大体积混凝土水化热计算及冷凝管布设方案

1、大体积混凝土水化热计算及冷 凝管布设方案 附件七： 大体积混凝土水化热计算及冷凝管布设方案 根据对往年同季节气温进行统计， 本地区 9月 16日10月 15日每天高温一 般不超过 25， 10月 16日11月 15日每天高温一般不超过 15。根据本工程 施工进度计划， 49#和 54#两个机位处于 9 月 16 日10 月 15日期间进行大体积 混凝土承台施工， 50#53#机位处于 10月 16日11月 15日期间进行施工。因此， 考虑混凝土水化热环境因素时， 49#和 54#两个机位按照 25大气温度进行计算， 50#53#机位按照 15大气温度进行计算。计算时，考虑海水对流，按照海水温

2、度低于大气温度 5进行计算。 1、单位系统 质量单位： kg；力的单位： kgf ；能量单位： kcal， 1kcal=4.186kcal ，考虑 使用海水降温，使用 kcal 作为能量单位更利于计算； 长度单位：m；温度单位：； 时间单位： h。 2、混凝土参数 比重：2500kg/m3；导热系数：2.02kcal/(m.h.K) ；对流系数：19.84kcal/(.h.K) ； 比热容： 0.23kcal/(kg.K) 。 根据以往施工经验，考虑自拌 C45 混凝土现场养护条件 28 天强度等级为 50Mpa ，达到 70%强度( 31.5Ma)所需时间为 253 天， 157天。考虑采用

3、 普通硅酸盐水泥，胶凝材料根据发热量全部折合成水泥掺量为450kg/m3。 C45 混凝土在 25和 15天气环境下的强度发展曲线如下图左图和右图所示。 (备 注：图中强度单位为 kgf/ 。) 3、温度要求 （1）混凝土表里温差不得超过 25，表层温度取混凝土面以内 5cm 位置，内 部温度取混凝土内部最高温度；混凝土表层温度和环境温度差不得超过20。 降温速度不宜超过 2/d。 使用 midas 软件建立模型计算模型。为更加直观的观察混凝土部的温度应 力，建模时采用只建立 1/2 模型，但进行整体对称计算的方式。为简化计算，直 接将承台模型简化成圆柱结构。建立的模型如下图所示 使用软件进行

4、计算，混凝土在 25、 15环境下内外温度发展曲线如下图 所示。 25时，混凝土内部最高温度可达到 71，外表最高温度可以达到 36， 表里最大温差最高可达到 40，不满足规范要求 15时，混凝土内部最高温度可达到 62，外表最高温度可以达到 23， 表里最大温差最高可达到 42，不满足规范要求。 使用同样方法，也可以算出环境温度在10时内外温差也不满足规范要 求。 综上，需要在混凝土内部采取降温措施来减少混凝土的温度应力，避免混 凝土内部发生损伤，避免表面产生裂缝。 4、冷凝管布设方案 针对环境温度不同，采用不同的冷凝管布设方案，以达到经济实用的目的。 考虑通用性，两种方案冷凝管采用同种规格

5、，均为 DN32 管径的 PE-RT 地暖专 用管，使用海水进行冷却，流量为 2.5m3/h ，取海水通过冷凝管对混凝土的对流 系数为 320kcal/(.h.K) 。冷凝系统如下图所示。 方案一适用于 49#和 54#机位。冷凝管分 5 层进行布设，顶层距承台表面 45cm，层距 90cm，环距 75cm，每层使用 1 根管，设置出口和入口各一个，如 下图所示。 方案二单层布设方式与方案一相同，但层距和层数不同。层数改为 3 层， 层距离承台顶端 1m，层距为 1.5m。使用 midas 软件建立冷凝管模型如下图所示 通水时间为混凝土浇筑后 872h，分别计算两种环境温度下的水化热情况 经计

6、算， 25时浇筑后 8h 在冷凝水通入之前，混凝土内部温度最高为 38， 层温度为 32，此时开启冷凝水开始进行降温工作。 8h 时温度云图如下 通过降温， 25环境温度下混凝土温度发展曲线如下图所示，最高内部温 度为 54，发生在浇筑后 32h，最大表层温度为 35。表里最大温差为 23.5， 表层和环境最大温差为 10，满足规范要求 但浇筑 32h 后按此方案持续降温会造成降温速度过快，达到 4/d，因此在 达到 32 小时以后必须根据现场实测温度情况来降低冷凝水的流速。浇筑 32 小 时后关闭冷凝水管的温度变化曲线如下，其最高表里温差为24.5，满足规范 要求。 通过降温， 15环境温度

7、下混凝土温度发展曲线如下图所示，最高内部温 度为 33，发生在浇筑后 60h，最大表层温度为 22.5。表里最大温差为 25， 表层和环境最大温差为 7.5，降温最高速度为 1.8 /d，满足规范要求。 5、说明 （ 1）方案一仅适用于 49#和 54#两个机位，开始通水时间为浇筑后 8h，理论停 水时间为浇筑后 32h，流量均为 2.5m3/h 。 （ 2）方案二适用于 50#53#四个机位，开始通水时间为浇筑后 8h，理论停水时 间为浇筑后 72h，流量为 2.5m3/h。 （3）不管采用何种方案，均需对内部和外部温度进行掌控，根据实测温度对流 量进行调节。停水时间根据实际情况进行确定。 （4）温度探头埋设位置：垂直方向布置 3层，分别为距离顶面、底面 5cm 的位 置，和方案一第 3 层和第 4 层冷凝管之间位置（两方案均布置在该位置） ；承台 水平方向布置 5处，分别为承台圆心位置，承台 1/2R位置 1点，以及距离承台 侧面 5cm 处。布置图如下所示。 5）每隔 6h 通过调节阀门，实现水流方向变换一次 （6）冷凝水直接由潜水泵抽取海水进行，排水口同样置于海水水面以下。根据