水化熱控制計算

一、混凝土澆筑前最大溫度應(yīng)力計算在大體積混凝土澆筑前，根據(jù)施工擬采取的防裂措施和已知施工條件，計算混凝土的水泥水化熱絕熱溫升值、各齡期收縮變形量、收縮當(dāng)量溫差和彈性模量，然后通過計算，估量可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力，如不超過混凝土的抗拉強度，則表示所采取的防裂措施能有效控制預(yù)防裂縫的出現(xiàn)；如超過混凝土的抗拉強度，則可采取調(diào)整混凝土的澆筑溫度、降低水化熱溫升值，降低內(nèi)外溫差、改善施工操作工藝和混凝土性能、提高抗拉強度或改善約束等技術(shù)措施重新計算，直至計算的應(yīng)力在允許范圍以內(nèi)為止。1、 混凝土的絕熱溫升承臺混凝土內(nèi)部因水泥水化熱引起的絕熱溫升值可按下式計算：T=mQ(1-e-mt) (1)(t) cp式中：T(t)—混凝土澆完一段時間t,混凝土的絕熱溫升值(°C)m一每立方米混凝土中的水泥用量(Kg/m3),取430Kg/m3cQ—水泥水化熱總量(J/Kg)c—混凝土的比熱，一般為0.92?1.0(J/Kg?K),取0.96J/Kg?KY一混凝土的質(zhì)量密度。取2400Kg/m3m—與水泥品種、澆筑溫度等有關(guān)的系數(shù),一般取0.2?0.4。取0.3t—混凝土齡期(d)e—常數(shù)，為2.718計算得：最大絕熱溫升值Tmax=62.6°CT=37.1T=54.9T=62.6(3) (7) (28)2、 各齡期混凝土收縮變形量各齡期混凝土的收縮變形值8隨許多具體條件和因素的差異而變化，一般y(t)可按下列指數(shù)函數(shù)表達式計算：8 =80(1-e-0.01t)xMxMMy(t) y 1 2 n式中：8—各齡期混凝土的收縮相對變形值y(t)80—標(biāo)準狀態(tài)下的最終收縮值(即極限收縮值)，取3.24X10-4yM「M2>-Mn、考慮各種非標(biāo)準條件的修正系數(shù)M1=1.0 M2=1.0 M3=1.0 M4=1.08 M5=1.25M=1.11M=1.1 M=1.13M=1.0 M=0.95678910￡ =1.7X10-5￡ =3.9X10-5 ￡ =14X10-5y(3) y(7) y(28)3、混凝土收縮當(dāng)量溫差混凝土的收縮變形換成當(dāng)量溫差按下式計算：￡T—y(t)y(t) a式中：T—各齡期(d)混凝土收縮當(dāng)量溫差，°Cy(t)a—混凝土的線膨脹系數(shù)，取1.0X10-5T=1.7T=3.9T=14y(3) y(7) y(28)4混凝土的彈性模量各齡期混凝土的彈性模量按下式計算：E二E(1-e-0.091)(t) c式中：E—混凝土的最終彈性模量，MPacE—混凝土從澆筑后至計算時的彈性模量，MPa(t)E=0.75X104 E=1.47X104 E=2.9X104(3) (7) (28)5、 最大綜合溫差計算混凝土最大綜合溫差按下式進行計算：AT=T+-T+T-T03(t) y(t) h式中：T—混凝土的入模溫度，30C；0T—混凝土澆筑后達到穩(wěn)定時的溫度，一般根據(jù)歷年氣象資料取當(dāng)年的平均氣h溫，取-5C；AT=60.7C6、 最大溫度收縮應(yīng)力計算

E?a?ATc=一―t) ?S?R1—u (t)式中：c—混凝土的溫度應(yīng)力，MPau—混凝土的泊松比，可采用0.15?0.2，取0.17S—考慮徐變影響的松弛系數(shù)，一般取0.3?0.5，取0.4(t)R—混凝土的外約束系數(shù)，當(dāng)為巖石地基時，R=1；當(dāng)為可滑動墊層時，R=0；一般地基取0.25?0.5；取0.3c=2.77MPa>C35混凝土標(biāo)準抗拉強度2.20Mpa養(yǎng)護期間各齡期可能產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力為：c=0.35MPac=0.97MPac=2.77MPa(3) (7) (28)因此可知：承臺混凝土在最大溫度應(yīng)力作用下可能會出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫。二、混凝土內(nèi)部實際最高溫度計算式(1)計算的水化熱溫度為絕熱狀態(tài)下的混凝土溫升值，實際大體積混凝土并非完全處于絕熱狀態(tài)，而是處于一定散熱條件下，因此實際溫升值比按絕熱狀態(tài)計算的偏小，一般可按下式計算：T=T+Tgmax0 (t)式中：T—混凝土內(nèi)部中心最高溫度，°Cmaxg—不同的澆筑塊厚度，不同齡期時的降溫系數(shù)混凝土的澆筑入模溫度，10-32C，取25C；0t二二430X335=62.6C(t) cp 0.96x2400t=3d gt=3d g=0.57t=6d g=0.54t=9d g=0.49t=12dg=0.39T二25+62.6x0.57二60.7C(3)T二25+62.60.呂4C8.8(6)T二25+62.X)0.49C5.7(9)T425+62.6x0.39=49.4C

t=15dg=0.3T(15二25+62.方0m3C3.8)t=18dg=0.22T(18)二25+62.6x0.22二38.8Ct=21dg=0.18T(21)二25+62.6x0.18二36.3Ct=24dg=0.14T(24)二25+62.6x0.14二33.8Ct=27dg=0.11T(27)二25+62.6x0.11二31.9Ct=30dg=0.1T二25+62.方0=1C1.3(30)混凝土內(nèi)部中心最高溫度為60.7°C，混凝土澆筑后達到穩(wěn)定時的溫度，（根據(jù)歷年氣象資料取當(dāng)年平均氣溫，取30C）,則承臺混凝土內(nèi)外溫差為30.7025C，故需采取水化熱降溫措施以防止表面裂縫的出現(xiàn)。三、混凝土表面溫度控制裂縫計算大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工應(yīng)使混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與大氣溫度之差在允許范圍之內(nèi)（取25C）,則可控制混凝土裂縫的出現(xiàn)，混凝土中心溫度按下式計算：(t(t)=mcQ(1-e-mt)cP混凝土表面溫度按下式計算4b(t) aT=T+ h'(H—h')ATb(t) a(t)其中H=h+2h'h'其中H=h+2h'PAT二T—T(t)maxaia式中：T—齡期t時，混凝土的表面溫度，Cb（t）T—齡期t時，大氣的平均溫度，CaH一混凝土的計算厚度（m）h一混凝土的實際厚度（m）

h'—混凝土的虛厚度(m)九一混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W/m?KK—計算折減系數(shù)，可取0.6660—模板及保溫層的傳熱系數(shù)0—空氣層傳熱系數(shù)，可取23W/m2?Ka5—各種保溫材料的厚度，mi九一各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m?K)；iAT—齡期t時，混凝土內(nèi)最高溫度與外界氣溫之差，。C(t)0==4.7410==4.740.0010.02~~T++ 0.04 0.1423h'=0.666x233=0.334.74H=h+2h'=2+2