大体积混凝土水化热及温度计算

大体积混凝土水化热及温度计算

一、混凝土水化热计算

1、混凝土配合比的原则

主桥墩、过渡墩承台采用C30砼，采用恩施州连珠水泥厂家生产的普通硅酸盐P.032.5级水泥。3#、4#主墩承台砼方量为445.4m3，2#、5#过渡墩承台砼方量为173.3 m3均属大体积砼，砼配合比的原则为：满足设计混凝土强度等级条件下，掺适量粉煤灰，同时加缓凝剂，延长混凝土的初凝时间，尽可能降低混凝土的水泥用量，尽量降低混凝土内最大温升值。 2、C30设计配合比

水泥： 350kg/m3；

水：176 kg/m3；大气温度在30℃，马水河水温在27℃ 粗骨料： 767 kg/m3； 细骨料： 938 kg/m3； 粉煤灰： 90kg/m3； 缓凝型减水剂： 1%。 3、混凝土温度计算

1)、搅拌温度计算和浇筑温度

混凝土拌和温度计算表

重量材料名称 W(Kg) c(KJ/Kg.℃) 水泥 砂子 碎石 粉煤灰 拌和水 350 938 767 90 176 0.973 0.84 0.84 0.84 4.2 W*c(KJ/℃) 340.6 787.9 644.3 75.6 739.2 Ti(℃) Ti*W*c(KJ) 30 30 30 30 27 10218 23637 19329 2268 19958.4 比热热当量 温度 热量（注：本表中数值为经验数据）

混凝土拌和温度为:

Tc=∑Ti*W*c/∑W*c=75410.4/2510.3=30.04℃。

考虑到混凝土运输过程中受日晒等因素，入模温度比搅拌温度约高3℃。混凝土入模温度约Tj =33.04℃。

2）混凝土中心最高温度： Tmax=Tj+Th*ξ

Tj=33.04℃（入模温度），ξ散热系数取0.70

混凝土最高绝热温升Th=W*Q/c/r=350*377/0.973/2321=50.43℃ 其中350 Kg为水泥用量；377KJ/Kg为单位水泥水化热；0.973KJ/Kg.℃为水泥比热；2321Kg/m3为混凝土密度。

则Tmax=Tj+Th*ξ=33.04+50.43*0.70=70.94℃。 3）混凝土内外温差

混凝土表面温度（未考虑覆盖）： Tb=Tq+4h’（H-h’）△T/H2。 H=h+2h’=3+2*0.07=3.14m，

h’=k*λ/β＝0.666*2.33/22＝0.07m 式中Tbmax--混凝土表面最高温度（℃）； Tq--大气的平均温度（℃）； H－一混凝土的计算厚度； h’--混凝土的虚厚度； h--混凝土的实际厚度；

ΔT－－混凝土中心温度与外界气温之差的最大值； λ--混凝土的导热系数，此处可取 2.33W／m· K； K--计算折减系数，根据试验资料可取0.666；

β--混凝土模板及保温层的传热系数（W/m*m·K），取22

Tq为大气环境温度，取30℃，△T= Tmax-Tq=40.94℃ 故Tb=33.73℃。

混凝土内表温度差：△Tc= Tmax-Tb=70.94-33.73=37.21℃＞20℃ 二、温度应力计算 计算温度应力的假定：

①混凝土等级为C30，水泥用量较大311 kg/m3； ②混凝土配筋率较高，对控制裂缝有利； ③底模对混凝土的约束可不考虑；

④几何尺寸不算太大，水化热温升快，散热也快。

因此，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素。 先验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力σ限抗拉强度Rc.

采用公式；

σ

式中：

E—混凝土各龄期时对应的弹性模量Et=Ec（1-e-0.9t）=2.79×104 式中:e=2.718自然对数的底； t-混凝土龄期（天数）；

Ec—混凝土28天时C30的弹性模量Et=3×104 MPa； a—混凝土的线膨胀系数1.0×10-5

L—结构长度，本工程厚板长度L=23.75 m（取长度）。 T—结构计算温度：前面已述该厚板最大绝热温升Tmax=50.29 ℃ 实际温升最高在混凝土浇筑后第三天T3=Tmax-Tq=50.29 ℃-20=30.29 ℃ coshβ—是双曲余弦函数

max

max

是否超过当时厚板的极

=EaT[1-1/(coshβL/2)])s

CxHE

H—结构厚度，本工程厚板厚度 H=4

Cx—混凝土板与支承面间滑动阻力系数，对竹胶模板，比较砂质土的阻力系数考虑，取Cx=30 N/mm2.

S—混凝土应力松弛系数，查表得S=0.186 σ

max

=EaT[1-1/(coshβL/2)])S

=2.79×104×1×10-5×30.29×(1-1/1.00013×11.875) ×0.186=1.439MPa

参照“大体积混凝土施工”，根据以上公式、代入本工程相应数据，算得σ

max

=1.439MPa≤1.75 MPa(该混凝土30天龄期时的抗拉强度,由混凝土结构设计规

范查得),由此可知,不会因降温时混凝土收缩而引起收缩裂缝。