底板大体积混凝土内外温差估算及其养护措施.doc

底板大体积混凝土内外温差估算及其养护措施一、大体积混凝土概况该大体积混凝土长160.2m，宽71.5m，厚1.8m，混凝土标号C40/S8采用商品泵送混凝土施工本工程施工季节为春季为防止混凝土内外温差过大造成温度裂缝，故在施工前，对混凝土的中心温度、混凝土内外温差应有充分的了解，以便施工期间能采取有效的措施控制温度应力，避免混凝土产生温差裂缝二、混凝土中心温度估算由于是C40混凝土，因此，应采用42.5＃普通水泥配制混凝土，本工程掺加GT抗裂防水剂和粉煤灰，预计C40/S8混凝土的水泥用量约为360Kg/m3左右、GT抗裂防水剂用量约为40Kg/m3左右，粉煤灰的用量约为70Kg/m3左右膨胀剂和粉煤灰都取代水泥）按下式可估算出混凝土的绝热最高温升：（1）Tmax=(W×Q)/(C×r)式中为最高绝热温升(℃)W为每公斤水泥的水化热(J/Kg)，425#普通水泥取345×103J/KgQ为单方混凝土中水泥和GT的总用量(Kg/m3)，本工程Q＝360＋40＝400Kg/m3C为混凝土的比热(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×103J/Kg℃g为混凝土的容重，取r＝2400Kg/m3故＝＝59.9(℃)基础混凝土处于散热条件下，考虑上下表面二维散热，一层塑料薄膜保潮养护，及二层草袋保温养护，取1800mm厚混凝土的散热影响系数为0.65，则混凝土因水泥水化热而引起的温升值为：1800mm厚混凝土基础＝59.9×0.65＝38.9℃掺加粉煤灰后，可大量降低水泥用量，从而降低混凝土的中心温度，根据有关资料表明，粉煤灰对大体积混凝土水化热的影响为其重量的1/50，本工程混凝土中粉煤灰的用量为70Kg/m3左右，即由粉煤灰与水泥反应引起的水化热的温升值仅为1.4℃左右。

由此可以估算出本工程底板大体积混凝土由胶凝材料水化反应引起的温升值为：38.9＋1.4＝40.3℃本工程处于春季，考虑到砂、石料中可能有冻结物，因此，应采用加热的温水搅拌混凝土，假定混凝土的入模温度为10～15℃左右，则预计混凝土中心的最高温度为：1800mm厚混凝土基础40.3＋10～15＝50.3～55.3℃即本工程若在春季施工，1800厚的底板大体积混凝土的中心温度约为50～55℃三、养护材料厚度计算由于春季的大气温度很低，夜间的大气温度有可能在0℃，与混凝土之间形成了很大的温差，因此，需进行蓄热保温养护（防止混凝土内外温差过大产生开裂），养护材料的厚度按下式计算：d＝K（2）式中d为养护材料所需的厚度(m)l为养护材料的导热系数(w/mK)，假定用草垫子养护，则l＝0.14l0为混凝土的导热系数(w/mK)，取l0＝2.3w/mK为混凝土中的最高温度，本工程1800mm厚底板的中心温度约为50.3～55.3℃，取＝53℃Ta为混凝土与养护材料接触面处的温度(℃)，养护要求混凝土的内外温差不大于25℃，则Ta取Ta＝－25，则：1800mm厚基础Ta＝53－25＝28℃Tb为混凝土达到最高温度时的大气平均温度，可采用施工时的旬平均温度，本工程取Tb＝5℃、10℃（春季的平均温度）两种可能进行估算。

K为传热系数修正值，取K＝K1＝1.6H为结构物的厚度(m)本工程1800mm厚基础H＝1.8m则1800mm厚基础:平均气温5℃时：d＝×1.6＝0.08064(m)＝8.1cm平均气温10℃时：d＝×1.6＝0.0631(m)＝6.3cm每层草垫子厚约4cm，因此，春季1800厚基础需1～2层草垫子和一层塑料薄膜进行养护四、蓄水养护混凝土终凝后，在其表面蓄存一定厚度的水由于水的导热系数为0.58W/m.K，具有一定的隔热保温效果，这样可延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心与混凝土表面的温差值，从而可控制混凝土的裂缝开展根据热交换原理，每一立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于混凝土在此养护期间散失到大气中的热量此时混凝土表面所需的热阻系数，可按下式计算：R＝（3）式中R为混凝土表面的热阻系数（K/W）；X为混凝土维持到指定温度的延续时间（h）；M为混凝土结构物的表面系数（1/m）；M＝（4）F为结构物与大气接触的表面面积（m2）；V为结构物的体积（m3）；本基础拟分三段施工，计算如下：F＝71.5×160.2÷3＋71.5×1.8×2＋160.2÷3×1.8×2＝4267.74m21/mV＝71.5×160.2÷3×1.8＝6872.58m3故M＝＝0.62Tmax为混凝土中心最高温度（℃）；Ta为混凝土与水接触面处温度（℃）；本工程设计要求混凝土内外温差不超过25℃，故Tmax－Ta＝25℃K为传热系数修正值，蓄水养护时取1.3；700为混凝土的热容量，即比热与容重的乘积（kJ/m3•K）；Tb为混凝土浇筑、振捣完毕开始养护时的温度（℃），可采用施工时的旬平均温度；本工程假定施工时旬平均温度为5℃、10℃两种情况。

Q为每立方米混凝土中的水泥用量（kg）；本工程预计为400kg/m3（包括抗裂防水剂）W为混凝土在指定龄期内水泥的水化热（kJ/kg），本工程取345kJ/kg蓄水深度按下式计算：H＝R•λ（5）式中H为混凝土表面的蓄水深度（m）；R为热阻系数；λ为水的导热系数，取0.58W/m.K本工程的大体积混凝土为防水混凝土，养护时间为14天，根据以往的工程经验，1.8m厚混凝土养护14天后，中心温度与外界温度之差不会超过25℃，因此，取X＝14×24＝336h，将各参数代入式（3）得：旬平均温度5℃时：R＝＝0.161K/W旬平均温度10℃时：R＝＝0.148K/W代入式（5）得：旬平均温度5℃时：H＝0.161×0.58＝0.093m＝9.3cm旬平均温度10℃时：H＝0.148×0.58＝0.858m＝8.6cm即若采用蓄水养护，蓄水深度约8～10cm。