实用法计算大体积混凝土内部温度.docxVIP

3.5实用计算法浇筑块内部温度3.5.1单向散热浇筑块最高温度计算由于热传导微分方程和边界条件都是线性相关的，因此可以利用叠加原理，将浇筑块复杂的散热过程分解为图3-3的四个单元求解。图3-3 混凝土块温度计算示意图（1）下层混凝土通过上层混凝土的向顶面散热下层混凝土在初始均匀温度Tu时，通过上层新浇混凝土向顶面散热并残存一部分热量于新浇混凝土中，引起新浇混凝土温度升高，其平均温度残留比为： （3-12） 式中混凝土导温系数，/d； 计算时间，d； 混凝土浇筑层厚度，m。（2）上层混凝土向下层混凝土和顶面散热上层新浇混凝土固定热源Tp-Ts(混凝土浇筑温度与混凝土表面温度之差）向空气和老混凝土传热的残留比为： （3-13）（3）混凝土水化热向下层和顶面散热混凝土水化热向顶面空气和下层老混凝土散发后引起新浇混凝土温度上升值Tr，可采用时差法计算，即将每个单位时段的混凝土绝热温升值的增量视为常量，与满足边界条件下的相应散热残留比中的中值相乘，然后将各时段的积叠加求和，即为该时段水化热温升Tr，具体计算过程详见表3-5。表3- 时差法计算Tr时段时间绝热温升绝热温升增量F0E2温度计算时段1时段2时段31E2122E2233E23Tr注：表中E2根据F0值由式（3-13）计算。（4）混凝土浇筑块平均温度计算 无初期通水冷却时混凝土浇筑块早期平均温度计算式为：Tm=（TuTs）E1+（TpTs）E2+ Tr+Ts （3-14）在短间歇均匀上升情况下，可简化计算，令TuTm，得计算式为： (3-15)式中Tm混凝土浇筑块平均温度，；Tp混凝土浇筑温度，；Tr混凝土水化热温升，采用时差法计算，；E1新浇混凝土接受老混凝土固定热源作用并向顶面散热的残留比，可由式（3-12）求得，或由图3-4查得；E2新浇混凝土固定热源向空气和老混凝土传热的残留比，可由式（3-13）求得，或由图3-5查得；Ts混凝土表面温度，TsTa+T，； Ta气温，；T混凝土表面温度高于气温的差值，当气温为常温时，可用有热源半无限体公式作近似解，即利用式（3-16）及式（3-17）求出不同与T的对应关系，再根据确定的通过内插法求得所需T。也可根据实测资料，近似取T25（混凝土标号较低时取小值）；当顶部盖一层草袋或其他相当的保温材料时，T10；当顶面流水养护时，Ts（Ta+ Tw）/2。 （3-16） （3-17）X时间为时，表面散热影响半无限体距表面以下的深度，m；时刻混凝土水化热温升，按实测胶凝材料水化热归纳计算式计算，。图3-4新混凝土接受老混凝土固定热源作用向顶面散热 的残留比1曲线图3-5新混凝土固定热源向空气和老混凝土传热的残留比2曲线 有初期通水冷却时，需要计入通水冷却散热浇筑层平均温度，计算式为： （3-18）式中Tw冷却水管进水口处水温，； X水管散热残留比，X，见图3-6。或由式（3-19）求得： （3-19） 时X也可用下式计算： （3-20）式中 水的比热，kJ/（kg）； 水的密度，kg/m3 单根水管通水流量，m3/h； L单根水管长度，m； D通水冷却等效圆直径，一般可用式（3-21）计算。 (3-21) 式中 S1、S2分别为冷却水管水平及竖直间距，m。图3-6是在的条件下给出的，当时，可用混凝土等效导温系数代替计算： （3-22）式中 b通水冷却等效圆半径，m； C冷却水管半径，m。也可用近似公式（3-23）直径计算等效导温系数。 （3-23）式（3-14）及式（3-18）即为实用计算法基本计算公式，用该公式可计算混凝土浇筑后间歇期内浇筑块平均温度过程，出现的最高温度一般为浇筑块早期最高温度。对于短间歇连续均匀浇筑上升浇筑块，用实用法计算浇筑块早期最高温度时精度较高，但对于基岩面上浇筑层或间歇时间较长或初期通水冷却时间较长的浇筑块，采用实用法计算早期温度时精度相对稍低，一般偏高1左右；采用制冷水进行初期通水冷却时反映的冷却效果一般为2左右，比实际效果低12左右。图3-6 水管冷却混凝土圆柱体平均温度散热残留比X曲线用实用计算法可快速计算某一配合比混凝土不同浇筑温度下气温与浇筑块混凝土最高温度对应关系，将其绘成曲线，即可根据设计允许最高温度求出相应要求的混凝土浇筑温度。【算例】 混凝土浇筑层厚为1.5m，外界平均气温为28.0，平均水温为25，混凝土导温系数为0.003704m2/h，比热为0.97kJ/（kg），密度为24.5kg/m3,胶材用量为194kg/m3，水泥用量131 kg/m3，混凝土绝热温升，混凝土浇筑温度为12，无初期通水冷却，求浇筑块早期最高温度。【解】混凝土表面温度，Ts=（28.0+25）/2=26.5，Tr及Tm计算结果见表3-6，浇筑块平均最高温度为31.53，出现在第5天。表3-6 浇筑块水化热温升及平均温度计算时段FoT（）T（）E1E2混凝土温度（）1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d10.0408.398.390.120.6515.464.333.442.942.352.101.721.551.341.2420.07915.146.740.1660.5164.393.482.762.361.891.691.381.251.0830.11918.042.900.1850.411.891.501.191.010.810.720.590.5440.15819.651.610.210.351.050.830.660.560.450.400.3350.19820.671.030.2250.280.670.530.420.360.290.2660.23721.380.710.2350.250.460.370.290.250.2070.27721.910.520.240.2050.340.270.210.1880.31622.310.400.2420.1850.260.210.1690.35622.620.320.2430.160.210.16100.39522