大體積混凝土水冷卻降溫方案及溫度應力計算

大體積混凝土水冷卻降溫方案及溫度應力計算-精品資料本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。最新最全的學術論文期刊文獻年終總結年終報告工作總結個人總結述職報告實習報告單位總結 摘要：科學測算大體積混凝土溫度變化，計算混凝土溫度應力，制訂合理的大體積混凝土施工方案，執(zhí)行《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009，是保證混凝土施工質量，預控混凝土溫度裂縫的關鍵。關鍵詞：大體積混凝土；降溫方案；溫度應力Abstract:Scientificcalculationofmassconcretetemperaturechanges,calculationofconcretetemperaturestress,formulateareasonableconstructionoflargevolumeconcreteprogrammes,implementationoftheconstructionoflargevolumeconcretespecificationGB50496-2009,istoensurethequalityofconcreteconstruction,thekeytopreventionandcontrolofconcretetemperaturecrack.Keywords:Massconcrete;coolingprogrammetemperaturestressTU37A綜合樓工程22層，建筑面積42000M2，地下室整板砼基礎，面積1350M2，混凝土厚度1850MM，砼為C40砼，抗?jié)B等級P6，總量2450M3（分二次澆筑，一次1225M3，面積660M2），樁基礎（D700，C35混凝土）。整板底部為C15混凝土墊層，四周采用木模支撐。由于體積及厚度較大，擬一次性澆筑。方案計算及措施如下：一、大體積混溫差計算1.混凝土配合比優(yōu)化：經(jīng)商品砼攪拌站提供優(yōu)化的配合比，數(shù)據(jù)如下：C40(P6)水泥(KG)(PO42.5):285KG;礦粉:71KG;粉煤灰:90KG;中砂:719KG;石子:993KG;;水:175KG緩凝高效減水泵送劑:8.25KG;高性能膨脹劑:39KG2.部份材料的熱工計算參數(shù)：比熱kJ/(kg.℃)水:4.2;PO42.5水泥:0.95;礦粉:0.9;粉煤灰:0.9;中砂石子:0.85;高性能膨脹劑:4.2;混凝土:0．95水化熱（kJ/kg）PO42.5水泥:375導熱系數(shù)（w/(m*k)）混凝土:2．33;棉氈:0．06;空氣:0.03傳熱系數(shù)w/(m2*k)空氣:243.混凝土材料的出倉溫度：Tc=∑(Wi*Ci*Ti)/∑(Mi*Ci)Wi為混凝土構成材料的質量(KG)；Ci為對應材料的比熱(kJ/(kg.℃)；Ti為對應材料的入機溫度；（通常情況：大氣溫度36℃；水19℃；砂、石：38℃；罐裝材料：55℃）Tc為混凝土出倉溫度。Tc=∑(Mi*Ci*Ti)/∑(Mi*Ci)=35.2℃4.混凝土的澆筑溫度(入模溫度)：Tj=Tc+(Tq-Tc)(θ1+θ2+θ3+….+θn)Tc－混凝土的入倉溫度；Tq－混凝土運輸時氣溫；θ－表面放熱系數(shù)；θ1+θ2+θ3+….+θn為經(jīng)驗系數(shù)。數(shù)值為：混凝土裝、卸和轉運，每次θ=0.032；混凝土運輸時，θ=At，A為系數(shù)，采用混凝土罐車按0.001考慮，t為運輸時間，以分鐘計。入倉運至現(xiàn)場卸料約40分鐘內(nèi)。Tj=Tc+(Tq-Tc)(θ1+θ2+θ3+….+θn)=35.2+（36-35.2）（3*0.032+0.001*40）=35.3℃5.混凝土最大絕熱齡期升溫：膠凝材料水化熱：Q=k*Q0(Q為膠凝材料對應的水化熱；Q0為水泥水化熱)K=k1+k2-1(k調(diào)整系數(shù)；k1為粉煤灰調(diào)整系數(shù)；k2為礦粉調(diào)整系數(shù))查表?。簁1：0.95；k2：0.96Q=k*Q0=（0.95+0.96-1）*375=341kJ/kg絕熱升溫與齡期關系：T(t)=WQ*（1-e-mt）/Cρ（W為膠凝材料用量；C為混凝土比熱；ρ為混凝土比重取2400KG；m為常量一般0.2-0.4(1/d)，取0.3；t為齡期d;e為常量2.718）最終最大絕熱升溫：Tmax=WQ/（Cρ）=341*485/2400/0.95=72.5℃齡期最大絕熱升溫：T(t)=Tmax*(1-e-mt)（計算詳見表1）6.混凝土最大齡期溫度：混凝土內(nèi)部齡期溫度：Th(t)=Tj+ξ(t)*T(t)（計算詳見表1）ξ為齡期降溫系數(shù)。與齡期、砼厚度等相關.表1混凝土溫度計算7.混是否應采取其它處理措施的判斷：7.1使用草袋保溫：混凝土表面保溫層厚度計算δ=K*0.5hλi(Tb-Tq)/λ(Tmax-Tb)其中：δ：保溫材料所需厚度（m）；h：結構厚度（m）；λi：保溫材料的導熱系數(shù)，使用草袋，λi為0.14w/(m*k)；λ：混凝土的導熱系數(shù)，取2.33w/(m*k)；Tq：混凝土3-7天的空氣平均溫度，取25℃；Tb：混凝土表面溫度，（Tq＋20℃）；K：傳熱系數(shù)的修正值，即透風系數(shù),取2.0。δ=K*0.5hλi(Tb-Tq)/λ(Tmax-Tb)=2*0.5*1.85*0.14*(56-36)/(2.33*(71.8-56))=0.15m7.2使用棉氈保溫：λi為0.06w/(m*k)δ=K*0.5hλi(Tb-Tq)/λ(Thmax-Tb)=2*0.5*1.85*0.06*(56-35)/(2.33*(71.8-56))=0.06m8.混凝土表層溫度：8.1混凝土表層傳熱系數(shù)計算（草袋保溫）：β=1/(δ/λ+1/β1)(δ為保溫層厚度：0.16m；λ為保溫層導熱系數(shù)0.14；β1為空氣傳熱系數(shù))β=1/(δ/λ+1/β1)=1/（0.15/0.14+1/24）=1/1.11=0.9（w/(m2*k)）混凝土虛厚度計算：h1=k*λ1/β(λ1為混凝土的導熱系數(shù)，k折減系數(shù)，取2/3)h1=k*λ1/β=0.667*2.33/0.9=1.73m混凝土計算厚度:H=h+2*h1(h為混凝土高度m；)H=h+2*h1=1.85+2*1.73=5.31m混凝土表層溫度：Tb=Tq+4*h1*(H-h1)*(Th(max)-Tq)/H2Tb=Tq+4*h1*(H-h1)*(Th(max)-Tq)/H2=25+4*1.73*(5.31-1.73)*(71.8-36)/(5.31*5.31)=25+31.1=56.7℃8.2混凝土表層傳熱系數(shù)計算（棉氈保溫）：β=1/(δ/λ+1/β1)(δ為保溫層厚度：0.06m；λ為保溫層導熱系數(shù)0.06；1β為空氣傳熱系數(shù))β=1/(δ/λ+1/β1)=1/（0.06/0.06+1/24）=1/1.04=0.96（w/(m2*k)）混凝土虛厚度計算：h1=k*λ1/β(λ1為混凝土的導熱系數(shù)，k折減系數(shù)，取2/3)h1=k*λ1/β=0.667*2.33/0.96=1.62m混凝土計算厚度:H=h+2*h1(h為混凝土高度m；)H=h+2*h1=1.85+2*1.62=5.09m混凝土表層溫度：Tb=Tq+4*h1*(H-h1)*(Th(max)-Tq)/H2Tb=Tq+4*h1*(H-h1)*(Th(max)-Tq)/H2=25+4*1.62*(5.09-1.62)*(71.8-36)/(5.09*5.09)=25+31.4=56.3℃9.混凝土內(nèi)外溫差判斷：9.1混凝土表草袋保溫：Thmax-Tb=71.8-56.7=15.1℃＜25℃9.2混凝土表棉氈保溫：Thmax-Tb=71.8-56.3=15.5℃＜25℃由于最大絕熱升溫大于50℃,溫差為10.4℃,應作降溫處理：二、冷卻水降溫措施計算1.須采取措施排出的混凝土熱能：Q=C*m*#8710;T=C*V*ρ*#8710;T==2.33*1225*2400*10.4=7.1*107KJ（Ｃ為混凝土比熱；Ｖ為混凝土體積；ρ為混密度；#8710;T為進出水口溫差）吸熱所需水質量：M=Q/C/（T1-T2）（T1為出口處水溫度，取42℃；T2為入口水處水溫度，取20℃；Ｃ為水比熱）M=Q/C/（T1-T2）=7.1*107/4.2/22=760000KG按體積：V=M/ρ=760M3九、按水化熱的特性，降溫時間按六天計，t=24*6h；流速v1按1.5m/s。冷卻水斷面積S=V/（v1*t）=760/1.5/(6*24**60*60)=977mm2。DN40管內(nèi)斷面S=1133mm2＞977mm2＞DN32管內(nèi)斷面S=615mm22.結合砼高度1.85M及冷卻水管影響范圍，布置二層層距600mm，影響半徑600mm，布管約1100m。3.降溫措施中關鍵要求：3.1要保證混凝土表層溫度與中心溫度，變化梯度不得大于25度，如果大加25度，應采取保溫措施或加快冷卻水流速；3.2要控制出口處水溫與進口處水溫差在20-25℃，如水溫差小于20℃，應加入冷水降低入口水溫；3.3檢測內(nèi)部溫度與出口水溫差，如小于15度，可加大入水流速。3.4大氣溫度與混凝土體表溫度不宜大于25℃。3.5溫度檢測點要科學合理。每晝夜不少于4次；測錄映環(huán)境溫、表層溫度、底層溫度、中心溫度及降溫速率。3.6降溫速率不宜大于30℃／d。3.7保濕養(yǎng)護的持續(xù)時間不得少于14d。3.8絕熱升溫不宜大于50℃.三、混凝土溫度應力計算1.須采取措施排出的混凝土熱能：Q=C*m*#8710;T=C*V*ρ*#8710;T==2.33*1225*2400*10.4=7.1*107KJ（Ｃ為混凝土比熱；Ｖ為混凝土體積；ρ為混密度；#8710;T為進出水口溫差）吸熱所需水質量：M=Q/C/（T1-T2）（T1為出口處水溫度，取42℃；T2為入口水處水溫度，取20℃；Ｃ為水比熱）M=Q/C/（T1-T2）=7.1*107/4.2/22=760000KG按體積：V=M/ρ=760M32.按水化熱的特性，降溫時間按六天計，t=24*6h；流速v1按1.5m/s。冷卻水斷面積S=V/（v1*t）=760/1.5/(6*24**60*60)=977mm2。DN40管內(nèi)斷面S=1133mm2＞977mm2＞DN32管內(nèi)斷面S=615mm2四、混凝土溫度應力計算1.混凝土齡期收縮變形計算：εy(t)=ε0y*(1-e-0.01t)*M1*M2*M3*M4*M5*M6*M7*M8*M9*M10*M11ε0y:標準狀態(tài)下的混凝土最終收縮值，取3.24*10-4;e:為常數(shù)學2.718;t:澆筑后至計算時點的天數(shù)d；非標的修正系數(shù)：M1---M4、M6---M11M1*M2*M3*M4*M6*M7*M8*M9*M10*M11=1.73查表依次為：1.0；1.13；1.06；1.2；1.25；1.14；0.75；1.3；0.86；1.01M5(t)：M5(1)M5(3)M5(6)M5(9)M5(12)M5(15-27)依次為：1.11；1.09；1.02；0.97；0.95；0.932.收縮當量溫差計算：Ty(t)=-εy(t)/aTy(t)：混凝土收縮當量溫差；a：混凝土線膨脹系數(shù)，取消1.0*10-5.3.混凝土齡期彈性模量：Ee(t)=βEe*(1-e-0.09t)Ee:混凝土的彈性模量3.25*104N/mm2；β=β1*β2=1.02*0.99=1混凝土溫度收縮應力計算：σ(t)=Ee(t)*a*ΔТ*/(1-v)*H（t）*R（t）v:混凝土松泊比，取0.15;H（t）:徐變影響的松馳系數(shù)，按施工計算手冊取用，取；R（t）:混凝土的外約束系數(shù)，巖石地基取1；可滑動墊層取0；一般取0.25-0.5.4.自約束拉應力計算表：表2自約束拉應力計算表自約束溫度應力小于裂縫控制應力，不會產(chǎn)生表面溫差裂縫。4.1混凝土外約系數(shù)計算表4.1.1地基水平阻力系數(shù)：查表：Cx1=5*10-2N/mm3樁基約束系數(shù)：C35混凝土彈性模量E=3.15*104MpaD700樁慣性矩I=3.14*D4/64=1.18*1010mm4樁與整板固接，單位位移水平力：Q=4EI*（Kn*D/(4EI)）3/4=2.69*104N/mm樁基約束系數(shù)：Cx2=Q/F=5.51*10-3N/mm3阻力系數(shù)：Cx=Cx1+Cx2=0.0555N/mm34.1.2外約束系數(shù)：表3外約束系數(shù)4.1.3外約束約應力計算表：σ(t)=Ee(t)*a*ΣΔТ2（t）*/(1-v)*H（t）*R（t）表4外約束約應力外約束溫度應力小于裂縫控制應力，不會產(chǎn)生貫通性溫差裂縫。4.2齡期抗拉強度及裂縫控制應力計算：4.2.1依據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009，取定C40砼抗拉強度標準值ftk=2.39N/mm24.2.2齡期抗拉強度：ftk(t)=ftk(1-e-0.3t)；裂縫控制應力λ*ftk(t）/K表5裂縫控制應力五、實際溫控及混凝土質量情況1.實際溫度測錄(最不利溫度記錄)溫控效果：表層最低溫度40℃，中層最高溫度58℃，溫差小于25℃，符合要求。中層最底溫度48℃，底層最高溫度70℃，溫差小于25℃，符合要求。2.實際砼效果：2.1通過不間斷觀測，溫度