第七節(jié) 高層建筑施工-大體積混凝土施工

1、高層建筑施工高層建筑施工徐訓(xùn)武漢理工大學(xué)2021年11月11日星期四2/53第七節(jié) 大體積混凝土施工本節(jié)主要內(nèi)容1、大體積混凝土的特點(diǎn)3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算4、最大整澆長度計(jì)算5、大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2021年11月11日星期四3/53第七節(jié) 大體積混凝土施工1、大體積混凝土的特點(diǎn)1.1、大體積混凝土概念美國混凝土學(xué)會(huì)：任何就地澆筑的混凝土尺寸之大，必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂。日本建筑學(xué)會(huì)：結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800mm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25C的混凝土。我國大體積混凝土施

2、工規(guī)范：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸不小于1.0m的大體積混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。2021年11月11日星期四4/53第七節(jié) 大體積混凝土施工1、大體積混凝土的特點(diǎn)1.2、大體積混凝土特點(diǎn) 塊體較厚，體積較大； 整體性要求較高，混凝土連續(xù)澆筑量大，水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度較一般混凝土高很多； 為減少水化熱對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響，當(dāng)混凝土厚度超過1.5m時(shí)宜考慮設(shè)置水平分層施工； 高層建筑大體積混凝土主要是基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)（或轉(zhuǎn)換層）大多埋置地下，受外界溫度變化影響較小，但要求抗?jié)B性能較高，因此，需要考慮水化熱的影響，同時(shí)要解決好混凝土結(jié)

3、構(gòu)自防水問題；2021年11月11日星期四5/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.1 裂縫分類：2.1.2 普通混凝土裂縫產(chǎn)生原因:結(jié)構(gòu)受到外荷載的直接應(yīng)力，結(jié)構(gòu)次應(yīng)力，變形變化產(chǎn)生的應(yīng)力（溫度，收縮，不均勻沉降，膨脹）等引起。按裂縫的表面形式和深度可分為：澆筑初期-表面裂縫(溫差)基礎(chǔ)約束-深層裂縫(溫差)澆筑后期-貫穿裂縫(收縮)2021年11月11日星期四6/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因： 水泥水化熱產(chǎn)生的

4、熱量在1-3d內(nèi)放出總量的一半；A. 水泥水化熱的影響 3-5d混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高； 混凝土放熱速度減緩和結(jié)構(gòu)自然散熱，6d后混凝土內(nèi)部溫度逐漸下降； 混凝土越厚，水泥用量越多，內(nèi)部溫度越高； 混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性也越大。2021年11月11日星期四7/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因：混凝土內(nèi)部溫度升高，和混凝土表面形成溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，溫差越大，溫度應(yīng)力越大，當(dāng)混凝土面層產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。A. 水泥水

5、化熱的影響2021年11月11日星期四8/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因：結(jié)構(gòu)約束會(huì)阻礙其自由變形，不同結(jié)構(gòu)間的變形約束稱為“外約束”，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形約束稱為“內(nèi)約束”。高層建筑大體積混凝土主要是基礎(chǔ)底板或轉(zhuǎn)換層的框支梁上，基礎(chǔ)底板混凝土與地基澆筑在一起，溫度變化時(shí)，受下部地基限制產(chǎn)生外部約束力。B. 約束條件的影響混凝土澆筑初期-水化熱使混凝土內(nèi)部溫度升高-混凝土體積膨脹-在外約束下產(chǎn)生壓應(yīng)力-混凝土降溫收縮-在地基約束下產(chǎn)生拉應(yīng)力-當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，形成垂直裂縫，嚴(yán)重時(shí)

6、產(chǎn)生貫穿裂縫。2021年11月11日星期四9/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因：B. 約束條件的影響混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱而形成由中心向四周溫度由高向低變化的狀態(tài)，因中心熱膨脹脹大而產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度值和鋼筋的約束作用時(shí)，產(chǎn)生裂縫。2021年11月11日星期四10/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因：C. 外界氣溫變化的影響混凝土內(nèi)部溫度=水泥水

7、化熱的絕熱溫度+澆筑溫度+散熱溫度外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度越高，當(dāng)氣溫下降或驟降時(shí)，會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，加大溫差及溫度應(yīng)力的影響，從而增加了出現(xiàn)溫度裂縫的程度。2021年11月11日星期四11/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因：D. 混凝土收縮變形的影響混凝土澆筑后從初凝到終凝之間會(huì)產(chǎn)生因骨料下沉，水泥漿體積收縮而造成的沉陷裂縫和初期干縮裂縫?；炷劣不^程中，只有20%左右的水分是水泥硬化所必須的，80%的水分要蒸發(fā)，失水后混凝土?xí)霈F(xiàn)干燥收縮，表面收縮快，中心

8、收縮慢。由于表面的干縮受到中心部位混凝土的約束，會(huì)在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力出現(xiàn)裂縫?；炷粮煽s的主要因素：水泥品種和數(shù)量，混凝土的配合比，外加劑，施工工藝及養(yǎng)護(hù)條件。2021年11月11日星期四12/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施A. 選用低水化熱的水泥水泥應(yīng)盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，如選用礦渣水泥，粉煤灰水泥，火山灰水泥，以降低水泥水化熱引起的溫升。B. 減少水泥用量 利用混凝土的后期強(qiáng)度：如用f45，f60，f90代替f28作為混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可減少水泥用量40-70kg/m

9、3，混凝土的水化熱溫升相應(yīng)減少4-7C。2021年11月11日星期四13/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施B. 減少水泥用量 摻入一定數(shù)量的減水劑或緩凝劑，可以減少拌合水，改善和易性，減少水泥用量。如加0.25%的木質(zhì)素磺酸鈣，可減水10%，節(jié)約水泥10%。 摻入少量粉煤灰外摻料，可取代部分水泥，且可改善混凝土的塑性和可泵性，降低混凝土的水化熱。2021年11月11日星期四14/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.

10、1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 確定恰當(dāng)?shù)氖┕し椒?配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用良好級(jí)配的粗骨料和較優(yōu)細(xì)度模數(shù)的中，粗砂，并嚴(yán)格控制石子的含泥量不超過1%，砂子的含泥量不超過2%； 控制混凝土的拌制溫度和澆筑溫度，如用冷水或冰水降低骨料或混凝土攪拌溫度，可吸收部分水泥水化熱； 采用分層分段澆筑混凝土，當(dāng)混凝土構(gòu)件厚度較大時(shí)可進(jìn)行水平分層，有利于混凝土的散熱，降低混凝土內(nèi)部的絕熱溫升；2021年11月11日星期四15/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 確定恰當(dāng)?shù)氖┕し椒?改善攪

11、拌工藝，采用二次投料法攪拌混凝土有利于混凝凝土的勻質(zhì)性。采用二次振搗法可去除混凝土中的水分及空隙，增加混凝土的密實(shí)性，提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高抗裂性； 為避免和減少混凝土的早期裂縫，混凝土澆筑后及時(shí)分遍多次抹壓，休整表面，并立即養(yǎng)護(hù)；2021年11月11日星期四16/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 確定恰當(dāng)?shù)氖┕し椒?采取保溫和保濕措施。如對混凝土澆筑后用塑料薄膜及草袋覆蓋，可使混凝土表面封閉，防止混凝土表面脫水產(chǎn)生干縮裂縫；可使混凝土的水化熱降溫延緩，提高混凝土表面溫度

12、，減小混凝土內(nèi)外計(jì)算溫差，防止產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和產(chǎn)生溫度裂縫。大體積混凝土表面覆蓋保濕保溫材料的選擇及厚度，通過混凝土溫度計(jì)算來確定。2021年11月11日星期四17/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì) 設(shè)置滑動(dòng)層。外約束應(yīng)力通常產(chǎn)生于約束強(qiáng)的巖石類地基，較厚的混凝土墊層等。一般在混凝土墊層與厚大底板之間設(shè)計(jì)有防水層，否則應(yīng)單獨(dú)設(shè)置滑動(dòng)層?；瑒?dòng)層作法：鋪設(shè)一氈二油或一氈一油；10-20mm厚瀝青砂或干砂漿；鋪設(shè)50mm的石屑層。2021年11月11日星期四

13、18/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì) 避免集中應(yīng)力。在容易應(yīng)力集中的預(yù)留洞，槽，轉(zhuǎn)角處，增配斜向鋼筋或鋼筋網(wǎng)片，提高局部抗裂能力。 設(shè)置緩沖層。在高低底板交接處，底板地梁處，用30-50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔離，以緩沖基礎(chǔ)收縮時(shí)的側(cè)向壓力。2021年11月11日星期四19/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì) 改

14、善配筋。為提高面層抗表面降溫的影響和干縮，可按構(gòu)造配筋配置溫度筋，溫度筋宜分布細(xì)密，一般設(shè)置為 8鋼筋，間距150mm，雙向布置。2021年11月11日星期四20/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì) 設(shè)置后澆帶。當(dāng)大體積混凝土截面尺寸過大，通過計(jì)算并證明整體一次澆筑產(chǎn)生的溫度應(yīng)力過大，有可能產(chǎn)生溫度裂縫時(shí)，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果的最大整澆長度，經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意，設(shè)置后澆帶，以減少外約束力和溫度應(yīng)力。也有利于散熱，降低混凝土內(nèi)部溫度。后澆帶保留時(shí)間：一般不宜少于28d后

15、澆帶混凝土宜采用比原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)高5-10MPa的微膨脹砼，并不少于14d潮濕養(yǎng)護(hù)2021年11月11日星期四21/53第七節(jié) 大體積混凝土施工2、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施2.1、大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因2.1.4 防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施C. 改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì) 做好溫度測控?？刂苹炷羶?nèi)部溫度與表面溫度之差不超過25C，表面溫度與大氣溫度之差不超過20C。溫度測控可采用埋設(shè)銅熱傳感器，溫度測定記錄儀整理數(shù)據(jù)或預(yù)埋鋼管，用溫度計(jì)測溫記錄數(shù)據(jù)方法。2021年11月11日星期四22/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.1、混凝土熱工性能計(jì)算3.1.

16、1 混凝土導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算混凝土導(dǎo)熱系數(shù)：單位時(shí)間內(nèi)，熱流通過單位面積和單位厚度混凝土介質(zhì)時(shí)混凝土介質(zhì)兩側(cè)為單位溫差時(shí)熱量的傳導(dǎo)率。反應(yīng)混凝土傳導(dǎo)熱量難易程度的一種系數(shù)。式中：-混凝土導(dǎo)熱系數(shù)(W/MK)T1-T2-溫度差(C)Q-通過混凝土厚度為的熱量(J)A-混凝土的面積(m2)-混凝土厚度(m)t-測試時(shí)間(h)12QTTAt2021年11月11日星期四23/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.1、混凝土熱工性能計(jì)算3.1.1 混凝土導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算混凝土是由水泥，砂，石，水等組成，若已知各材料重量百分比及熱工性能，混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式計(jì)算普通混凝土的導(dǎo)熱系數(shù) =1.

17、51-3.49 W/mK ；輕質(zhì)混凝土的導(dǎo)熱系數(shù) =0.47-0.70 W/mK 。式中：、 c、 s、 g、 w -混凝土，水泥，砂，石，水的導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)p、 pc、 ps、pg、 pw-混凝土，水泥，砂，石，水的每立方米混凝土中所占的百分比(%)，由混凝土配合比確定。1ccssggwwppppp2021年11月11日星期四24/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.1、混凝土熱工性能計(jì)算3.1.2 混凝土比熱計(jì)算單位重量的混凝土，其溫度升高1c所需的熱量稱為混凝土的比熱，混凝土的比熱可用下式計(jì)算混凝土的比熱一般在0.84-1.05 kJ/kgK ；式中：C、

18、Cc、 Cs、 Cg、 Cw -混凝土，水泥，砂，石，水的比熱(kJ/kgK)p、 pc、 ps、pg、 pw-混凝土，水泥，砂，石，水的每立方米混凝土中所占的百分比(%)，由混凝土配合比確定。1ccssggwwCp Cp Cp Cp Cp2021年11月11日星期四25/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.1、混凝土熱工性能計(jì)算3.1.3 混凝土熱擴(kuò)散系數(shù)混凝土的熱擴(kuò)散系數(shù)(導(dǎo)溫系數(shù))是反映混凝土在單位時(shí)間內(nèi)熱量擴(kuò)散的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。熱擴(kuò)散系數(shù)越大，越有利于熱量擴(kuò)散?；炷翢釘U(kuò)散系數(shù)一般按下式計(jì)算式中：-混凝土的熱擴(kuò)散系數(shù)(m2/h)-混凝土的重度(kg/m3)，普通混

19、凝土重度一般在2300-2450 kg/m3之間，鋼筋 混凝土在2450-2500 kg/m3之間C2021年11月11日星期四26/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.2、混凝土拌合溫度和澆筑溫度計(jì)算3.2.1 混凝土拌合溫度計(jì)算混凝土拌合溫度是指組成混凝土的各種材料經(jīng)攪拌形成均勻的混凝土出料后的溫度，又稱出機(jī)溫度，可用下式表示：式中：Tc-混凝土的拌合溫度(C)m-混凝土組成材料的重量(kg)C-混凝土組成材料的比熱(J/kgK)Ti-混凝土組成材料溫度icTmCTmC2021年11月11日星期四27/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.2、

20、混凝土拌合溫度和澆筑溫度計(jì)算3.2.1 混凝土拌合溫度計(jì)算若考慮混凝土攪拌時(shí)設(shè)置攪拌棚相對混凝土出機(jī)溫度的影響，則混凝土的出機(jī)溫度為式中：T1-混凝土出機(jī)溫度(C)Td-混凝土攪拌棚溫度(C)10.16ccdTTTT2021年11月11日星期四28/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.2、混凝土拌合溫度和澆筑溫度計(jì)算3.2.2 混凝土澆筑溫度計(jì)算混凝土澆筑溫度隨混凝土運(yùn)輸工具類型，運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)及平倉，振搗的時(shí)間而不同，一般可按下式計(jì)算:式中：Tj-混凝土澆筑溫度(C) Tc-混凝土攪拌溫度(C)Tq-室外平均溫度(C) A1+ A2+ A3+ An-溫度

21、損失系數(shù)，按以下規(guī)定取用j123cqcnTTTTAAAA2021年11月11日星期四29/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.2、混凝土拌合溫度和澆筑溫度計(jì)算3.2.2 混凝土澆筑溫度計(jì)算 混凝土裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn)，每次A=0.032； 混凝土運(yùn)輸時(shí)，A= t ，t為運(yùn)輸時(shí)間， 值按表1取值； 澆筑過程中，A=0.003t，t為澆筑時(shí)間(min).運(yùn)輸工具混凝土容積(m3)運(yùn)輸工具混凝土容積(m3)攪拌運(yùn)輸車6.00.0042保溫手推車0.150.007開敞式自卸汽車1.40.0037不保溫手推車0.750.01封閉式自卸汽車2.00.0017吊斗1.00.0015表1 混凝土

22、運(yùn)輸時(shí)熱損失值2021年11月11日星期四30/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.3、混凝土水化熱溫升值計(jì)算3.3.1 混凝土水化熱絕熱溫升值計(jì)算溫升分為絕熱溫升和非絕熱溫升。絕熱溫升是指混凝土四周沒有任何散熱條件，無任何熱損失的情況下，水泥水化熱全部轉(zhuǎn)化為使混凝土溫度升高的熱量。式中： T(t)-齡期為t時(shí)，砼的絕熱溫升(C) W-每立方米砼的膠凝材料用量(kg/m3)t-砼的齡期(d)e-常數(shù)，2.718 C-砼的比熱容，計(jì)算時(shí)取(0.92-0.97)kJ/kgC Q-每kg水泥水化熱(kJ/kg)，按表2取值-砼的質(zhì)量密度，可取(2400-2500)kg/m3

23、m-與水泥品種，澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù)，按表3取值 1mttWQTeC2021年11月11日星期四31/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.3、混凝土水化熱溫升值計(jì)算3.3.1 混凝土水化熱絕熱溫升值計(jì)算水泥品種發(fā)熱量（kJ/kg）225275325425525普通水泥201243289377461礦渣水泥188205247335表2 每千克水泥水化熱量表3 每千克水泥水化熱量澆筑溫度(C)51015202530m(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.4062021年11月11日星期四32/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算

24、3.3、混凝土水化熱溫升值計(jì)算3.3.2 混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度計(jì)算實(shí)際工程中混凝土屬于非絕熱，處于散熱條件下溫升?；炷梁穸仍叫?，散熱越快，水化熱值越低；厚度越大，散熱越慢，水化熱溫升值高。當(dāng)混凝土厚度在5.0m以上時(shí)，混凝土實(shí)際溫升接近絕熱溫升。混凝土內(nèi)部中心溫度估算：式中： T(t)-齡期為t時(shí)，砼的絕熱溫升(C) Tmax-砼內(nèi)部中心最高溫度(C) Tj-砼的澆筑溫度(C) e-不同的澆筑厚度，不同齡期的降溫系數(shù)，見表4 maxjtTTT2021年11月11日星期四33/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.3、混凝土水化熱溫升值計(jì)算表4 不同齡期水化熱溫升與澆筑

25、塊厚度的關(guān)系3.3.2 混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度計(jì)算澆筑層厚度(m)不同齡期(d)的值369121518212427301.000.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.590.480.380.90.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.2420

26、21年11月11日星期四34/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.4、混凝土表面溫度計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)表面的水化熱與溫度場的變化有關(guān)，即受外界氣溫，養(yǎng)護(hù)方法，結(jié)構(gòu)厚度等影響?；炷帘砻鏈囟瓤砂聪率接?jì)算：式中： Tb (t)-齡期為t時(shí)，砼的表面溫度(C) Tq-齡期t時(shí)，大氣的平均溫度(C) H-砼的計(jì)算厚度(m)，H=h+2h h-砼的實(shí)際厚度(m)h- 砼的虛鋪厚度(m) ， h =K / -混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33(W/mK)K-計(jì)算折減系數(shù)，可取0.666-模板及保溫材料的傳熱系數(shù)2(W/m2K) 24qb ttTTh HhTH2021年11月11日星期四35/

27、53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.4、混凝土表面溫度計(jì)算式中： i-各種保溫材料的厚度(m) i-各種保溫材料的的導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)，見表5q-空氣層傳熱系數(shù)，可取23(W/m2K)T(t)-齡期t時(shí)，砼內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差(C) 1=1iiqmaxqTTT2021年11月11日星期四36/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.4、混凝土表面溫度計(jì)算材料名稱密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)材料名稱密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)木模板500-7000.23水10000.58鋼模板58礦棉，巖棉110-2000.031-0.06草

28、袋1500.14瀝青礦渣氈100-1600.033-0.052木屑0.17膨脹蛭石80-2000.047-0.07紅磚19000.43瀝青蛭石板350-4000.081-0.105普通混凝土24001.51-2.33膨脹珍珠巖40-3000.019-0.065空氣0.03泡沫塑料25-500.035-0.047表5 各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)2021年11月11日星期四37/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土所需保溫隔熱材料厚度計(jì)算式中： i-各種保溫材料的厚度(m)； h-混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(m) ；i-第i層保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/mK)，見表50-混凝土

29、的導(dǎo)熱系數(shù)，可取2.3(W/m2K)Tmax-混凝土澆筑體內(nèi)最高溫度(C)；Tb-混凝土澆筑體表面溫度(C) ；Tq-混凝土達(dá)到最高溫度時(shí)的大氣平均氣(C) ；0.5-中心溫度向邊緣散熱的距離，為結(jié)構(gòu)厚度的一半Tb-Tq-可取(12-20)C； Tmax-Tb可取(20-25)C； Kb-傳熱系數(shù)修正值，即透風(fēng)系數(shù)，取1.3-2.3，見表6 0max0.5=ibqibbhTTKTT 在寒冷氣溫下，防止因氣溫陡降，混凝土急劇冷卻產(chǎn)生裂縫； 減少混凝土的內(nèi)外溫差，延緩收縮和散熱時(shí)間而采取的適當(dāng)覆蓋保溫。2021年11月11日星期四38/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5

30、、混凝土表面溫度計(jì)算表6 各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)保溫層種類K1K2由易透風(fēng)材料組成但在混凝土表面層上再鋪一層不透風(fēng)材料2.02.3在易透風(fēng)保溫材料上鋪一層不易透風(fēng)材料1.61.9在易透風(fēng)保溫材料上下各鋪一層不易透風(fēng)材料1.31.5由不易透風(fēng)的材料組成1.31.5注：K1值為風(fēng)速不大于4m/s時(shí)，K2值為風(fēng)速大于4m/s時(shí)。2021年11月11日星期四39/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算【例1】高層建筑大體積混凝土底板，平面尺寸62.7m 34.4m，厚2.5m，C30混凝土，混凝土澆筑量為3235m3，施工時(shí)平均氣溫為26C。所用材料為42.

31、5級(jí)普通水泥，每立方米混凝土水泥用量400kg，采用中砂，碎石?；炷僚浜媳葹樗?砂:石子=1:1.688:3.12，水灰比0.45，另摻1%的JM。經(jīng)測試水泥、砂、石子的比熱Cc=Cs=Cg=0.84kJ/kgK，水的比熱Cw=4.2kJ/kgK，各種材料溫度為Tc=Tg=25C，Ts=28C，Tw=15C。施工方案確定采用保溫法以防止水泥水化熱可能引起的溫度裂縫。試選擇保溫材料及所需厚度。2021年11月11日星期四40/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算【解】現(xiàn)場測定砂石的含水率分別為Ws=5%，Wg=1%。 混凝土拌合溫度材料名稱重量m

32、(kg)(1)比熱(kJ/kgK)(2)熱當(dāng)量Wc(kJ/C)(3)=(1) (2) 材料溫度T(C)(4)熱量TwC(kJ)(5)=(3) (4)水泥4000.84336258400砂子6750.845672815876石子12480.8410482526200砂中含水量5%344.2142.8152142石子含水量1%124.250.415756拌合水1344.2562.8158442合計(jì)25032900668342021年11月11日星期四41/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算 混凝土拌合溫度6683423.05 C2900icTWCTW

33、C 混凝土出罐溫度混凝土現(xiàn)場采用二階式攪拌站攪拌，敞開棚式，則：23.05 CicTT2021年11月11日星期四42/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算 混凝土澆筑溫度20.0037 30.0111At根據(jù)施工方案，混凝土澆筑每個(gè)循環(huán)過程中，裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)3次，運(yùn)輸時(shí)間3.0min，平倉，振搗至混凝土澆筑完畢共60min，則：用自卸開敞式汽車運(yùn)輸，查表1有=0.0037，則：10.032 30.096A 30.0030.003 600.18At2021年11月11日星期四43/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面

34、溫度計(jì)算 混凝土澆筑溫度 混凝土絕熱溫升1230.0960.1110.180.2871AAAA1mtWQTeC23.052623.050.287523.9 CjcqcTTTTA2021年11月11日星期四44/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算 混凝土絕熱溫升3400,2400kg m ,0.97kJ kg KWkgC查表3得m=0.38，t=3d，查表2得Q=461kJ/kg，則400 4610.65451.8 C0.972400tT 混凝土內(nèi)部最高溫度max23.951.8 0.6557.57 CjtTTT2021年11月11日星期四45/5

35、3第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算 混凝土表面溫度115.260.02110.1423iii施工方案中采用18mm厚多層夾板模板，選用20mm草袋進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，大氣溫度26Ca) 混凝土虛鋪厚度其中i查表5得0.14，q為空氣熱系數(shù)取23W/m2K2.330.6660.2955.26hKm2021年11月11日星期四46/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算c) 混凝土表面溫度22.52 0.2953.09Hhhm b) 混凝土計(jì)算厚度 2244260.2953.090.29557.57263.09260.12 2.79 31.5736.57 Cgb ttTTh HhTH2021年11月11日星期四47/53第七節(jié) 大體積混凝土施工3、大體積混凝土溫度效應(yīng)計(jì)算3.5、混凝土表面溫度計(jì)算計(jì)算表明： 混凝土中心最高溫度與表面溫度差為57.57-36.57=2125;因此，采取在混凝土表面覆蓋20mm厚的草袋作為保溫養(yǎng)護(hù)措施方案可行。 混凝土表面與大氣溫度36.57-26=10.572021年11月11日星期四48/53第七節(jié) 大體