水化热控制计算

一、混凝土浇筑前最大温度应力计算在大体积混凝土浇筑前，根据施工拟采取的防裂措施和已知施工条件，计算混凝土的水泥水化热绝热温升值、各龄期收缩变形量、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估量可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制预防裂缝的出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整混凝土的浇筑温度、降低水化热温升值，降低内外温差、改善施工操作工艺和混凝土性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算，直至计算的应力在允许范围以内为止。1、 混凝土的绝热温升承台混凝土内部因水泥水化热引起的绝热温升值可按下式计算：T=mQ(1-e-mt) (1)(t) cp式中：T(t)—混凝土浇完一段时间t,混凝土的绝热温升值(°C)m一每立方米混凝土中的水泥用量(Kg/m3),取430Kg/m3cQ—水泥水化热总量(J/Kg)c—混凝土的比热，一般为0.92〜1.0(J/Kg・K),取0.96J/Kg・KY一混凝土的质量密度。取2400Kg/m3m—与水泥品种、浇筑温度等有关的系数,一般取0.2〜0.4。取0.3t—混凝土龄期(d)e—常数，为2.718计算得：最大绝热温升值Tmax=62.6°CT=37.1T=54.9T=62.6(3) (7) (28)2、 各龄期混凝土收缩变形量各龄期混凝土的收缩变形值8随许多具体条件和因素的差异而变化，一般y(t)可按下列指数函数表达式计算：8 =80(1-e-0.01t)xMxMMy(t) y 1 2 n式中：8—各龄期混凝土的收缩相对变形值y(t)80—标准状态下的最终收缩值(即极限收缩值)，取3.24X10-4yM「M2>-Mn、考虑各种非标准条件的修正系数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、混凝土收缩当量温差混凝土的收缩变形换成当量温差按下式计算：£T—y(t)y(t) a式中：T—各龄期(d)混凝土收缩当量温差，°Cy(t)a—混凝土的线膨胀系数，取1.0X10-5T=1.7T=3.9T=14y(3) y(7) y(28)4混凝土的弹性模量各龄期混凝土的弹性模量按下式计算：E二E(1-e-0.091)(t) c式中：E—混凝土的最终弹性模量，MPacE—混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量，MPa(t)E=0.75X104 E=1.47X104 E=2.9X104(3) (7) (28)5、 最大综合温差计算混凝土最大综合温差按下式进行计算：AT=T+-T+T-T03(t) y(t) h式中：T—混凝土的入模温度，30C；0T—混凝土浇筑后达到稳定时的温度，一般根据历年气象资料取当年的平均气h温，取-5C；AT=60.7C6、 最大温度收缩应力计算

E・a・ATc=一―t) •S•R1—u (t)式中：c—混凝土的温度应力，MPau—混凝土的泊松比，可采用0.15〜0.2，取0.17S—考虑徐变影响的松弛系数，一般取0.3〜0.5，取0.4(t)R—混凝土的外约束系数，当为岩石地基时，R=1；当为可滑动垫层时，R=0；一般地基取0.25〜0.5；取0.3c=2.77MPa>C35混凝土标准抗拉强度2.20Mpa养护期间各龄期可能产生的温度收缩应力为：c=0.35MPac=0.97MPac=2.77MPa(3) (7) (28)因此可知：承台混凝土在最大温度应力作用下可能会出现温度应力裂缝。二、混凝土内部实际最高温度计算式(1)计算的水化热温度为绝热状态下的混凝土温升值，实际大体积混凝土并非完全处于绝热状态，而是处于一定散热条件下，因此实际温升值比按绝热状态计算的偏小，一般可按下式计算：T=T+Tgmax0 (t)式中：T—混凝土内部中心最高温度，°Cmaxg—不同的浇筑块厚度，不同龄期时的降温系数混凝土的浇筑入模温度，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.吕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)混凝土内部中心最高温度为60.7°C，混凝土浇筑后达到稳定时的温度，（根据历年气象资料取当年平均气温，取30C）,则承台混凝土内外温差为30.7025C，故需采取水化热降温措施以防止表面裂缝的出现。三、混凝土表面温度控制裂缝计算大体积混凝土结构施工应使混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大气温度之差在允许范围之内（取25C）,则可控制混凝土裂缝的出现，混凝土中心温度按下式计算：(t(t)=mcQ(1-e-mt)cP混凝土表面温度按下式计算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—龄期t时，混凝土的表面温度，Cb（t）T—龄期t时，大气的平均温度，CaH一混凝土的计算厚度（m）h一混凝土的实际厚度（m）

h'—混凝土的虚厚度(m)九一混凝土的导热系数，取2.33W/m・KK—计算折减系数，可取0.6660—模板及保温层的传热系数0—空气层传热系数，可取23W/m2・Ka5—各种保温材料的厚度，mi九一各种保温材料的导热系数，W/(m・K)；iAT—龄期t时，混凝土内最高温度与外界气温之差，。C(t)0==4.7410==4.740.0010.02~~T++ 0.04 0.1423h'=0.666x233=0.334.74H=h+2h'=2+2