大体积混凝土浇筑前温度控制计算

汉北河1#特大桥主桥承台砼施工温控计算书III主桥承台砼施工温控计算书III一、工程概述我标段负责施工的20、21#墩承台平面尺寸为：10.5X10.5m，高度为：4.5m，混凝土方量为：496.1m3。承台混凝土施工时间安排在07年12月至08年4月，最高温度考虑为：25°C,最低温度考虑为5°C。大体积混凝土施工前的温度控制计算，根据施工拟采用的防裂措施和已知施工条件，先计算混凝土的水泥水化热绝热升温值、各龄期收缩变形值、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，则应采取调整混凝土的入模温度、减低水化热温升值、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。此时考虑两种温度应力，都应该满足混凝土抗裂的要求：1、 混凝土内外温差引起的内力（混凝土同一时间点横向温差）；2、 混凝土温度收缩应力（不同时间点的纵向温差）。现就两种应力进行计算。二、混凝土浇筑前裂缝控制的施工计算（一） 、综合数据拟定1、 混凝土配合比混凝土设计标号为C30,其配合比为水：水泥：砂：碎石：粉煤灰：外加剂=174：330：755：1086：75：2.43,每方混凝土需330kgP.O42.5水泥，使用NF-2减水剂，每方混凝土掺加2.43kg,II级粉煤灰掺量为75kg,。2、 基本数据取定与计算水泥水化热：Q=377J/kg；混凝土比热：C=0.96J/kg•K；混凝土质量密度：p=2400kg/m3。（二） 、各龄期应力计算因为混凝土一般在2—5天水化热温度达到最高，故需从混凝土具有两天龄期时开始计算其温度应力。在温度上升阶段，混凝土的弹性模量较低,约束应力较小,故不必考虑其温度上升阶段的裂缝问题。混凝土内外温差应力计算采用相应抗拉强度标准值，而纵向混凝土温度收缩温差引起的应力采用抗拉强度设计值，并考虑1.15的安全系数，因为其产生的是必须避免的贯通性裂缝。1、2天龄期后应力计算（此时还没有拆除模板）混凝土的抗拉强度为：Rb（⑵=0.8xRbtx（lgt》.67=0.8x2.1xGg2》.67=0.75MpaR⑵=0.8xR^xGgt））.67=0.8x1.75xGg2、.67=0.62Mpa考虑1.15安全系数的抗拉设计强度:R2/1.15=0.54Mpa2天龄期对应的弹性模量为：气)=EC)xl-e-0.095)=3x104x(-e-o.09・2)=4941.4^^1(1)、混凝土内外温差引起的应力y21、 1b=Ex以xTx(——-)x xH(t,t)x(y) 0h23 1—ui上式中E为对应龄期混凝土的弹性模量a为混凝土线膨胀系数，取1X10-5T0为混凝土内外温差当y与h相等时，在满足抗裂强度(0.75Mpa)时混凝土表面与混凝土中心的允许最大温差为：T='"x(y)x(1-u)x一1一= 3x0.75 x(1-0.15):0.593=32.7°C0 2xExa H(t,t)2x4941.4x1x10-5i该温度包括了混凝土在两大龄期时的收缩变形当量温差，实际控制时应减去该温度值。(2)、混凝土温度收缩引起的约束应力混凝土2d龄期水化热绝热温度及最大的水化热绝热温度为：330*377T= (1-2.718-0.3*2)=244C(2) 0.96*2400T=320*377(1-2.718-泊=54.0Cmax0.96*2400经查表相应2大龄期时，混凝土收缩变形相应系数为：M4=1.25,M1、M、M、M、M均为1,M=1.11,M=0.7,M=1.2,M=0.92 3 5 9 6 7 8 10则2大龄期混凝土的收缩变形值为：£ =3.24*10-4(1-2.718-0.01-2)*1.25*1.11*0.7*1.2*0.9=0.07*10-4(2)混凝土2d收缩当量温差为：

=0.7°C. 0.07*10-=0.7°CT= e 1.0*10-5露天养护期间，混凝土入模温度考虑为：15C,2大龄期出现的最低气温考虑为8C,则2天后混凝土的最大综合温差为：AT=15+2*24.4+0.7—8=23.9C

3基础混凝土产生的降温收缩应力为：b(2)0.494*10b(2)0.494*104*1*10-5*(23.9)1—0.15*0.30*0.32=0.13Mpa<R(L2)/1.15=0.54MPa混凝土的内外横向温差为：T0-T（2）=32.7-0.7=32.0C综上，由计算知混凝土内外温差控制在32.0C时不会出现表面裂缝，基础在露天养护2天时，混凝土不会出现温度收缩裂缝（贯通裂缝）。2、同理计算3—30天后混凝土拉应力3大龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：0.74Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：30.0C基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.24<0.74Mpa（安全）4大龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：0.87Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：27.1C基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.34<0.87Mpa（安全）5大龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：0.96Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：24.6C基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.44<0.96Mpa（安全）6天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.03Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：22.6r基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.55<1.03Mpa（安全）7天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.09Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：20.9r基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.64<1.09Mpa（安全）10天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.22Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：17.5°C基础混凝土产生的降温收缩应力为：0.88<1.22Mpa（安全）13天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.31Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：15.3C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.07<1.31Mpa（安全）16天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.38Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：13.7C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.21<1.38Mpa（安全）19天龄期计算状态:允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.44Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：12.4°C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.33<1.44Mpa（安全）22天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.48Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：11.4C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.42<1.48Mpa（安全）25天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.52Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：10.5C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.49<1.52Mpa（安全）28天龄期计算状态：允许最大拉应力（考虑了1.15的安全系数）：1.56Mpa允许最大混凝土内外横向温差为：9.8C基础混凝土产生的降温收缩应力为：1.56=1.56Mpa（安全）（计算过程见承台温控计算表），此时虽然安全，但降温收缩应力已接近最大允许拉应力，就需采取保温养护措施，提高混凝土稳定后的表面温度，减小最大综合温差。由于混凝土在7天时强度就可达70%以上，故7天以后采取3天一个台阶进行计算。从以上计算分析可知，混凝土温度收缩应力只与入模温度、混凝土水化热温升值、混凝土达到稳定后的最低温度、外约束条件有关。而混凝土内外温差应力只与混凝土中心与表面的温差值有关，且该温差值正好符合规范温差要求：混凝土内外温差不大于25r，从计算结果可知，内外温差允许值正好在这一范围内。由于实际混凝土最高温度值在2—5天龄期时出现，故此时最容易出现内外温差超限情况，此后温差都较此时小。故实际施工时，我部仍然按25°C温差值控制。在计算保温层时，我部也按照25°C标准控制。(三)、混凝土内部最高温度的估算1、混凝土内部最高温度估算按最大绝热温升值计算丁WXQT= maXCXpT=330X377=54.0Cmax0.96x2400入模温度考虑15C时，最高温升值为15+52.4=67.4C达到最大温升值时，混凝土表面的最低允许温度为:T=T-25=42.4C2、保温材料厚度计算0.5-H•人-(T-T)b= 1 b 『xki人.(T-T)力：保温材料导热系数，此处采用草袋；iT:养护期间大气平均温度；Tb:混凝土表面温度；T:混凝土水化热最高温度；"混凝土的导热系数。k:传热修正系数；H：混凝土承台厚度。0.5-4500-0.14-(42.4-10)4,一c= x1.2=177mmi 2.3-(67.4-42.4)根据计算，应采用六层草袋，厚18厘米，进行覆盖养护。考虑草袋较厚，实施起来较为困难，光考虑保温来降低内外温差实施起来可能效果不好，即同时需要在混凝土内部通水进行内部降温，降低混凝土最高温升值，然后，实际养护厚度由实测最高温升值计算确定。内层采用用