混凝土水化热温度计算
混凝土水化热温度计算
混凝土水化热温度计算混凝土在水化过程中会释放热量，这种热量被称为水化热。
混凝土水化热的产生会引起温度升高，这对混凝土构件的施工和性能产生一定的影响。
因此，对混凝土水化热的温度进行准确计算和监测，并采取相应的措施进行控制，是保证混凝土施工质量和使用寿命的重要因素之一第一步，确定混凝土的配合比。
混凝土的配合比直接影响着水化反应的强度和速度，从而达到热量的释放情况。
一般来说，水灰比越小，混凝土的水化反应速度越慢，反之亦然。
因此，在计算混凝土水化热的温度时，首先需要准确确定混凝土的配合比。
第二步，确定混凝土水化反应的速率函数。
混凝土水化过程是一个复杂的化学反应过程，热量的产生与时间有关。
一般来说，混凝土的水化反应速率可以用Arrhenius公式表示：R = Aexp(-E/RT)，其中R表示反应速率，A是一个与混凝土配合比、温度等因素有关的常数，E是活化能，可以通过实验或经验值确定，T是绝对温度。
第三步，建立混凝土的水化热温度计算模型。
根据混凝土水化过程的速率函数和热传导等规律，可以建立混凝土的水化热温度计算模型，通过计算模型可以预测混凝土的水化热温度变化情况。
在建立计算模型时，需要考虑诸如热传导、辐射、对流等因素，以及混凝土材料的热物理性质等参数。
第四步，进行温度计算。
根据所建立的水化热温度计算模型，采用数值计算方法进行温度计算。
一般来说，可以采用有限元法或差分法等方法进行计算。
在混凝土水化热温度计算过程中1.温度计算的准确性和精度。
混凝土水化过程是一个复杂的非线性过程，涉及到多个因素的相互作用，因此，温度计算的准确性和精度是一个重要的问题。
为了提高计算的准确性和精度，可以采用实验数据进行验证和修正。
2.温度计算的时间和空间尺度。
混凝土的水化反应过程通常需要数天到数周的时间，而混凝土施工现场通常需要在数小时内完成。
因此，温度计算的时间尺度和空间尺度是需要考虑的重要因素。
可以通过合理的假设和适当的简化，使得温度计算与实际施工相对应。
混凝土水化热计算公式
混凝土水化热计算公式混凝土水化热是指水泥在与水反应时释放的热量，是影响混凝土温度发展的重要因素之一、准确计算混凝土水化热可以帮助工程师了解混凝土的温度变化规律，从而做好温控措施，确保混凝土的质量和性能。
下面介绍一种常用的混凝土水化热计算公式。
Q=k*W*T其中，Q表示混凝土水化热（单位：焦耳），k表示水化热释放系数（单位：焦耳/克），W表示混凝土中水化反应所消耗的水的总重量（单位：克），T表示混凝土中水化反应的总时间（单位：秒）。
这是一种简化的计算公式，通过乘法关系将混凝土水化热与水化反应所消耗的水量和时间相关联。
公式中的水化热释放系数k是一个常数，是根据混凝土的配合比和水胶比等参数经验确定的。
混凝土中水化反应所消耗的水的总重量W是指混凝土中用于水化反应的水的总质量。
这包括混凝土配合比中的用水量以及骨料和水化反应产生的水。
对于不同的混凝土配合比和成分，W的计算方式也有所不同。
混凝土中水化反应的总时间T是指从混凝土开始搅拌到水化反应结束的总时间，通常以秒为单位。
混凝土水化热计算公式的具体应用需要根据具体的工程情况和实验数据进行调整和修正。
同时，由于混凝土的水化热释放还受到外界环境温度、混凝土体积和形状等因素的影响，所以上述计算公式只是一种近似估算方法，实际应用中还需要结合实测数据进行修正和验证。
在实际工程中，混凝土水化热的计算和控制对于保证混凝土的质量和性能至关重要。
过高的水化热可能导致混凝土内部裂缝和变形，从而影响结构的稳定性和使用寿命。
因此，在设计混凝土配合比和施工过程中，合理计算和控制混凝土水化热，采取适当的温度控制措施，是确保混凝土结构工程质量和安全的重要手段。
大体积混凝土温度计算公式
厚度
（m）
龄期⑴
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
1.0
0.36
0.29
0பைடு நூலகம்17
0.09
0.05
0.03
0.01
1.25
0.42
0.31
0.19
0.11
0.07
0.04
0.03
1.5
0.49
0.46
0.38
0.29
0.21
0.15
0.12
0.08
0.05
0.04
2.5
0.65
0.62
0.57
0.48
0.38
0.29
0.23
0.19
0.16
0.15
3.00
0.68
0.67
0.63
0.57
0.45
0.36
0.30
0.25
0.21
0.19
4.00
0.74
0.73
0.72
0.65
0.55
0.46
0.37
0.30
0.25
0.24
t——混凝土的龄期(d)
m----系数，随浇筑温度改变，见下表
浇筑温度(C)
5
10
15
20
25
30
m(l/d)
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
2、混凝土中心温度计算
Ti（t）=Tj+ Th•e⑴
式中Ti（t）----t龄期混凝土中心温度（C）
大体积混凝土温度计算公式
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。
造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。
处于完全自由状态下的混凝土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力。
当混凝土处在地基等约束条件下时，内部就会产生拉应力，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。
混凝土中水泥水化用水大约只占水泥重量的20%，在混凝土浇筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸发将使混凝上体积缩小。
混凝土干缩率大致在(2-10) x 10-4范围内，这种干缩是由表及里的一个相当长的过程，大约需要4个月才能基本稳定下来。
干缩在一定条件下又是个可逆过程，产生干缩后的混凝土再处于水饱和状态，混凝土还可有一定的膨胀回复。
值得注意的是早期潮湿养护对混凝土的后期收缩并无明显影响，大体积混凝土的保湿养护只是为了推迟干缩的发生，有利于表层混凝土强度的增长，以及发挥微膨胀剂的补偿收缩作用。
大体积混凝土浇筑凝结后，温度迅速上升，通常经3 d--5d达到峰值，然后开始缓慢降温。
温度变化产生体积胀缩，线胀缩值符合△L=Lo•a•△T的规律，这里线胀缩值数取1 x 10-5(1/ 0C)。
因为混凝土的特点是抗压强度高而抗拉强度低，而且混凝土弹性模量较低，所以升温时体积膨胀一般不会对混凝土产生有害影响。
但在降温时其降温收缩与干燥收缩叠加在一起时，处于约束条件下的混凝土常常会产生裂缝，起初的细微裂缝会引起应力集中，裂缝可逐渐加宽加长，最终破坏混凝上的结构性、抗渗性和耐久性。
混凝土降温值=温度+水化热温升值－环境温度。
其中温升值的影响因素主要有水泥品种和用量、用水量、大体积混凝土的散热条件(主要包括浇筑方法、混凝土厚度、混凝土各表面的能力和其它降温措施)等。
为尽量发挥混凝土松弛对应力的抵消作用，同时避免在混凝土硬化初期骤然产生过大的应力，应该减慢降温速度。
一般规定，混凝土内外温差不大于25℃，降温速度不大于1.5 0C/ d。
该工程大体积混凝土的特点是：1)基础厚1 .2 m ；2)基础做了SBS防水；3)混凝土一次浇筑3 800 m3；4)混凝土强度等级C40。
大体积混凝土温度计算
10-7-2-1 大体积混凝土温度计算公式1．最大绝热温升（二式取其一） （1） T h =（m +k • F） Q/c • p （2）T h=m c • Q/c • P （1—e -mt）（10-43）式中T h ——混凝土最大绝热温升（℃）；m c ——混凝土中水泥（包括膨胀剂）用量（kg/m 3）； F ——混凝土活性掺合料用量（kg/m3）； K ——掺合料折减系数。
粉煤灰取0.25〜0.30； Q ——水泥28d 水化热（kJ/kg ）查表10-81；不同品种、强度等级水泥的水化热 表10-81水泥品种 水泥强度等级 水化热Q (kJ/kg)3d 7d28d 硅酸盐水泥42.5 314 354 375 32.5 250 271 334矿渣水泥32.5180256334c ——混凝土比热、取 0.97 [kJ/ （kg-K ）]； p ——混凝土密度、取2400 （kg/m 3）；e ——为常数，取2.718； t ——混凝土的龄期（d ）； m ——系数、随浇筑温度改变。
查表10-82。
系数m 表10-82浇筑温度（℃）5 10 15 20 25 30 m (l/d)0.295 0.318 0.3400.362 0.384 0.4062．混凝土中心计算温度1.250.42 0.31 0.19 0.11 0.07 0.04 0.03T1(t)=T+T h • q(t)式中T 1⑴一一t 龄期混凝土中心计算温度（℃）；T j ——混凝土浇筑温度（℃）； &⑴一一t 龄期降温系数、查表10-83。
降温系数& 表10-83浇筑层厚度龄期t （d ）（m ）3691215181.00.36 0.29 0.17 0.09 0.05 0.03 210.012427301.50 0.49 0.46 0.38 0.29 0.21 0.15 0.12 0.08 0.05 0.042.50 0.65 0.62 0.57 0.48 0.38 0.29 0.23 0.19 0.16 0.153.00 0.68 0.67 0.63 0.57 0.45 0.36 0.30 0.25 0.21 0.194.00 0.74 0.73 0.72 0.65 0.55 0.46 0.37 0.30 0.25 0.243.混凝土表层（表面下50〜100mm处）温度1）保温材料厚度（或蓄水养护深度）6 =0.5h • A（T2—T ） K b//（T —T2）（io-45）式中6 ——保温材料厚度（m）；A x——所选保温材料导热系数［W/ （m・K）］查表10-84；几种保温材料导热系数表10-84材料名称密度（kg/m3）导热系数人［W/ （m ・材料名称密度（kg/m3）导热系数人［W/ （m ・建筑钢材7800 58 矿棉、岩棉110~200 0.031~0.06 钢筋混凝土2400 2.33 沥青矿棉毡100~160 0.033~0.052 水0.58 泡沫塑料20~50 0.035~0.047 木模板500~700 0.23 膨胀珍珠岩40~300 0.019~0.065 木屑0.17 油毡0.05草袋150 0.14 膨胀聚苯板15~25 0.042沥青蛭石板350~400 0.081~0.105 空气0.03膨胀蛭石80~200 0.047~0.07 泡沫混凝土0.10 T2——混凝土表面温度（℃）；T q——施工期大气平均温度（℃）；A——混凝土导热系数，取2.33W/ （m-K）；T max——计算得混凝土最高温度（℃）；计算时可取T2 —T =15~20℃T m =T2 = 20~25℃K b——传热系数修正值，取1.3~2.0,查表10-85。
水化热计算
××LNG承台混凝土热工计算(承台数据参考自粤东LNG)承台混凝土配合比表1原材料配料方式水水泥P·O42.5R细骨料粗骨料外加剂I外加剂II掺合料粉煤灰掺合料矿粉材料用量(kg/m3)150 245 713 1027 4.85 / 95 145配料比（质量比）0.61 1.00 2.91 4.19 2.0% / 0.39 0.591．最大绝热温升T t＝W·Q/c·ρ（1－e-mt）式中T t——混凝土最大绝热温升（℃）；W——混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）；Q——胶凝材料水化热总量（kJ/kg）；c——混凝土比热，一般为0.92～1.0［kJ/（kg·K）］；ρ——混凝土密度，2400～2500（kg/m3）；e——为常数，取2.718；t——混凝土的龄期（d）；m——系数、随浇筑温度改变。
查下表。
系数m 表2浇筑温度（℃） 5 10 15 20 25 30 m（l/d）0.295 0.318 0.340 0.362 0.384 0.406其中，胶凝材料水化热总量Q在无试验数据时，可考虑根据下述公式进行计算：Q = k·Q0Q——胶凝材料水化热总量（kJ/kg）；Q0——水泥水化热总量（kJ/kg），取375 kJ/kg；k——不同产量掺合料水化热调整系数，见下表。
不同掺量掺合料水化热调整系数表3掺量* 0 10% 20% 30% 40% 粉煤灰（k1） 1 0.96 0.95 0.93 0.82 矿渣粉（k2） 1 1 0.93 0.92 0.84*表中掺量为掺合料占总胶凝材料用量的百分比。
当现场采用粉煤灰与矿粉双掺时，k值按照下式计算：k = k1 + k2– 1k1——粉煤灰掺量对应系数；k2——矿粉掺量对应系数。
最大绝热温升计算结果如下表t(d) 3 7 9 14 18 21 28 T t(℃) 48.4 64.7 66.9 68.4 68.6 68.7 68.72．混凝土中心计算温度T1（t）＝T j＋T t·ξ（t）式中T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度（℃）；T j——混凝土浇筑温度（℃），取35℃；ξ（t）——t龄期降温系数、查下表。
混凝土水化热计算
℃
H=h+2h’= 2.62
h’=k*λ/β＝ 0.31
△T= Tmax-Tq= 28.3
℃
Tbmax--混凝土表面最高温度（℃）
Tq--大气的平均温度 18
H－一混凝土的计算厚度 2.62
h’--混凝土的虚厚度 0.31
h--混凝土的实际厚度 2
ΔT－－混凝土中心温度与外界气温之差的最大值 28.3
λ--混凝土的导热系数，此处可取 2.33
K--计算折减系数，根据试验资料可取 0.666
β--混凝土模板及保温层的传热系数（W/m*m•K），取 5
混凝土内表温度差：△Tc= Tmax-Tbmax= 20.0
<25℃
混凝土表面温度和大气的
温差：
△Td= Tbmax-Tq= 8.3
<25℃
所以，混凝土表面可以满足防裂要求
Th =mc*Q/(c*p)+mf/50 = 不同龄期混凝土的绝热温 升可按下式计算：
39.1
Tt=Th(1-e-mt) 式中：Tt：t龄期时混凝 土的绝热温升（℃）
Tn：混凝土最终绝热温升 （℃）
M:随水泥品种及浇筑温度而异，取m＝ 0.318
T：龄期
mf：掺和料用量，mf= 167
Q：单位水泥水化热，Q=
Tmax:混凝土内部最高温 度（℃）
Tj：混凝土浇筑温度，根 据天气条件下底板混凝土 施工实测平均结果，假定 为15℃
Tt：t龄期时的绝热温升
δ：降温系数，取0.36 按照混凝土最终绝热温升 39.0℃代入 Tmax=15+39*0.36=29.0 ℃
混凝土拌和温度计算表
材料名称
重量m(Kg)
比热c(KJ/Kg.℃)
混凝土水化热温度计算
附录1混凝土水化热温度计算混凝土配合比（Kg）实际采用的原材料情况如下：水泥为旋窑生产的普通42.5水泥，总水化热为Q0=461kJ/kg，入罐温度为50℃。
UEA膨胀剂入罐温度为40℃。
粉煤灰入罐温度为40℃。
细骨料为细度模数大于2.3的中砂，含水量为5%，入罐温度为12℃。
粗骨料为5-31.5mm的连续级配碎石，含水量为0.5%，入罐温度为12℃。
水为地下水，入罐温度为4℃。
考虑骨料含水量以后，混凝土原材料的实际用量见下表。
混凝土密度ρ=320+34+76+8.0+143+747+1030=2358kg/m3温度计算步骤如下：根据DB33/T1024-2005 计算每方混凝土中水泥折算用量W h1．W h=W c + kW f =320+34+76×0.2=369.2kg2. 计算混凝土出机器温度T0，按下表进行合计：2725.5 41617.2 T0 =41617.2 / 2725.5=15.3℃3.计算混凝土浇筑温度T j :运算、浇筑时日平均气温约为Ta=14℃,取Tj=T0 =15.3℃4.计算混凝土最大绝热温升值T r ,取混凝土的比热c=0.096kj/(kg.k): Tr=W h Q0 / cρ=(369.2×461)/(0.96×2358)=75.2℃5.计算4.8m厚承台混凝土内部最高温度Tmax，对4.8m厚、浇筑温度为15.3℃的混凝土，可取ζ=0.65进行计算：Tmax =Tj+Tr=15.3+0.65×75.2=64.2℃6.计算4.8m厚承台底板混凝土保温养护材料厚度δ:养护时最低气温约为Ta=8℃，允许最大的表面温度Tb=64.2 –25=39.2℃,采用塑料薄膜和草袋进行保湿保温不透风养护，导热系数λ=0.14W/(m.K)，传热修正系数α=1.3,ζ=0.5hλλ(Tb-Ta)×α/ (λc(Tmax – Tb))=0.5×4.8×0.14×(39.2 – 8)×1.3 / (2.3×25) = 0.237（m）每层草袋厚约3cm，需8层草袋，数量太多，改为塑料薄膜和纤维毛毯，导热系数λ0.05W/(m.k),传热修正系数α=1.3δ= 0.5×4.8×0.05×(39.2 – 8)×1.3 / (2.3×25) = 0.085m实际施工时，承台最厚的部位采用两层塑料薄膜和两层纤维毛毯的保温保湿养护方案。
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附录五
混凝土水化热温度计算
混凝土配合比（Kg）
实际采用的原材料情况如下：
水泥为枣庄生产的普通42.5水泥，总水化热为Q0=461kJ/kg，入罐温度为50℃。
粉煤灰入罐温度为40℃。
矿粉入罐温度为40℃。
细骨料为细度模数大于2.3的中砂，含水量为5%，入罐温度为12℃。
粗骨料为5-31.5mm的连续级配碎石，含水量为0.5%，入罐温度为12℃。
水为地下水，入罐温度为4℃。
考虑骨料含水量以后，混凝土原材料的实际用量见下表。
混凝土密度ρ=320+34+38+7.7+153+832+1000=2376.7kg/m3
温度计算步骤如下：
1、计算每方混凝土中水泥折算用量W h
W h=W c + kW f =312+35+38=385kg
2. 计算混凝土出机器温度T0，按下表进行
合计：2776.5 40384.4 T0 =40384.4 /2776.5=14.55℃
3.计算混凝土浇筑温度T j :
运算、浇筑时日平均气温约为Ta=18℃,参考T0 =14.55℃，
取Tj=18℃
4.计算混凝土最大绝热温升值T r ,取混凝土的比热c=0.96kj/(kg.k):
Tr=W h Q0 / cρ=(385×461)/(0.96×2376.7)=77.8℃
5.计算1m厚承台混凝土内部最高温度Tmax，对1m厚、浇筑温度为15.3℃的混凝土，可取ζ=0.65进行计算：
Tmax =Tj+Tr=18+0.65×77.8=68.6℃
6.计算1m厚承台底板混凝土保温养护材料厚度δ:
养护时最低气温约为Ta=18℃，允许最大的表面温度Tb=68.6 –25=43℃,采用塑料薄膜和草袋进行保湿保温不透风养护，导热系数λ=0.14W/(m.K)，传热修正系数α=1.3,
δ=0.5hλ(Tb-Ta)×α/ (λc(Tmax – Tb))
=0.5×1×0.14×(43 – 18)×1.3 / (2.3×25) = 0.0395（m）
即3.4mm。
每层草帘厚约2cm，需一层薄膜加1层草帘即可满足保湿保温需求，也可改为塑料薄膜和纤维毛毯，导热系数
λ0.05W/(m.k),传热修正系数α=1.3
δ= 0.5×1×0.05×(43 –18)×1.3 / (2.3×25) = 0.014m（1.4mm）
实际施工时，筏板可采用一层塑料薄膜和一层纤维毛毯的保温保湿养护方案。
经过上述计算得知，现场采用覆盖一层地膜后再选用一层草帘或一层棉毡即可保证混凝土的保温工作，满足混凝土的内外温差不超过25℃温差要求，计算结论：采用覆盖保温即可满足温度控制，不需要采用暗敷设冷凝管降温措施。