温控措施及热工计算

温控措施及热工计算(1)冬季施工措施①概述根据唐山地区气象站温度测定记录，此地冬季温度很低，极端最低温度可达到-20℃左右，给予混凝土的配置、运输、施工带来一定的难度，为了保证混凝土的施工质量，在最低气温低于-5℃以下时不进行施工，在-5℃以上至5℃之间时采用冬季施工，并经过科学计算，合理采用各种的混凝土温度控制措施，保证混凝土的入模温度符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》和《铁路混凝土与砌体工程施工规范》的要求，满足混凝土的内部最高温度不宜超过60℃，内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不大于15℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃的要求；并满足当地昼夜平均气温(最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21室外气温的平均值)连续3天低于5℃或最低气温低于－3℃时的冬季施工要求。②热工计算混凝土比热(C)：单位重量的混凝土，其温度升高1℃所需要的热量。C30每方混凝土热工计算材料名称重量(㎏)材料占混凝土质量百分比p(%)材料比热c(kJ/㎏·K)水泥2349.940.536砂74130.010.92碎石106731.480.96水+外加剂155.96.624.187粉煤灰+矿粉1566.630.961每方混凝土比热C1p—C=(pp—C=(pccc+pscs+pgcg+pwcw+pfcf)=0.97kJ/㎏·K③冬季混凝土拌合物温度计算a.C30混凝土拌合物温度T0T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw－wsamsa－wgmg)+C1×(wsamsaTsa+wgmgTg)－C2×(wsa×msa+wgmg)+4.2mjTj]÷[4.2mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)+4.2mj]注：mce、msa、mg、mf、mw、mj—水泥、砂、碎石、粉煤灰(矿粉)、水、外加剂的用量(㎏)Tce、Tsa、Tg、Tf、Tw、Tj—水泥、砂、碎石、粉煤灰(矿粉)、水的温度(℃)wsa、wg—砂、碎石含水率(%)C1、C2—水的比热容(kJ/㎏·K)及冰的溶解热(kJ/㎏·K)；当骨料温度＞0℃时，C1=4.2，C2=0；当骨料温度≤0℃时，C1=2.1，C2=335。各种材料用量及温度(预设气温为-10℃)情况1每方混凝土各材料用量(㎏)各材料温度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.9000060103.01.0各种材料用量及温度(预设气温为-5℃)情况2每方混凝土各材料用量(㎏)各材料温度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.9555560103.01.0各种材料用量及温度(预设气温为0℃)情况3每方混凝土各材料用量(㎏)各材料温度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.91055560103.01.0各种材料用量及温度(预设气温为5℃)情况4每方混凝土各材料用量(㎏)各材料温度(℃)骨料含水率(%)mcemsamgmfmwmjTceTsaTgTfTwTjwsawg23474110671561523.91510101060103.01.0C30混凝土拌合物温度T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw－wsamsa－wgmg)+C1×(wsamsaTsa+wgmgTg)－C2×(wsamsa+wgmg)]÷[4.2mw+0.92×(mce+msa+mg+mf)]在情况1状态下，T01=11.27℃＞5℃。在情况2状态下，T02=15.3℃＞5℃。在情况3状态下，T03=15.7℃＞5℃。在情况4状态下，T04=19.7℃＞5℃。B.C30混凝土拌合物出机温度T1T1=T0－0.16×(T0－Ti)注：Ti—搅拌棚内温度(℃)，设定为10℃。在情况1状态下，T11=11.04℃＞5℃。在情况2状态下，T12=14.46℃＞5℃。在情况3状态下，T13=14.8℃＞5℃。在情况4状态下，T14=18.2℃＞5℃。c.C40混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度T2T2=T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)注：α—温度损失系数(h-(1)，当用混凝土搅拌车运输时，α=0.25t1—混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间(h)，设定混凝土运输为30minn—混凝土拌合物运转次数，根据现场测试，混凝土搅拌运输车装卸2次。Ta—混凝土拌合物运输时环境温度(℃)。T2=T1－(αt1+0.032n)(T1－Ta)在情况1状态下，T21=6.4℃＞5℃。在情况2状态下，T22=7.4℃＞5℃。在情况3状态下，T23=12.3℃＞5℃。在情况4状态下，T24=16.3℃＞5℃。d.C40混凝土浇筑成型完时的温度T3cccmcT2+cfmfTf+csmsTsccmccmc+cfmf+csmss注：T3—考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度(℃)cc—混凝土的比热容(kJ㎏·K)，根据上述计算cc为1.107kJ㎏·Kcf—模板的比热容(kJ㎏·K)，资料查找cf为0.48kJ㎏·Kcs—钢筋的比热容(kJ㎏·K)，资料查找cs为0.48kJ㎏·Kmc—每立方混凝土重量(㎏)，根据上述计算mc为2420㎏mf—每立方混凝土相接触模板的重量(㎏)，设定每立方混凝土相接触模板的重量mf为200㎏ms—每立方混凝土相接触钢筋的重量(㎏)，设定每立方混凝土相接触模板的重量mf为100㎏Tf、Ts—模板、钢筋的温度，模板预热到10℃，钢筋未预热采用环境温度(℃)，在情况1状态下，T31=5.8℃＞5℃。在情况2状态下，T32=7.1℃＞5℃。在情况3状态下，T33=12℃＞5℃。在情况4状态下，T34=15.8℃＞5℃。④合理的混凝土冬季温控措施经上述计算，当气温进入-10℃低温度时，应对混凝土骨料进行保温措施和拌合用水进行加热措施处理，经拌合用水加热升温至60℃的混凝土热工计算后，上述各项温度都满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》要求。a混凝土骨料的保温措施：骨料在运输过程中，应采用保温棚布进行密封，达到料仓后，对骨料采用帆布进行严密的掩盖，使其温度在0℃以上。必要时对砂、石料加热保温在5℃以上。b对拌合用水的加热措施：拌合用水采用通蒸汽加热进行升温处理，加热升温为60℃，但不超过80℃。c拌合用水加热后，混凝土材料搅拌投料顺序为：水→砂→碎石→水泥→粉煤灰(矿粉)→外加剂。搅拌时间较常温下延长50%，确保拌合站混凝土工作性能与和易性满足要求。d采用封闭式搅拌楼并配置空调，保证温度在10℃以上。e冬季施工时模板周围用帆布覆盖，适当通蒸汽保持温度在10℃～15℃。同时在气温较高的白天进行施工，晚上不进行砼浇筑。f泵管连接时要检查泵管是否有积水、冰冻，清洗泵管时，在泵管弯头处拆开，排干泵管里的积水；砼输送泵采用保温材料覆盖，输送砼前用热水冲洗搅拌主机及输送管道。g混凝土灌注工艺：持循通汽、边打边掀、每段到顶、边打边盖，分层厚度300mm。浇筑时间控制在6小时以内。h冬季施工采用蒸养棚覆盖，通蒸汽养护砼，养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段，静停不小于4小时，升温速度不大于10℃/h，每半小时测试温度，恒温时混凝土芯部温度、混凝土表面温度、环境温度差不大于15℃，芯部温度不大于60℃，表面温度不大于45℃，降温速度不大于10℃/h；拆除蒸养棚罩后，在混凝土表面喷涂养护剂进行自然养护。i拆模时混凝土强度应达到设计强度的80%以上；混凝土芯部与表层，表层与环境温差均不大于15℃，气温急剧变化时不易拆模。3.6夏季温控措施(1)概述根据唐山地区气候特点，夏季气温不高，极端温度为39℃，但天气变化频繁，给予砼的配制、运输、施工带来一定的难度。为了保证张唐客重载铁路砼质量，经过科学的计算，采取各种合理的温控措施，确保砼入模温度符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》所规定的不得高于30℃，砼内部温度最高不宜超过65℃，混凝土内部温度与表面温度差不宜大于15℃。当昼夜平均气温高于30℃,混凝土进入夏季施工。夏季混凝土工程施工除满足本规定外，还应满足《铁路混凝土工程施工技术指南》。(2)科学的热工计算C40砼拌合温度每方砼原材料重量、温度比热及热量，见下表：(列举实例)材料名称重量W(kg)比热CKJ/kg℃W×CKJ/℃材料温度℃T×W×C水泥3200.536171.52406860.8砂子7280.92669.762013394碎石10910.961047.362020947.2水+外加剂1564.187653.1721811757.1粉煤灰+矿粉1250.96120303600合计2661.856559.1由公式Tc=∑T×W×C/∑W×C=56559.1/2661.8=21.2℃a.出罐温度Ti由公式Ti=Tc-0.16×(Tc-Td)，其中：Td：搅拌楼温度(℃)，夏季取Td=26℃故Ti=21.2-0.16×(21.2-2(6)=22.0℃b.砼浇筑温度Tj由公式Tj=Ti+(Tq-Ti)(A1+A2+A(3)，其中：Tq—室外平均气温，此时取Tq=30℃A1—砼装卸温度损失系数，每次Ai=0.032，装卸2次，故A1=0.032×2=0.064A2—砼运输时温度损失系数,A2=t＆,t—运输时间(min)取t=20min，＆--砼运输时热损失值，按搅拌运输车取＆=0.0042,故A2=0.0042×20=0.084A3=0.03t,t为浇捣时间,取t=20min,则A3=0.03×20=0.6故Tj=21.2+(30-21.(2)*(0.064+0.042+0.(6)=27.4℃＜30℃(3)合理的温控措施①拌合站搭盖砂石遮阳棚进行三面围护，避免夏季曝晒造成砂石料温度过高，导致砼入模温度增高。②水泥设2个筒仓轮流使用，避免刚运到的水泥温度太高，同样导致砼入模温度增高。③每天设专人测量室外气温，砼出机、入模温度，发现砼温度超过30℃时，及时向水中投入冰块。④在砼内部放置测温探头，全程监测砼内部温度。砼表面采用保温材料覆盖、洒水养护等办法减少砼内外温差。⑤拌合站料斗、水池、皮带运输机、搅拌楼采取遮阳措施。⑥宜尽可能在气温较低的晚上搅拌混凝土，以保证混凝土的入模温度满足设计要求，当设计未规定时，混凝土的入模温度不宜高于30℃。⑦混凝土材料搅拌投料顺序为：砂+水泥+粉煤灰+矿粉投料及搅拌→水、外加剂投料及搅拌→粗骨料投料及拌合→拌合→出料。⑧当高温施工不可避免时，应通过试验掌握混凝土在不同温度、不同原材料等的情况下坍落度的损失情况。制定相应的措施，根据气温适当增加混凝土的出机坍落度，保证混凝土到施工现场时符合施工要求。⑨各拌合