混凝土温控计算方法

混凝土温控计算方法（1）水泥水化热及混凝土水化热绝热温升1）水化热每千克水泥在龄期t的累积发热量计算式：Qt=Q0（1-e-mt）式中Qt——表示每1kg水泥在时间t时的累积发热量，kJ/kg；Q0——表示每1kg水泥的总发热量，kJ/kg；t——龄期，d，本标中取7天进行计算；m——水泥发热速率系数（d-1）；e——自然对数之底；根据招标文件规定，水化热7d内不得超过293kj/kg，故本章取典型值293kj/kg进行计算。2）水化热绝热温升水泥水化热使混凝土温度升高，在绝热状态下的温度升高称为水泥水化热绝热温升，其最终绝热温升计算式为：Tc=（Q0*ω）/（ρ*C）式中：Q0——表示每1kg水泥的总发热量，kJ/kg；ω——每1m3混凝土的水泥用量，kg/m3；C——混凝土的比热，kJ/kg·K；C值取0.8374；ρ——混凝土表观密度，kg/m3，ρ值取2400。（2）混凝土出机口温度根据热平衡原理，出机口温度按式18-3-1式进行计算，q为骨料在搅拌罐中搅拌产生的搅拌热，统一取1500KJ。---（式18-3-1）以上式中ci为混凝土各成分的比热，Wi为混凝土各成分的重量，Ti为混凝土各成分的温度。用于温控计算的出机口温度参考值如表18-10、表18-11所示。表18-10常态混凝土出机口温度参考值表（单位：℃）部位月份(月)1234～101112基础强约束区121212101212基础弱约束区121212101212表18-11碾压混凝土出机口温度参考值表（单位：℃）部位月份(月)1234～101112基础强约束区141414121414基础弱约束区141414121414根据我公司多年施工经验，在各种原材料中，对混凝土出机口温度影响最大的是粗骨料温度，砂和水的温度次之，水泥的温度影响较小。所以降低混凝土出机口温度最有效的方法是降低粗骨料的温度，粗骨料温度下降1℃，出机口混凝土的温度约可降低0.6℃。（3）混凝土入仓温度及浇筑温度的计算1）入仓温度混凝土入仓温度取决于混凝土出机口温度、运输工具类型、运输时间和转运次数。混凝土入仓温度可按下式计算：式中—混凝土入仓温度，℃；—混凝土出机口温度，℃；—混凝土运输时气温，℃；θi(i=1,2,3,···,n)—温度回升系数，混凝土装、卸和转运每次=0.032；混凝土运输时，；—系数，见表18-12、18-13。—运输时间，min，自卸车运输取10min，缆机运输取6min。表18-12混凝土运输过程中温度回升系数运输工具容积（m3）运输工具容积（m3）自卸汽车自卸汽车自卸汽车自卸汽车长方形吊斗长方形吊斗1.01.42.03.00.31.60.00400.00370.00300.00200.00220.0013圆柱形吊罐圆柱形吊罐圆柱形吊罐1.63.06.00.00090.00070.0005根据水利水电工程施工手册，对于大型自卸汽车及胶带机输送混凝土时温度回升率，根据三峡某工程及我公司在三峡冲砂闸的施工经验，自卸汽车输送混凝土时温度回升系数见表18-13。表18-13自卸汽车运送混凝土温度回升运输时间（min）51015202530温度回升率（℃/min∙℃）3m30.00530.00420.00390.00370.00350.00346m30.00300.00240.00220.00210.00200.00209m30.00210.00180.00160.00150.00150.00142）浇筑温度混凝土入仓经过平仓振捣后覆盖上层混凝土之前的温度为浇筑温度，一般可用下式计算：TJ=T+θpτ×（Ta-T）式中：TJ——混凝土浇筑温度，℃；Ta——外界气温，℃；T——混凝土入仓温度，℃。θp——混凝土浇筑过程中温度倒灌系数，一般可根据现场实测资料确定，也可用单向差分法等进行计算，缺乏资料时可取θp＝0.002~0.0031/min。本工程θp取0.003。τ——混凝土的浇筑时间，min，常态混凝土的典型时间高温季节取120min、低温季节取240min进行计算；碾压混凝土的典型时间高温季节取240min、低温季节取360min进行计算。（4）砼最高温度计算方法大坝混凝土短间歇均匀连续上升，混凝土早期平均最高温度采用实用计算法即残留比法进行计算，根据热传导微分方程和边界条件都是线性的特性，利用迭加原理将浇筑块复杂的散热过程分解为图18-1四个单元求解。图18-1混凝土块温度计算示意图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，引起新混凝土温度升高，其平均温度残留比为：E1=EQ\F(EQ\R(,F0),EQ\R(,π))（1+EQe-1/F0–2e-1/4F0）+P（EQ\F(1,EQ\R(,F0))）–P（EQ\F(1,2EQ\R(,F0))）（18-3-2）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：E2=EQ\F(EQ\R(,F0),EQ\R(,π))（EQ4e-1/4F0–e-1/F0–3）–P（EQ\F(1,EQ\R(,F0))）+2P（EQ\F(1,2EQ\R(,F0))）（18-3-3）式中：F0=α×τ/l2α—混凝土导温系数，取0.1m2/d。τ—计算时刻，d；l—混凝土浇筑层层厚，m。P（x）=EQ\F(2,EQ\R(,π))EQ\I(0,x,e-a2).dα(机率积分函数,P(x)≤1)混凝土水化热θr向空气和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。1）不通水情况下无初期通水冷却时混凝土浇筑块早期平均温度计算式：Tm=（Tu-Ts）E1+（Tp-Ts）E2+Tr+Ts（18-3-4）在短间歇均匀上升情况下，可简化计算，令Tu≈Tm，得计算式为：Tm=EQ\F(（Tp-Ts）E2,1-E1)+EQ\F(Tr,1-E1)+Ts（18-3-5）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残留比，由式14-1计算；E2—新浇混凝土固定热源向空气和老混凝土传热残留比，由式（18-3-2）计算；Ts—混凝土表面温度，Ts=Ta+△T，℃；Ta—气温；△T—混凝土表面温度高于气温的差值，用有热源半无限体公式作近似解，即利用式18-3-6及式18-3-7求出不同τ与△T的对应关系，再根据计算时刻τ通过内插法求得所需△T。层面流水养护时，Ts=EQ\F(1,2)（Ta+Tw）。△T=EQ\F(θτ,2+EQ\F(β,λ)x)×（1-β*x/λ）（18-3-6）τ=EQ\F(1,6a)[EQ\F(x2,2)+EQ\F(2λ,β)x-(EQ\F(2λ,β))2ln(EQ\F(β,2λ)x+1)]（18-3-7）式中：x—时间为τ时，表面散热影响半无限体距表面以下的深度，m；θτ—τ时刻混凝土水化热温升，℃；Tw—水温，取10～14℃；β—混凝土放热系数，取15w/m2·℃；λ—混凝土导热系数，A区取10.12kj/m.h.℃、B区取9.86kj/m.h.℃、C区取9.15kj/m.h.℃。其余符号意义见前。2）通冷却水情况下（初期）混凝土一期通水属于有内热源的空心圆通散热问题，其在通水后的混凝土所达到的温度为：Tm=Tw1+X（Tom-Tw1）+X/Tc式中：X——at/D2及（λL）/（CwρwQw）的函数；X/——at/D2、（λL）/（CwρwQw）、R×（m/a）1/2的函数；a——混凝土导温系数，m2/h；t——通水时间，h；D——空心圆筒直径，m；λ——混凝土导热系数，W/（m·℃）；L——一条管路总长度，m；Cw——水的比热，4.18kJ/（kg·℃）；ρw——水的密度，1000kg/m3；Qw——通水流量，m3/h；Tw1——通水的水温，℃；Tom——开始通水冷却时混凝土的初始平均温度，℃；m——水泥发热速率系数（d-1），取0.384；Tc——砼最终绝热温升，℃。冷却水管埋设间距2.0×1.5m或者1.5×2.0m，冷却水温度8～10℃，单根冷却水管长L≤250m，水的比热Cw=4.18kJ/（kg·℃），水管内径r0=28～32mm，冷却水通水流量为≤25升/分（1.5m3/h）。本标的水管布置为蛇字形，每一水管冷却混凝土的范围为一个矩形，这个矩形也近似的以一个等面积的空心圆形来代替，该圆的直径D=2R=1.12（S1*S2）0.5，S1为水管水平间距，S2为水管垂直间距。当R/r0=100时（R—空心圆筒半径，r0—水管半径），X、X/值可直接查表取值；当R/r0≠100时，需将混凝土