冬期施工混凝土施工及热工计算

冬期施工混凝土热工计算

一、冬期施工混凝土的概念

1、混凝土冬期施工的定义

根据中华人民共和国行业标准《建筑工程冬季施工规程》JGJ104—2011施工技术规范规定，冬期施工的概念是：当环境昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时、21时室外气温的平均值）连续5天低于5℃，此时的施工叫冬期施工。冬期施工必须严格按照混凝土冬期施工技术措施执行。 2、混凝土冬期冻害原因分析

冬期施工时，气温低，水泥水化作用减弱，新浇混凝土强度增长明显减缓，当气温降到0℃以下时，水泥水化作用基本停止，混凝土强度增长基本停止。新浇混凝土中的水分为水化水与游离水两部分，混凝土强度的增长取决于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用和游离水的蒸发。因此，混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化，特别是气温降至混凝土冰点温度（新浇混凝土冰点温度为 -0.3℃～-1.5℃）以下时，混凝土中游离水开始冻结，气温降至-4℃时，水化水开始冻结，水化作用停止，冻结后的水体积膨胀约8%～9%，在混凝土内部形成强大的冰胀应力，导致强度尚低的混凝土内部产生微裂缝，同时降低了水泥与砂石及钢筋间的粘结力，导致结构强度和耐久性降低。新浇混凝土在养护初期遭受冻害，当气温恢复到正常温度后，即使正温养护到一定的龄期，也不能达到其设计强度。研究表明，塑性混凝土终凝前（浇后3～6h）遭受冻结，开冻后后期强度要损失50%以上，凝结后2～3天遭冻，强度损失15%～20%.混凝土遭受冻结的危害程度还与冻结前混凝土的强度、水灰比、水泥标号、养护温度等有关。

二、冬期施工混凝土热工计算示例

混凝土配合比

材料名称 水泥 粉煤灰 砂 石子 外加剂 水 重量比 1 0.15 1.76 2.64 0.037 0.44 每立方用量 400

60

704

1056

14.95

175

1、计算混凝土的拌和温度

①公式：

②各参数比例及含义：

参数符号

数量

含义

T 0 22.16 混凝土拌和温度（℃）

m w 175 水用量（Kg ） m ce 400 水泥用量（Kg ） m sa 704 砂子用量（Kg ） m g 1056 石子用量（Kg ） T w 60 水的温度（℃） T ce 5 水泥的温度（℃） T sa 30 砂子的温度（℃） T g 5 石子的温度（℃） w sa 4 砂子的含水率（％） w g 3 石子的含水率（％） C 1 4.2 水的比热容（KJ/Kg ·K ） C 2

冰的融解热（KJ/Kg ）

()()()()()

[]

g sa ce w g g sa sa g g g sa sa sa g g sa sa w w g g sa sa ce ce m m m m m w m w c T m w T m w c m w m w m T T m T m T m T +++÷⎥⎥

⎦⎤

⎢⎢⎣⎡+-++--+++=9.02.42.492.0210

③混凝土拌和温度计算：

2、混凝土拌和物出机温度

① 公式：

T 1 ＝T 0 - 0.16（T 0-T i ）

② 各符号数量及含义：

参数符号

数量

含义

T 0 22.16 混凝土拌和温度（℃） T 1 17.81 混凝土拌和物出机温度（℃） T i

-5

搅拌机棚内温度（℃）

③混凝土拌和物出机温度计算：

T 1 ＝T 0 - 0.16（T 0-T i ） ＝ 17.81286988 ℃

3、混凝土拌和物经运输到浇筑时温度

① 公式：

T 2 ＝ T 1 -（αt1＋0.032 n ）（T 1-T a ） ② 各符号数量及含义： 参数符号 数量

含义

T 1

17.81

混凝土拌和物出机温度（℃）

T 2 15.88 砼拌和物运输到浇筑时的温度(℃) t 1 0.083 砼拌和物自运输到浇筑时的时间(h) n 2 砼拌和物运转次数

T a

-5 砼拌和物运输时环境温度(℃) αt1

0.25

温度损失系数（1/h ）

αt1

砼搅拌车运输 α＝0.25 开敞式大型自卸汽车α＝0.2 开敞式小型自卸汽车α＝0.3 封闭式自卸汽车 α＝0.1 手推车 α＝0.5

()()()()()[]158.229.02.42.492.02

1

0=+++÷⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢

⎣⎡+-++--+++=g

sa

ce

w

g

g

sa

sa

g g g

sa sa sa

g g sa

sa

w

w

g

g sa sa ce ce m m m m m w

m w c T m w T m w c m w m

w m T T m T m T m T

③混凝土拌和物经运输到浇筑时温度计算：

T 2 ＝ T 1 —（αt1＋0.032 n ）（T 1—T a ）

＝15.88 ℃

4、混凝土浇筑成型完成时的温度

① 公式：

② 各符号数量及含义：

参数符号

数量

含义

T 2

15.88

砼拌和物运输到浇筑时的温度(℃)

T 3 14.22 砼浇筑成型完成时的温度() C c 1 砼的比热容（KJ/Kg ·K ） C f 0.48 模板的比热容（KJ/Kg ·K ） C s 0.48 钢筋的比热容（KJ/Kg ·K ） m c 2550 每立方砼的重量（Kg ） m f 306 每立方砼接触的模板重量（Kg ） m s 153 每立方砼接触的钢筋重量（Kg ） T f -5 模板温度，未预热时为环境温度℃ T s -5

钢筋温度，未预热时为环境温度℃

③混凝土浇筑成型完成时的温度计算：

5、结论

T 3>5℃，砼初始养护温度满足要求。

6、 砼组成材料加热温度要求

在环境温度达到-5 ℃的情况下，砼组成材料加热温度要求：

①水加热温度到

60

℃；

②砂子加热温度到 30 ℃；

③石子加热温度到

5

℃。

C

m C m C m C T m C T m C T m C T s s f f c c s

s s f f f c c ︒=++++= 22.1423

s

s f f c c s

s s f f f c c m C m C m C T m C T m C T m C T ++++=

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