温差控制计算（1）有关数据：据该大体积混凝土要求选取计算模型为：砼入模温度 15.4℃，大气平均温度15℃，底板最大厚度1.0m，其它有关数据依据相应的数通过查表。2）混凝土水化热绝热温升WQmtTh(1e)c式中：W——混凝土中胶凝材料用量（3kg/m）；Q——胶凝材料水化热总量（kJ/kg），42.5#普通水泥取375kJ/kg；c——混凝土比热，一般为0.92~1.00，取0.97kJ/kg·K；——混凝土的质量密度，取32400kg/m；m——随水泥品种、浇筑温度改变的系数，取0.35d-1；t——龄期（d）。=kQ0=（k1+k2-1）Q0Q0——水泥水化热（ kJ/kg），42.5#普通水泥取 375kJ/kg；k、k——掺合料水化热调整系数，查表分别取：0.95、0.9312计算得：龄期3d7d14d28dTh（C40）（℃）41.958.964.064.5（3）混凝土不同龄期温升：Tt Th式中:Tt——砼不同龄期的绝热温升；ξ—不同龄期水化热温升与砼厚度有关值，如下表所示。龄期3d7d14d28dξ(1.0m)0.360.250.070.00t（C40）（℃）15.114.74.50T（3）混凝土内部实际最高温度计算：..Tmax Tj Tt式中:Tmax——不同龄期砼中心最高温度（℃） ；计算得：龄期(d)3d7d14d28dTmax(1.0m)30.530.119.915.4（4）混凝土表面温度计算4 / /Tb(t) Tq 2 h(H h) T(t)H式中:Tb(t)——龄期 t时,混凝土的表面温度（℃） ；Tq——大气的平均温度（℃）；H——混凝土的计算厚度(m)，Hh2h/；h——混凝土的实际厚度(m)；/——混凝土的虚厚度（//hm），hkλ——混凝土的导热系数，取2.33W/m·K；k——计算折减系数，可取2/3；β——模板及保温层的传热系数（W/m·K）；1i1iqi——保温材料的厚度（m）；无需覆盖养护，厚度为0mi——保温材料的导热系数，阻燃草帘的导热系数为0.14W/m·K；q——空气层传热系数，取23W/m·K。无草帘被覆盖养护，大气平均温度为15℃。1123（。）i11W/m·K023iqh//22.330.067(m)k323H/1.020.0671.134h2h..T(t) Tmax Tq故混凝土表面温度、里表温差、表面与大气温差计算如下表：龄期(d)3d7d14d28dTmax(1.0m)30.530.119.915.4Tb(t)（℃）18.518.416.115.1TmaxTb(t)（℃）12.011.73.80.3Tb(t)Tq（℃）3.53.41.10.1结论：混凝土中心最高温度与表面温度之差为 12.0℃，符合规定要求；混凝土表面温度与大气温度之差为 3.5℃，亦符合要求，故采无需覆盖，可以保证混凝土底板的质量。根据计算可知，混凝土在 3天时放热速率最快， 3天以后虽然水泥水化速率开始降低，但由于水化热的不断积累， 混凝土内部温度从 3d到7d仍在处于上升阶段，以后内部实际温度才有所下降，所以适当延长养护时间，暂定 14d,以确保混凝土底板的质量。混凝土的绝热温升和养护层厚度，以计算作参考，施工中以实测温度为主，对保温措施进行调整。混凝土抗裂验算2.1各龄期混凝土收缩变形值y(t) 0y(1 e0.01t)M1 M2 M11式中： y(t)——龄期 t时混凝土的收缩变形值；0-4y——标准状态下最终收缩值，取4.0×10；e——常数，取 2.718；M1、M2、、M11——各种不同条件下的修正系数；混凝土收缩变形不同条件影响修正系数：..M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10M111.01.01.01.31.01.10.541.431.00.761.01各龄期混凝土收缩变形值如下表：龄期3d7d14d28dy(t)-5-54.38×-58.19×-50.99×102.27×1010102.2各龄期混凝土收缩当量温差y(t)Ty(t)式中：Ty(t)——龄期为 t时，混凝土收缩当量温度；-5——混凝土线膨胀系数取 1×10。计算得，各龄期收缩当量温差如下：龄期3d7d14d28dTy(t)0.992.274.388.192.3混凝土最大综合温差2T Tj Tt Tyt Tq3式中：Tj——取定15.4℃Tq——取定15℃T(t)——各龄期水化热绝热温升。龄期3d7d14d28dTt（C40）（℃）15.114.74.50计算得，混凝土最大综合温差：龄期3d7d14d28dT（1.2m）11.412.57.88.22.4混凝土各龄期弹性模量E(t)E0(1e0.09t)..4 2式中：C40取定E0=3.25×10N/mm；——混凝土中掺合料对弹性模量的修正系数。计算得：C40混凝土各龄期弹性模量（2N/mm）：龄期371428E(t)44440.78×101.53×102.35×103.02×102.5外约束为二维时温度应力计算E(t) TSh(t) Rk1式中：E(t)——各龄期混凝土弹性模量；——混凝土线膨胀系数，取-51×10；T——混凝土最大综合温差；——泊松比，取定 0.15；Rk取定0.5；Sh(t)取值见下表。混凝土松弛系数如下表：龄期371428Sh(t)0.570.500.420.34温度应力计算得2(N/mm)：龄期3d7d14d28dб0.300.560.450.492.6混凝土抗拉强度计算ftk(t)ftk(1te)式中：ftk(t)——混凝土龄期为t时的抗拉强度标准值（2）；N/mmftk——混凝土抗拉强度标准值（22），取2.39N/mm；N/mm——系数，取 0.3；..计算得：混凝土抗拉强度如下表：龄期3d7d14d28dC401.422.102.352.392.7抗裂验算混凝土按下式进行抗裂验算：ftk(t)/ K式中