大體積混凝土水冷卻降溫方案及溫度應(yīng)力計算

大體積混凝土水冷卻降溫方案及溫度應(yīng)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(xué)術(shù)論文期刊文獻(xiàn)年終總結(jié)年終報告工作總結(jié)個人總結(jié)述職報告實習(xí)報告單位總結(jié) 摘要：科學(xué)測算大體積混凝土溫度變化，計算混凝土溫度應(yīng)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(zhì)量，預(yù)控混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；降溫方案；溫度應(yīng)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(chǔ)，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(chǔ)（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(dǎo)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(gòu)成材料的質(zhì)量(KG)；Ci為對應(yīng)材料的比熱(kJ/(kg.℃)；Ti為對應(yīng)材料的入機(jī)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(yùn)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(zhuǎn)運(yùn)，每次θ=0.032；混凝土運(yùn)輸時，θ=At，A為系數(shù)，采用混凝土罐車按0.001考慮，t為運(yùn)輸時間，以分鐘計。入倉運(yùn)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(yīng)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(guān)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(guān).表1混凝土溫度計算7.混是否應(yīng)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(jié)構(gòu)厚度（m）；λi：保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，使用草袋，λi為0.14w/(m*k)；λ：混凝土的導(dǎo)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(fēng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(jìn)出水口溫差）吸熱所需水質(zhì)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?dāng)嗝娣eS=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(jié)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(guān)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(yīng)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(jìn)口處水溫差在20-25℃，如水溫差小于20℃，應(yīng)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(diǎn)要科學(xué)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(hù)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(yīng)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(jìn)出水口溫差）吸熱所需水質(zhì)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?dāng)嗝娣eS=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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的混凝土最終收縮值，取3.24*10-4;e:為常數(shù)學(xué)2.718;t:澆筑后至計算時點(diǎn)的天數(shù)d；非標(biāo)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(dāng)量溫差計算：Ty(t)=-εy(t)/aTy(t)：混凝土收縮當(dāng)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(yīng)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(yīng)力計算表：表2自約束拉應(yīng)力計算表自約束溫度應(yīng)力小于裂縫控制應(yīng)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(yīng)力計算表：σ(t)=Ee(t)*a*ΣΔТ2（t）*/(1-v)*H（t）*R（t）表4外約束約應(yīng)力外約束溫度應(yīng)力小于裂縫控制應(yīng)力，不會產(chǎn)生貫通性溫差裂縫。4.2齡期抗拉強(qiáng)度及裂縫控制應(yīng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.39N/mm24.2.2齡期抗拉強(qiáng)度：ftk(t)=ftk(1-e-0.3t)；裂縫控制應(yīng)力λ*ftk(t）/K表5裂縫控制應(yīng)力五、實際溫控及混凝土質(zhì)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