某建筑承臺大體積混凝土熱工計(jì)算

王曉霞

摘?要：大體積混凝土的水化熱是一個關(guān)鍵的問題，如能控制水化熱并采取合理的技術(shù)措施，質(zhì)量就能得到保證。本文即是從承臺大體積混凝土熱工計(jì)算出發(fā)，來找出水化熱影響溫度變化的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;水化熱;熱工

1 大體積混凝土概述

美國混凝土協(xié)會ACI從水化熱的角度定義大體積混凝土。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)從混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差定義了大體積混凝土。我國行業(yè)規(guī)范《大體積混凝土施工規(guī)范》、《公路橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》也從尺寸和水化熱角度定義了大體積混凝土。角度不同，大體積混凝土定義不同。但都具有一些共同特征：結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土現(xiàn)澆量大，產(chǎn)生大量的水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度變形，應(yīng)采取措施防止裂縫開展。

2 工程概況

某建筑的基礎(chǔ)為大體積混凝土，承臺長48.4m，寬30.3m，高度3.0m，面積1238?m2?，混凝土的強(qiáng)度為C35?；炷僚浜媳热缦拢?/p>

拌合機(jī)入機(jī)原材料溫度：水泥溫度?T?c=30℃?;

砂、石、水與大氣溫度相同 ?T?g=T?w=20℃

根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃安排，基礎(chǔ)施工時間在夏季7月份，現(xiàn)場預(yù)計(jì)平均氣溫在20℃。

3 大體積混凝土熱工計(jì)算

3.1 混凝土絕熱溫升

混凝土最大絕熱溫升：?T?h=m?cQ/（c·ρ）=（268.5×375）/（0.97×2402.5）=43.21℃

由公式?T?（t）=T?h×（1-e-mt）?計(jì)算不同齡期水化熱絕熱溫升（3d、6d、9d、……24d、27d、30d）（本文只列出3d和30d齡期計(jì)算式，中間齡期同理計(jì)算，不再一一列出）：

T?（3）=T?h×（1-e-0.41×3）=43.21×（1-0.29）=30.68℃

T?（30）=T?h×（1-e-0.41×30）=43.21×（1-0.000005）=43.21℃

注：式中?T?h?——混凝土最大絕熱溫升（℃）;

T?（t）?——混凝土某齡期的水化熱絕熱溫升（℃）;

t??——混凝土的齡期（d）;

m?、?m?c?、?Q?、?ρ?可查表得到。

3.2 混凝土中心溫度計(jì)算

由?T?1（t）=T?j+T?（t）·ξ?（t）?計(jì)算得到：

T?1（3）=T?j+T?（3）·ξ?（3）=20+30.68×0.68=40.86℃

T?1（30）=T?j+T?（30）·ξ?（30）=20+43.21×0.19=28.21℃

注：式中?T?1（t）?——t齡期混凝土中心溫度（℃）;

T?j?——混凝土澆筑溫度（℃），20℃;

ξ?（t）?——t齡期降溫系數(shù)，查表可得。

3.3 混凝土表層（表面以下50～100mm處）溫度計(jì)算

由公式?T?2（t）=T?q+4·h'?（?H-h'?）?[T?1（t）-T?q]/H2?計(jì)算得到：

T?2（3）=20+4×0.64×（5.28-0.64）[40.86-20]/5.22=20+9.16=29.16℃

T?2（30）=20+4×0.64×（5.28-0.64）[28.21-20]/5.22=20+3.61=23.61℃

注：式中?T??2?（t）?——混凝土表面溫度（℃）;

T?q?——施工期大氣平均溫度（℃），20℃;

h'?——混凝土虛厚度（m）;?h'=k·λ/β=23×2.33/2.45=0.64m?;

k?——折減系數(shù)，取2/3;

λ?——混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33[W/（m·K）];

β?——混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)[W/（?m2?·K）];

β=1/[∑δi/λi+1/β?q]=1/（0.051/0.14+1/23）=2.45

3.4 不同齡期混凝土的中心溫度與表面溫度差

由公式?ΔT?t=T?1（t）-T?2（t）?計(jì)算不同齡期混凝土的中心溫度與表面溫度差：

ΔT?3=T?1（3）-T?2（3）=40.86-29.16=11.70℃

ΔT?30=T?1（30）-T?2（30）=28.21-23.61=4.6℃

3.5 混凝土平均溫度

由公式?T?m（t）=[T?1（t）+T?2（t）]/2?計(jì)算不同齡期混凝土的中心溫度與表面溫度平均值：

T?m（3）=[T?1（3）+T?2（3）]/2=（40.86+29.16）/2=35.01℃

T?m（30）=[T?1（30）+T?2（30）]/2=（28.21+23.61）/2=25.91℃

4 結(jié)論

綜上述結(jié)論：混凝土中心溫度與表面溫度差小于25℃。本工程承臺混凝土施工需采取22.2mm厚阻燃草簾覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)、保溫措施，可保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.大體積混凝土施工規(guī)范（GB50496-2018）.中國建筑工業(yè)出版社，2018.

[2]同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院.大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工與溫度控制全套技術(shù).同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.6.

[3]中國建筑科學(xué)研究院.混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB 50119-2013）.中國建筑工業(yè)出版社，2013.