大体积混凝土温度和温度应力计算.docx

大体积混凝土温度和温度应力计算 在大体积混凝土施工前，必须进行温度和温度应力的计算，并预先采取相应的技术措施控制温度差值，控制裂缝的开展，做到心中有数，科学指导施工，确保大体积混凝土的施工质量。 （一）温度计算 搅拌站提供的混凝土每立方米各项原材料用量及温度如下： 水泥：367kg，11℃； 砂子：730kg，13℃，含水率为3%； 石子：1083kg，9℃，含水率为2%； 水：195kg，9℃； 粉煤灰：35kg，11℃； 外加剂：27kg，11℃。 混凝土拌合物的温度： T0＝[0.9(mceTce＋msaTsa＋mgTg)+4.2Tw(mw－ωsamsa－ωgmg)＋c1(ωsamsa＋Tsa＋wgmgTg)－c2(wsamsa＋wgmg)]÷［4.2mw＋0.9(mce＋msa＋mg)］式中T0——混凝土拌合物的温度(℃)； mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量(kg)； Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度(℃)； wsa、wg——砂、石的含水率(%)； c1、c2——水的比热容(kJ/kg·K)及溶解热(kJ／kg)。 当骨料温度＞0℃时，C1=4.2，C2=0； ≤0℃时，c1=2.1，c2=335。 为计算简便，粉煤灰和外加剂的重量均计算在水泥的重量内。 T0＝[0.9(429×11＋730×13＋1083×9)＋4.2×9(195－3%×730－2%×1083)＋4.2(3%×730×13＋2%×1083×9)－0]÷[4.2×195＋0.9(429＋730＋1083)]=10.3℃。 混凝土拌合物的出机温度： T1=T0－0.16(T0－Ti) 式中T1——混凝土拌合物的出机温度(℃)； Ti——搅拌棚内温度(℃)。 T1=10.3－0.16(10.3－14)＝10.9℃ 3.混凝土拌合物浇筑完成对的温度 T2＝T1－(att＋0.032n)(T1－Ta) 式中T2——混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度(℃)； a——温度损失系数(h-1)； tt——混凝土自运输至浇筑完成时的时间(h)； n——混凝土转运次数； Ta——运输时的环境气温(℃)。 T2＝10.9－(0.25×0.7＋0.032×3)[10.9－(－4)]=6.9℃。 混凝土拌合物浇筑完成时的温度计算中略去了模板和钢筋的吸热影响。有关的计算可以参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB5024-2002中的附录三。 混凝土最高温升值： Tmax＝T2＋mce/10＋F/50 式中Tmax——混凝土最高温升值(℃)； mce——水泥用量(kg)； F——粉煤灰用量(kg)。 Tmax＝6.9＋367/10＋35/50＝44.3℃。 该温度为基础底板混凝土内部中心点的温升高峰值，该温升值一般都略小于绝热温升值，一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。 混凝土表面温度： 规范规定：对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围以内；当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃。 由于混凝土内部最高温升值理论计算为44.3℃，因此将混凝土表面的温度控制在20℃左右，这样混凝土内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差均不超过25℃。表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。 保温材料厚度计算： 保温材料采用岩棉被，基础底板的厚度按1.8m计算，保温用的岩棉被厚度计算如下： δ＝0.5Hλ(Ta－Tb)·K/λ1（Tmax－Ta）式中δ——养护材料所需的厚度(m)； H——结构物的厚度(m)； λ——养护材料的导热系数(W／m·K)； λ1——混凝土的导热系数(W／m·K)，取2.3W／m·K； Tmax——混凝土中的最高温度(C)； Ta——混凝土与养护材料接触面处的温度(℃)，当内外温差控制在25℃时，则取Ta＝Tmax－25℃； Tb——混凝土达到最高温度时的大气平均温度(℃)； K——传热系数的修正值。 δ＝0.5×1.8×0.05×[20－(－4)]×1.3/2.3×(44.3－20)＝0.025(m)保温材料采用一层3cm厚的岩棉被。1m厚的基础底板由于表面至中心点的距离更近，其表面的温度会更高一些，保温层的厚度可相应减薄些。 （二）温度应力计算 混凝土浇筑后18d左右，水化热量值基本达到最大，所以计算此时由温差和收缩差引起的温度应力。 混凝土收缩变形值计算： εy(t)＝ε0y(1－e-0.01t)×M1×M2×M3×……×M10式中εy(t)——各龄期混凝土的收缩变形值； ε0y——标准状态下的混凝土最终收缩值，取值3.24×10-4; e——常数，为2.718； t——从混凝土浇筑后至计算时的天数； M