大體積混凝土水化熱計算及冷凝管布設(shè)方案

附件七：大體積混凝土水化熱計算及冷凝管布設(shè)方案根據(jù)對往年同季節(jié)氣溫進行統(tǒng)計，本地區(qū)9月16日~10月15日每天高溫一般不超過25℃，10月16日~11月15日每天高溫一般不超過15℃。根據(jù)本工程施工進度計劃，49#和54#兩個機位處于9月16日~10月15日期間進行大體積混凝土承臺施工，50#~53#機位處于10月16日~11月15日期間進行施工。因此，考慮混凝土水化熱環(huán)境因素時，49#和54#兩個機位按照25℃大氣溫度進行計算，50#~53#機位按照15℃大氣溫度進行計算。計算時，考慮海水對流，按照海水溫度低于大氣溫度5℃進行計算。1、單位系統(tǒng)質(zhì)量單位：kg；力的單位：kgf；能量單位：kcal，1kcal=4.186kcal，考慮使用海水降溫，使用kcal作為能量單位更利于計算；長度單位：m；溫度單位：℃；時間單位：h。2、混凝土參數(shù)比重：2500kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)：2.02kcal/(m.h.K)；對流系數(shù)：19.84kcal/(㎡.h.K)；比熱容：0.23kcal/(kg.K)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，考慮自拌C45混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護條件28天強度等級為50Mpa，達到70%強度（31.5Ma）所需時間為25℃3天，15℃7天。考慮采用普通硅酸鹽水泥，膠凝材料根據(jù)發(fā)熱量全部折合成水泥摻量為450kg/m3。C45混凝土在25℃和15℃天氣環(huán)境下的強度發(fā)展曲線如下圖左圖和右圖所示。（備注：圖中強度單位為kgf/㎡。）3、溫度要求（1）混凝土表里溫差不得超過25℃，表層溫度取混凝土面以內(nèi)5cm位置，內(nèi)部溫度取混凝土內(nèi)部最高溫度；混凝土表層溫度和環(huán)境溫度差不得超過20℃。降溫速度不宜超過2℃/d。使用midas軟件建立模型計算模型。為更加直觀的觀察混凝土部的溫度應(yīng)力，建模時采用只建立1/2模型，但進行整體對稱計算的方式。為簡化計算，直接將承臺模型簡化成圓柱結(jié)構(gòu)。建立的模型如下圖所示。使用軟件進行計算，混凝土在25℃、15℃環(huán)境下內(nèi)外溫度發(fā)展曲線如下圖所示。25℃25℃表層和環(huán)境最大溫差為10℃，滿足規(guī)范要求。但澆筑32h后按此方案持續(xù)降溫會造成降溫速度過快，達到4℃/d，因此在達到32小時以后必須根據(jù)現(xiàn)場實測溫度情況來降低冷凝水的流速。澆筑32小時后關(guān)閉冷凝水管的溫度變化曲線如下，其最高表里溫差為24.5℃，滿足規(guī)范要求。通過降溫，15℃環(huán)境溫度下混凝土溫度發(fā)展曲線如下圖所示，最高內(nèi)部溫度為33℃，發(fā)生在澆筑后60h，最大表層溫度為22.5℃。表里最大溫差為25℃，表層和環(huán)境最大溫差為7.5℃，降溫最高速度為1.8℃/d，滿足規(guī)范要求。5、說明（1）方案一僅適用于49#和54#兩個機位，開始通水時間為澆筑后8h，理論停水時間為澆筑后32h，流量均為2.5m3/h。（2）方案二適用于50#~53#四個機位，開始通水時間為澆筑后8h，理論停水時間為澆筑后72h，流量為2.5m3/h。（3）不管采用何種方案，均需對內(nèi)部和外部溫度進行掌控，根據(jù)實測溫度對流量進行調(diào)節(jié)。停水時間根據(jù)實際情況進行確定。（4）溫度探頭埋設(shè)位置：垂直方向布置3層，分別為距離頂面、底面5cm的位置，和方案一第3層和第4層冷凝管之間位置（兩方案均布置在該位置）；承臺水平方向布置5處，分別為承臺圓心位置，承臺1/2R位置1點，以及距離承臺側(cè)面5cm處。布置圖如下所示。（5）每隔6h通過調(diào)節(jié)閥門，實現(xiàn)水流方向變換一次。（6）冷凝水直接由潛水泵抽取海水進行，排水口同樣置于海水水面以下。根據(jù)分水器的結(jié)構(gòu)形式、冷凝水管的長度、直徑以及回路數(shù)量，計算出冷凝水泵的流