(手工计算)大体积混凝土水化热方案计算讲解
大体积混凝土水化热温度计算
目录
大体积混凝土水化热温度计算 (1)
1工程概况 (1)
2承台大体积混凝土的温控计算 (1)
2.1 相关资料 (1)
2.2、承台混凝土的绝热温升计算 (1)
2.3 混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度 (2)
2.4承台混凝土各龄期收缩变形值计算 (2)
2.5承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差 (4)
2.6承台混凝土各龄期内外温差计算 (4)
3 冷却管的布置及混凝土的降温计算 (5)
3.1承台混凝土设置冷却管参数 (5)
3.2冷却管的降温计算 (5)
4结论及建议 (6)
4.1结论 (6)
4.2建议 (6)
大体积混凝土水化热温度计算
1工程概况
XX特大桥，其主桥主墩承台最大尺寸长、宽、高分别为42.5米、15米、5米，混凝土标号为C30，施工时最低气温为5℃。
2承台大体积混凝土的温控计算
2.1 相关资料
1、配合比及材料
承台混凝土：C：W：S：G=1：0.533：2.513：3.62：0.011
材料：每立方混凝土含海螺P.O30水泥300Kg、赣江中砂754 Kg、湖北阳新5~25mm连续级配碎石1086 Kg、深圳五山WS-PC高效减水剂3.4Kg、拌合水160 Kg。
2、气象资料
桥址区位于亚热带大陆季风性气候地区，具有四季分明，无霜区长，日照充足，水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。年平均气温17.6℃，极端最高气温为40.1℃，极端最低气温为-9.7℃。
3、混凝土拌和方式
采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。
4、《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）
5、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
2.2、承台混凝土的绝热温升计算
《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）P23
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P21
2.3 混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度
承台混凝土：
C=300Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，混凝土比热c=0.96J/ Kg℃，混凝土密度ρ=2423 Kg/m3
承台混凝土最高水化热绝热升温：
Tmax=WQ（1-e-mt）/ cρ=(300×250)×1/（0.96×2423）=32.24℃
3d的绝热温升：T（3）=32.24?（1-e-0.3*3）=19.13℃
?T
=19.13-0=19.13℃
（3）
7d的绝热温升
T（7）=32.24?（1-e-0.3*7）=28.3℃
?T
=28.3-19.13=9.17℃
（7）
2.4承台混凝土各龄期收缩变形值计算
《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）P24
?
??-=-2101.00
)()1(M M e t y t y εε····10M ?
式中：
y
ε为标准状态下的最终收缩变形值；1M 为水泥品种修正系数；2M 为水泥
细度修正系数；
3
M 为骨料修正系数；4M 为水灰比修正系数；
5
M 为水泥浆量修正系数；
6
M 为龄期修正系数；7
M 为环境温度修正系数；
8
M 为水力半径的倒数(cm -1),为构件截
面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A ；9M 为操作方法有关的修正系数；10M
为与配筋率Ea 、
Aa 、Eb 、Ab 有关的修正系数,其中Ea 、Eb 分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),Aa 、Ab 分别为钢筋和混凝土的截面积(mm 2)。
查表得：1M =1.10，2M =1. 0，
3
M =1. 0，4M =1.21，5
M =1.20，
6M =1.09（3d ），6
M =1.0（7d ），
6
M =0.93（15d ），
7
M =0.7，
8
M =1.4，9
M =1.0，
10
M =0.895，
则有：1M ?2M ?3M ?4M ?5M ?7M ?8M ?9M ?10M
=1.10?1.0?1. 0?1.21?1.20?0.7?1.4?1.0?0.895=1.401
1、3d 的收缩变形值
6
03.00
)3(401.1)1(M e y y ??-=-εε=3.24?10-4?09.1401.1)1(03
.0??--e
=0.146?10-4
2、7d 的收缩变形值
6
07.00)7(401.1)1(M e y y ??-=-εε=3.24?10-4?0.1401.1)1(07
.0??--e
=0.307?10-4
2.5承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差
《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）P25
1、3d 龄期
46.1100.1/)10146.0(/)3(54)3(=??==--αεy y T ℃
2、7d 龄期
07.3100.1/)10307.0(/)7(54)7(=??==--αεy y T ℃
2.6承台混凝土各龄期内外温差计算
假设入模温度：T 0=10℃，施工时环境温度：T h =5℃ 1、3d 龄期
T ?= T 0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3?19.13+1.46-5=19.21℃ 2、7d 龄期
T ?= T 0+2/3T(t)+Ty(t)- T h =10+2/3?28.3+3.07-5=26.94℃ 计算折减系数，根据试验资料可取2/3
由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为26.94℃，大于《大体积混凝土施工规范》（GB 50496-2009）P7中关于大体积混凝土温度内外温差为25℃的规定。若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。
3 冷却管的布置及混凝土的降温计算
3.1承台混凝土设置冷却管参数
1、水的特性参数：
水的比热：c 水=4.2?103J/ Kg ℃；水的密度 ρ水=1.0?103 Kg/m3；冷却管的直径：D=5cm 2、承台混凝土冷却管的布置形式
承台混凝土埋设冷却管，上下左右冷却管相临间距为1米。其中40#承台按上下左右1米布置，共计4层。分别设置4个进出水口。
3、主桥承台混凝土体积（除去冷却管后） 40#承台混凝土：
体积V=42.5?15?5-3.14?(0.05/2)2?4?40.5?10.5=3187.5-3.5=3184 m3 3.2冷却管的降温计算
砼
砼砼水
水水水c V c T t Q T ???????=
ρρ
式中：水
Q —冷却管中水的流量，
t —冷却管通水时间
水
ρ—水的密度
水T ?—进出水口处的温差20℃
水c —水的比热 砼
V —混凝土的体积 砼
ρ—混凝土的密度
砼
c —混凝土的比热
1、3d 龄期
冷却管通水时间：持续通水（按t=1d 计算），出水管和进水管的温差：T ?=20℃ XX 特大桥承台混凝土：
7
.2960
24233184102.420100.112410c c t 33砼砼砼水水水水=?????????=???????=ρρV T Q T ℃
2、7d 龄期
冷却管通水时间：持续通水（按t=3d 计算），出水管和进水管的温差：T ?=20℃ XX 特大桥40#承台混凝土：
17
.8960
24233184102.420100.132410c c t 3
3砼砼砼水水水水=?????????=???????=ρρV T Q T ℃
（5）、预埋冷却管后各龄期承台混凝土内外温差值： XX 特大桥40#承台混凝土： 1、3d 龄期
=?T 19.21-2.7/2=17.86℃ （安全系数为2.0） 2、7d 龄期
=?T 26.94-8.17/2=22.86℃ （安全系数为2.0）
4结论及建议
4.1结论
承台大体积混凝土在浇注过程中，由于混凝土在结硬过程中内部产生大量的热量使其内部温度升高，当内外温度相差过大时就容易出现温度裂缝，若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。计算表明：混凝土中埋设冷却管后内外温差均小于25℃，满足《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666-2011）P60中的规定。 4.2建议
1、浇注混凝土避免阳光直晒，一般选择在傍晚开始直至第二天十点以前。对粗骨
料进行喷水和护盖，施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚。
2、承台混凝土冷却管按间隔一米埋设，上下左右冷却管相临间距严格控制在1米以内，严格观察入水口和出水口的水温差，根据水温差，及时调整泵水速度。水温差大时，提高水速；水温差小时，降低水速。通过冷却排水，带走混凝土体内的热量，本计算方案表明，此方法使大体积混凝土体内的温度降低3-4℃。
3、浇注混凝土时，采用分层浇注，控制混凝土在浇注过程中均匀上升，避免混凝土拌和物局部堆积过大，混凝土的分层厚度控制在20-30cm。
4、浇注混凝土后，搭设遮阳布棚，避免阳光爆晒混凝土表面。混凝土表面用土工布覆盖保湿保温，要十分注意洒水养生，使混凝土缓慢降温，缓慢干燥，减少混凝土内外温差。
5、浇注混凝土后，每2小时测量混凝土表面的温度和冷却管的出水温度，及时调整养护措施。