大體積混凝土澆筑前溫度控制計(jì)算

漢北河1#特大橋主橋承臺砼施工溫控計(jì)算書III主橋承臺砼施工溫控計(jì)算書III一、工程概述我標(biāo)段負(fù)責(zé)施工的20、21#墩承臺平面尺寸為：10.5X10.5m，高度為：4.5m，混凝土方量為：496.1m3。承臺混凝土施工時(shí)間安排在07年12月至08年4月，最高溫度考慮為：25°C,最低溫度考慮為5°C。大體積混凝土施工前的溫度控制計(jì)算，根據(jù)施工擬采用的防裂措施和已知施工條件，先計(jì)算混凝土的水泥水化熱絕熱升溫值、各齡期收縮變形值、收縮當(dāng)量溫差和彈性模量，然后通過計(jì)算，估量可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力，如不超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則表示所采取的防裂措施能有效控制預(yù)防裂縫的出現(xiàn)；如超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則應(yīng)采取調(diào)整混凝土的入模溫度、減低水化熱溫升值、降低內(nèi)外溫差、改善施工操作工藝和混凝土性能，提高抗拉強(qiáng)度或改善約束等技術(shù)措施重新計(jì)算，直至計(jì)算的應(yīng)力在允許范圍以內(nèi)為止。此時(shí)考慮兩種溫度應(yīng)力，都應(yīng)該滿足混凝土抗裂的要求：1、 混凝土內(nèi)外溫差引起的內(nèi)力（混凝土同一時(shí)間點(diǎn)橫向溫差）；2、 混凝土溫度收縮應(yīng)力（不同時(shí)間點(diǎn)的縱向溫差）?，F(xiàn)就兩種應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。二、混凝土澆筑前裂縫控制的施工計(jì)算（一） 、綜合數(shù)據(jù)擬定1、 混凝土配合比混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為C30,其配合比為水：水泥：砂：碎石：粉煤灰：外加劑=174：330：755：1086：75：2.43,每方混凝土需330kgP.O42.5水泥，使用NF-2減水劑，每方混凝土摻加2.43kg,II級粉煤灰摻量為75kg,。2、 基本數(shù)據(jù)取定與計(jì)算水泥水化熱：Q=377J/kg；混凝土比熱：C=0.96J/kg?K；混凝土質(zhì)量密度：p=2400kg/m3。（二） 、各齡期應(yīng)力計(jì)算因?yàn)榛炷烈话阍?—5天水化熱溫度達(dá)到最高，故需從混凝土具有兩天齡期時(shí)開始計(jì)算其溫度應(yīng)力。在溫度上升階段，混凝土的彈性模量較低,約束應(yīng)力較小,故不必考慮其溫度上升階段的裂縫問題。混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)力計(jì)算采用相應(yīng)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，而縱向混凝土溫度收縮溫差引起的應(yīng)力采用抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，并考慮1.15的安全系數(shù)，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的是必須避免的貫通性裂縫。1、2天齡期后應(yīng)力計(jì)算（此時(shí)還沒有拆除模板）混凝土的抗拉強(qiáng)度為：Rb（⑵=0.8xRbtx（lgt》.67=0.8x2.1xGg2》.67=0.75MpaR⑵=0.8xR^xGgt））.67=0.8x1.75xGg2、.67=0.62Mpa考慮1.15安全系數(shù)的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度:R2/1.15=0.54Mpa2天齡期對應(yīng)的彈性模量為：氣)=EC)xl-e-0.095)=3x104x(-e-o.09?2)=4941.4^^1(1)、混凝土內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力y21、 1b=Ex以xTx(——-)x xH(t,t)x(y) 0h23 1—ui上式中E為對應(yīng)齡期混凝土的彈性模量a為混凝土線膨脹系數(shù)，取1X10-5T0為混凝土內(nèi)外溫差當(dāng)y與h相等時(shí)，在滿足抗裂強(qiáng)度(0.75Mpa)時(shí)混凝土表面與混凝土中心的允許最大溫差為：T='"x(y)x(1-u)x一1一= 3x0.75 x(1-0.15):0.593=32.7°C0 2xExa H(t,t)2x4941.4x1x10-5i該溫度包括了混凝土在兩大齡期時(shí)的收縮變形當(dāng)量溫差，實(shí)際控制時(shí)應(yīng)減去該溫度值。(2)、混凝土溫度收縮引起的約束應(yīng)力混凝土2d齡期水化熱絕熱溫度及最大的水化熱絕熱溫度為：330*377T= (1-2.718-0.3*2)=244C(2) 0.96*2400T=320*377(1-2.718-泊=54.0Cmax0.96*2400經(jīng)查表相應(yīng)2大齡期時(shí)，混凝土收縮變形相應(yīng)系數(shù)為：M4=1.25,M1、M、M、M、M均為1,M=1.11,M=0.7,M=1.2,M=0.92 3 5 9 6 7 8 10則2大齡期混凝土的收縮變形值為：￡ =3.24*10-4(1-2.718-0.01-2)*1.25*1.11*0.7*1.2*0.9=0.07*10-4(2)混凝土2d收縮當(dāng)量溫差為：

=0.7°C. 0.07*10-=0.7°CT= e 1.0*10-5露天養(yǎng)護(hù)期間，混凝土入模溫度考慮為：15C,2大齡期出現(xiàn)的最低氣溫考慮為8C,則2天后混凝土的最大綜合溫差為：AT=15+2*24.4+0.7—8=23.9C

3基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：b(2)0.494*10b(2)0.494*104*1*10-5*(23.9)1—0.15*0.30*0.32=0.13Mpa<R(L2)/1.15=0.54MPa混凝土的內(nèi)外橫向溫差為：T0-T（2）=32.7-0.7=32.0C綜上，由計(jì)算知混凝土內(nèi)外溫差控制在32.0C時(shí)不會出現(xiàn)表面裂縫，基礎(chǔ)在露天養(yǎng)護(hù)2天時(shí)，混凝土不會出現(xiàn)溫度收縮裂縫（貫通裂縫）。2、同理計(jì)算3—30天后混凝土拉應(yīng)力3大齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：0.74Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：30.0C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.24<0.74Mpa（安全）4大齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：0.87Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：27.1C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.34<0.87Mpa（安全）5大齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：0.96Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：24.6C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.44<0.96Mpa（安全）6天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.03Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：22.6r基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.55<1.03Mpa（安全）7天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.09Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：20.9r基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.64<1.09Mpa（安全）10天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.22Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：17.5°C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：0.88<1.22Mpa（安全）13天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.31Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：15.3C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.07<1.31Mpa（安全）16天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.38Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：13.7C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.21<1.38Mpa（安全）19天齡期計(jì)算狀態(tài):允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.44Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：12.4°C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.33<1.44Mpa（安全）22天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.48Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：11.4C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.42<1.48Mpa（安全）25天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.52Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：10.5C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.49<1.52Mpa（安全）28天齡期計(jì)算狀態(tài)：允許最大拉應(yīng)力（考慮了1.15的安全系數(shù)）：1.56Mpa允許最大混凝土內(nèi)外橫向溫差為：9.8C基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生的降溫收縮應(yīng)力為：1.56=1.56Mpa（安全）（計(jì)算過程見承臺溫控計(jì)算表），此時(shí)雖然安全，但降溫收縮應(yīng)力已接近最大允許拉應(yīng)力，就需采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，提高混凝土穩(wěn)定后的表面溫度，減小最大綜合溫差。由于混凝土在7天時(shí)強(qiáng)度就可達(dá)70%以上，故7天以后采取3天一個(gè)臺階進(jìn)行計(jì)算。從以上計(jì)算分析可知，混凝土溫度收縮應(yīng)力只與入模溫度、混凝土水化熱溫升值、混凝土達(dá)到穩(wěn)定后的最低溫度、外約束條件有關(guān)。而混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)力只與混凝土中心與表面的溫差值有關(guān)，且該溫差值正好符合規(guī)范溫差要求：混凝土內(nèi)外溫差不大于25r，從計(jì)算結(jié)果可知，內(nèi)外溫差允許值正好在這一范圍內(nèi)。由于實(shí)際混凝土最高溫度值在2—5天齡期時(shí)出現(xiàn)，故此時(shí)最容易出現(xiàn)內(nèi)外溫差超限情況，此后溫差都較此時(shí)小。故實(shí)際施工時(shí)，我部仍然按25°C溫差值控制。在計(jì)算保溫層時(shí)，我部也按照25°C標(biāo)準(zhǔn)控制。(三)、混凝土內(nèi)部最高溫度的估算1、混凝土內(nèi)部最高溫度估算按最大絕熱溫升值計(jì)算丁WXQT= maXCXpT=330X377=54.0Cmax0.96x2400入模溫度考慮15C時(shí)，最高溫升值為15+52.4=67.4C達(dá)到最大溫升值時(shí)，混凝土表面的最低允許溫度為:T=T-25=42.4C2、保溫材料厚度計(jì)算0.5-H?人-(T-T)b= 1 b 『xki人.(T-T)力：保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，此處采用草袋；iT:養(yǎng)護(hù)期間大氣平均溫度；Tb:混凝土表面溫度；T:混凝土水化熱最高溫度；"混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)。k:傳熱修正系數(shù)；H：混凝土承臺厚度。0.5-4500-0.14-(42.4-10)4,一c= x1.2=177mmi 2.3-(67.4-42.4)根據(jù)計(jì)算，應(yīng)采用六層草袋，厚18厘米，進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。考慮草袋較厚，實(shí)施起來較為困難，光考慮保溫來降低內(nèi)外溫差實(shí)施起來可能效果不好，即同時(shí)需要在混凝土內(nèi)部通水進(jìn)行內(nèi)部降溫，降低混凝土最高溫升值，然后，實(shí)際養(yǎng)護(hù)厚度由實(shí)測最高溫升值計(jì)算確定。內(nèi)層采用用