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混凝土热工计算

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混凝土热工计算:

依据《建筑施工手册》(第四版)、《大体积混凝土施工规范》(GB_50496-2009)进行取值计算。

砼强度为:C40 砼抗渗等级为:P6 砼供应商提供砼配合比为:

水:水泥:粉煤灰:外加剂:矿粉:卵石:中砂 155: 205 : 110 : 10.63 : 110 : 1141 : 727 一、温度控制计算 1、最大绝热温升计算

TMAX= W·Q/c·ρ=(mc+K1FA+K2SL+UEA)Q/Cρ

式中:

TMAX——混凝土的最大绝热温升; W——每m 混凝土的凝胶材料用量;

mc——每m 混凝土的水泥用量,取205Kg/m; FA——每m 混凝土的粉煤灰用量,取110Kg/m; SL——每m 混凝土的矿粉用量,取110Kg/m; UEA——每m 混凝土的膨胀剂用量,取10.63Kg/m; K1——粉煤灰折减系数,取0.3; K2——矿粉折减系数,取0.5;

Q——每千克水泥28d 水化热,取375KJ/Kg; C——混凝土比热,取0.97[KJ/(Kg·K)]; ρ——混凝土密度,取2400(Kg/m3);

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TMAX=(205+0.3×110+0.5×110+10.63)×375/0.97×2400 TMAX=303.63×375/0.97×2400=48.91(℃) 2、各期龄时绝热温升计算

Th(t)=W·Q/c·ρ(1-e)= TMAX(1-e); Th——混凝土的t期龄时绝热温升(℃); е——为常数,取2.718; t——混凝土的龄期(d);

m——系数、随浇筑温度改变。根据商砼厂家提供浇注温度为20℃,m值取0.362 Th(t)=48.91(1-e)

计算结果如下表: t(d) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -mt

-mt

-mt

Th(t)℃ 32.38 37.42 40. 43.33 45.05 46.22 47.05 47.59 47.98 48.27 3、砼内部中心温度计算 T1(t)=Tj+Thξ式中:

T1(t)——t 龄期混凝土中心计算温度,是该计算期龄混凝土温度最高值;

Tj——混凝土浇筑温度,根据商砼厂家提供浇注温度为20℃; ξ

(t)

(t)

——t 龄期降温系数,取值如下表

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底板厚度h(m) 2 T1(t)=Tj+Thξ

计算结果如下表: t(d) 3 4 5 6 3d 0.57 (t)

不同龄期时的ξ值 6d 0.54 (t)

9d 0.49 12d 0.39 =20+ Thξ

7 8 9 10 11 12 T1(t)℃ 48.46 40.96 42.49 43.4 43.88 43.57 43.05 41. 40.63 38.83 由上表显示,砼中心温度最高值出现在第三天。 4、砼养护计算

筏板混凝土表面采用草袋进行蓄热保温养护,并在保温层下铺一层不透风的塑料薄膜,草袋上铺一层彩条布。在砼基础侧模板外侧采用砖模与沙石回填处理。 ①保温材料厚度:

δ= 0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·(Tmax-T2) 式中:

δ——保温材料厚度(m); h——砼浇注厚度;

λi——各保温材料导热系数[W/(m·K)] ,取0.14(草袋); λ——混凝土的导热系数,取2.33[W/(m·K)]; T2——混凝土表面温度;

Tq——施工期大气平均温度:根据商砼厂家提供浇注期大气平均温度为20℃;

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T2-Tq—-20.0(℃); Tmax-T2—25.0(℃);

Kb——传热系数修正值,取1.3; δ= 0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·(Tmax-T2)

δ= 0.5×2×0.14×20×1.3/2.33×25=0.06249m=6.25cm 本工程采用7.8cm厚草袋作为保温材料,计算时,取1.2倍的安全系数,δ=6.5cm计算;施工时,如保温效果过于明显,中心温度与表面温度差值太小,则定时错开将草袋掀开散热。

②混凝土保温层的传热系数计算: β=1/[Σδi/λi+1/βq] 式中:

β——混凝土保温层的传热系数[W/(m·K)]; δi——各保温材料厚度,6.5cm;

λi——各保温材料导热系数[W/(m·K)] ,取0.14(草袋); βq——空气层的传热系数,取23[W/(m·K)]; β=1/(0.065/0.14+1/23)=1.96 W/(m·K) ③混凝土虚厚度计算: hˊ=k·λ/β

式中: hˊ——混凝土虚厚度(m); k——折减系数,取2/3;

λ——混凝土的传热系数,取2.33[W/(m·K)];

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hˊ=2/3×2.33/1.96=0.79m ④混凝土计算厚度: H=h+2hˊ=2+2×0.79=3.58 ⑤混凝土表面温度:

T2(t)= Tq+[4·hˊ(H- h)(T1(t)- Tq)]/H2 式中:

T2(t)——混凝土表面温度(℃);

Tq——施工期大气平均温度(℃),根据商砼厂家提供浇注期大

气平均温度为20℃;

hˊ——混凝土虚厚度(m); H——混凝土计算厚度(m);

T1(t)——t 龄期混凝土中心计算温度(℃);

不同龄期混凝土的中心计算温度(T1(t))和表面温度(T2(t))如下表。

混凝土温度计算结果表

t(d) T1(t)(℃) T2(t)(℃) T1(t)- T2(t) 3 48.68 39.79 8. 6 43.4 36.15 7.25 16.15 9 43.05 35.9 7.15 15.9 12 38.83 32.99 5.84 12.99 T2(t)- Tq(℃) 19.79 根据上表得:混凝土中心温度与表面温度最大差值出现在第三天T1(3)- T2(3)=8.<25℃,混凝土表面温度与大气温度最大差值

出现在第三天T2(t)- Tq<20℃,符合要求。

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二、混凝土抗裂计算

大体积混凝土基础或结构(厚度大于1m)贯穿性或深进

的裂缝,主要是由于平均降温差和收缩差引起过大的温度收缩应力而造成的.混凝土因外约束引起的温度(包括收缩)应力(二维时),一般用约束系数法来计算约束应力按以下简化公式计算:

式中:

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σ ── 混凝土的温度(包括收缩)应力 (N/mm); E(t) ── 混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量(N/mm),一般取平均值;

α ── 混凝土的线膨胀系数,取1 × 10; T0 ── 混凝土的浇筑入模温度(℃);

T(t) ── 浇筑完一段时间t,混凝土的绝热温升值(℃);混凝土的最大综合温差(℃)绝对值,如为降温取负值;当大体积混凝土基础长期裸露在室外,

且未回填土时,△T值按混凝土水化热最高温升值(包括浇筑入模温度)与当月平均最低温度之差进行计算;计算结果为负值,则表示降温;

Ty(t) ── 混凝土收缩当量温差(℃);

Th ── 混凝土浇筑完后达到的稳定时的温度,一般根

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据历年气象资料取当年平均气温(℃);

S(t) ── 考虑徐变影响的松弛系数, 一般取0.3-0.5; R ── 混凝土的外约束系数,当为岩石地基时,R=1;当为可滑动垫层时,R=0,一般土地基取0.25-0.50; νc ── 混凝土的泊松比.

取S(t) = 0.30,R = 1.00,α = 1 × 10,νc = 0.17. 1、混凝土3d的弹性模量公式:

计算得:E(3) = 0.77× 10 2、最大综合温差 △T = 6.98(℃)

最大综合温差△T均以负值代入下式计算. 3、基础混凝土最大降温收缩应力计算公式:

计算得: σ =0.19(N/mm) 4、不同龄期的抗拉强度公式:

计算得:ft(3) = 0.84(N/mm) 5、抗裂缝安全度:

k=0.84/0.19 = 4.29 > 1.15 满足抗裂条件

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