大體積混凝土溫度計算

10-7-2-1大體積混凝土溫度計算公式1．最大絕熱溫升（二式取其一）（1）Th＝（mc＋k·F）Q/c·ρ（2）Th＝mc·Q/c·ρ（1－e-mt）（10-43）式中Th——混凝土最大絕熱溫升（℃）；mc——混凝土中水泥（包括膨脹劑）用量（kg/m3）；F——混凝土活性摻合料用量（kg/m3）；K——摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.25~0.30；Q——水泥28d水化熱（kJ/kg）查表10-81；不同品種、強度等級水泥的水化熱表10-81水泥品種水泥強度等級水化熱Q（kJ/kg）3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334c——混凝土比熱、取0.97［kJ/（kg·K）］；ρ——混凝土密度、取2400（kg/m3）；e——為常數(shù)，取2.718；t——混凝土的齡期（d）；m——系數(shù)、隨澆筑溫度改變。查表10-82。系數(shù)m表10-82澆筑溫度（℃）51015202530m（l/d）0.2950.3180.3400.3620.3840.4062．混凝土中心計算溫度T1（t）＝Tj＋Th·ξ（t）式中T1（t）——t齡期混凝土中心計算溫度（℃）；Tj——混凝土澆筑溫度（℃）；ξ（t）——t齡期降溫系數(shù)、查表10-83。降溫系數(shù)ξ表10-83澆筑層厚度（m）齡期t（d）369121518212427301.00.360.290.170.090.050.030.011.250.420.310.190.110.070.040.031.500.490.460.380.290.210.150.120.080.050.042.500.650.620.570.480.380.290.230.190.160.153.000.680.670.630.570.450.360.300.250.210.194.000.740.730.720.650.550.460.370.300.250.243．混凝土表層（表面下50~100mm處）溫度1）保溫材料厚度（或蓄水養(yǎng)護深度）δ＝0.5h·λx（T2－Tq）Kb/λ（Tmax－T2）（10-45）式中δ——保溫材料厚度（m）；λx——所選保溫材料導熱系數(shù)[W/（m·K）]查表10-84；幾種保溫材料導熱系數(shù)表10-84材料名稱密度（kg/m3）導熱系數(shù)λ［W/（m·K）］材料名稱密度（kg/m3）導熱系數(shù)λ［W/（m·K）］建筑鋼材780058礦棉、巖棉110~2000.031~0.06鋼筋混凝土24002.33瀝青礦棉氈100~1600.033~0.052水0.58泡沫塑料20~500.035~0.047木模板500~7000.23膨脹珍珠巖40~3000.019~0.065木屑0.17油氈0.05草袋1500.14膨脹聚苯板15~250.042瀝青蛭石板350~4000.081~0.105空氣0.03膨脹蛭石80~2000.047~0.07泡沫混凝土0.10T2——混凝土表面溫度（℃）；Tq——施工期大氣平均溫度（℃）；λ——混凝土導熱系數(shù)，取2.33W/（m·K）；Tmax——計算得混凝土最高溫度（℃）；計算時可取T2－Tq＝15~20℃Tmax＝T2＝20~25℃Kb——傳熱系數(shù)修正值，取1.3~2.0，查表10-85。傳熱系數(shù)修正值表10-85保溫層種類K1K1純粹由容易透風的材料組成（如：草袋、稻草板、鋸末、砂子）2.63.02由易透風材料組成，但在混凝土面層上再鋪一層不透風材料2.02.33在易透風保溫材料上鋪一層不易透風材料1.61.94在易透風保溫材料上下各鋪一層不易透風材料1.31.55純粹由不易透風材料組成（如：油布、帆布、棉麻氈、膠合板）1.31.5注：1．K1值為一般刮風情況（風速＜4m/s，結(jié)構(gòu)位置＞25m）；2．K2值為刮大風情況。低熱水泥1.1040001.13礫巖1.000.51.21301.45石灰礦渣水泥1.0050001.35無粗骨料1.000.61.42351.75火山灰水泥1.0060001.68石英巖0.800.71.62402.10抗硫酸鹽水泥0.7870002.05白云巖0.950.81.80452.55礬土水泥0.5280002.42砂巖0.90--503.03初期養(yǎng)護時值（d）M6相對濕度W（％）M7L/FM8操作方法M9配筋率EaFa/EbFbM101~21.11251.2500.54機械振搗1.000.001.0031.09301.180.10.76人工振搗1.100.050.8641.07401.100.21.00蒸汽養(yǎng)護0.850.100.7651.04501.000.31.03高壓釜處理0.540.150.6871.00600.880.41.200.200.61100.96700.770.51.310.250.5514~180.93800.700.61.4040~900.93900.540.71.43≥900.930.81.44注：L——底板混凝土截面周長；F——底板混凝土截面面積；Ea、Fa——鋼筋的彈性模量、截面積；Eb、Fb——混凝土彈性模量、截面積。（2）收縮當量溫差TY（t）＝εY（t）/α（10-56）式中TY（t）——t齡期混凝土收縮當量溫差（℃）；α——混凝土線膨脹系數(shù)，1×10-5（1/`C）。3．結(jié)構(gòu)計算溫差（一般3d劃分一區(qū)段）ΔTi＝Tm（i）―Tm（i+3）＋TY（i+3）―TY（i）（10-57）式中ΔTi——i區(qū)段結(jié)構(gòu)計算溫差（℃）；Tm（i）——i區(qū)段平均溫度起始值（℃）；Tm（i+3）——i區(qū)段平均溫度終止值（℃）；TY（i+3）——i區(qū)段收縮當量溫差終止值（℃）；TY（t）——i區(qū)段收縮當量溫差始始值（℃）。4．各區(qū)段拉應力（10-58）式中σi——i區(qū)段混凝土內(nèi)拉應力（N/mm2）；——i區(qū)段平均彈性模量（N/mm2）；——i區(qū)段平均應力松弛系數(shù)，查表10-89；松弛系數(shù)S（t）表10-89齡期t（d）36912151821242730S（t）0.570.520.480.440.410.3860.3680.3520.3390.327——i區(qū)段平均地基約束系數(shù)；L——混凝土最大尺寸（mm）；ch——雙曲余弦函數(shù)。5．到指定期混凝土內(nèi)最大應力（10-59）式中σmax——到指定期混凝土內(nèi)最大應力（N/mm2）；ν——泊桑比，取0.15。6．安全系數(shù)K＝ft/σmax（10-60）式中K——大體積混凝土抗裂安全系數(shù)，應≥1.15；ft——到指定期混凝土抗拉強度設計值（N/mm2），查表10-87。10-7-2-3平均整澆長度（伸縮縫間距）1．混凝土極限拉伸值εp＝7.5ft（0.1＋μ/d）10-4（lnt/ln28）（10-61）式中εp——混凝土極限拉伸值；ft——混凝土抗拉強度設計值（N/mm2）；μ——配筋率（％），μ＝Fa/Fc；d——鋼筋直徑（mm）；ln——以e為底的對數(shù)；t——指定期齡期（d）；Fa——鋼筋截面積（rn2）；Fc——混凝土截面積（m2）。2．平均整澆長度（伸縮縫間距）（10-62）式中[Lcp]——平均整澆長度（伸縮縫間距）（mm）；h——混凝土厚度（mm）；E（t）——指定時刻混凝土彈性模量（N/mm2）；Cx——地基阻力系數(shù)（N/mm3），Cx＝Cx1＋Cx2；arch——反雙曲余弦函數(shù)；△T——指定時刻的累計結(jié)構(gòu)計算溫差（℃）。10-7-3大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術(shù)措施為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構(gòu)造等方面全面考慮，結(jié)合實際采取措施。10-7-3-1降低水泥水化熱和變形1．選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等。2．充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據(jù)試驗每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1℃。3．使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。4．在基礎內(nèi)部預埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。5．在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。6．在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。7．改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計人員將分布筋做適當調(diào)整。溫度筋宜分布細密，一般用φ8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增強抵抗溫度應力的能力。上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土之后進行。（8）設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。10-7-3-2降低混凝土溫度差1．選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，可對骨料噴冷水霧或冷氣進行預冷，或?qū)橇线M行覆蓋或設置遮陽裝置避免日光直曬，運輸工具如具備條件也應搭設避陽設施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。2．摻加相應的緩凝型減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣等。3．在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內(nèi)的通風，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。10-7-3-3加強施工中的溫度控制1．在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免曝曬，注意保濕，冬期應采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。2．采取長時間的養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應力松弛效應”。3．加強測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi)，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。4．合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差。在結(jié)構(gòu)完成后及時回填土，避免其側(cè)面長期暴露。10-7-3-4改善約束條件，削減溫度應力1．采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當?shù)奈恢迷O置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力。2．對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設置緩沖層，如鋪設30~50mm厚瀝青木絲板