大体积混凝土浇筑温度计算与实测分析

【摘要】 大体积混凝土广泛应用在工业建筑厂房基础结构的主要受力部位。本文介绍了华电镇雄电厂新建2×600MW机组烟气脱硫工程1#、2#吸收塔基础大体积混凝土施工工艺和施工过程。

【关键词】 大体积；普通硅酸盐水泥；温度计算

【 abstract 】 mass concrete widely used in industrial building workshop fundamental structure of the main stress area. This paper introduces the new town of huadian power plant 2 x 600 MW unit desulphurizing engineering 1 # and 2 # absorption tower big-volume concrete construction technology and construction process.

【 key words 】 big volume; Ordinary Portland cement; Temperature calculation

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

大体积混凝土广泛用在工业建筑厂房基础结构的主要受力部位。温度荷载是大体积混凝土结构的一个重要而复杂的荷载。因此，只有充分掌握混凝土温度场的变化规律才能有效防止裂缝的产生。

一、工程概况

烟气脱硫系统工程属于华电镇雄电厂新建2×600MW机组工程，吸收塔基础直径为23.5m，高2m，设计采用C30泵送混凝土，连续浇筑，基础混凝土量约1000m3混凝土。

二、施工技术准备

根据所选定的原材料，进行配合比计算，经过试验优化，最终的配合比如下表：

序号 材料名称 技术指标 每立方米混凝土材料用量（kg）

（1）普通硅酸盐水泥 42.5级 342

（2）石 1～3cm 854

（3）砂 中 963

（4）粉煤灰 60

（5）水 180

（6）B08ZX4

（7）坍落度 14-16cm

（8）水灰比 0.45

三、施工阶段砼浇筑体的计算温度

1、 砼浇筑块体的温度

1.1砼的最大绝热温升

Th =mc•Q/c•ρ•(1-e-mt)

式中： Th——混凝土的最大绝热温升（℃）；

Q——胶泥材料水化热总量（kj/kg）28d水化热，查表得42.5级普通硅酸盐水泥28天水化热Q28=375kj/kg，3天水化热Q3=314kj/kg，7天水化热Q7=354kj/kg，Q=kQ0，Q0=4/（7/Q7-3/Q3），k为不同掺量掺合料水化热调整系数，查表求得k取0.93,故Q=364 kj/kg；

mc——每立方米混凝土水泥用量（kg/m3），mc=342kg；

c——混凝土比热，取0.97kj/(kg•K)；

ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）；

t——混凝土的龄期(d)取3、6、9、12、15、18、21；

e——为常数，取2.718；

m——系数，取：0.384（浇筑温度约25℃）。则：

1 Th3 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×3) }=78.2℃

2 Th6 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×6) }=59.4℃

3 Th9 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×9)}= 55.2℃

4 Th12 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×12) }=54.0℃

5 Th15 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×15)}= 53.6℃

6 Th18 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×18) }=53.5℃

7 Th21 =342×364/{0.97×2400×（1-2.718-0.384×21)}= 53.5℃

1.2 混凝土中心计算温度

T1（t）= Tj+Th•ξ(t)

式中：T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度（℃）；

Tj——混凝土浇筑温度(℃)，取25度;

ξ(t) ——t龄期降温系数，查表计算得：

对2m混凝土基础：ξ(3)= 0.57；ξ(6)=0.54；ξ(9)=0.475；

ξ(12)=0.385；ξ(15)=0.295；ξ(18)=0.22 ；ξ(21)=0.175；ξ(27)=0.105；

1 T1（3）= 25+ 78.2×0.57=69.6℃

2 T1（6）= 25+ 59.4×0.54=57.1℃

3 T1（9）= 25+ 55.2× 0.475=51.2℃

4 T1（12）= 25+ 54.0×0.385=45.8℃

5 T1（15）= 25+ 53.6×0.295=40.8℃

6 T1（18）= 25+ 53.5×0.22=36.8℃

7 T1（21）= 25+ 53.5×0.175=34.4℃

由上可知：混凝土内部温度在养护12天后温度约可降至40～50℃间，考虑现在日平均气温在10～30℃间，因此混凝土养护时间约需15～18天。

1.3 混凝土表层（表面下50～100mm处）温度

保温材料厚度

δ=0.5h•λx(T2-Tq)Kb/λ(Tmax-T2)

式中：

δ——保温材料厚度（m）；

λx——所选保温材料导热系数[W/(m•K)]，查表得草袋λx=0.14；

T2——混凝土表面温度（℃）；

Tq——施工期大气平均温度，取14（℃）；

λ——混凝土导热系数，取2.33W/(m•K)；

Tmax——计算得混凝土最高温度（℃）；

计算时可取T2-Tq=15～20℃，取平均值为20.5℃；

Tmax-T2=20～25℃，取平均值为22.5℃；

Kb——传热系数修正值， Kb=1.3～1.5， 考虑镇雄春季风较大，故取1.4。

δ=0.5h•λx(T2-Tq)Kb/λ(Tmax-T2)

=0.5×2×0.14×20.5×1.4/2.33×22.5

≈0.08米

则实际采取两层草袋、两层塑料薄膜保温保湿养护，即可保证2m厚混凝土基础表面的控裂要求。

1.4 混凝土表面模板及保温层的传热系数:

β=1/[Σδi/λi+1/βq]

=1/[0.08/0.14+1/23]≈1.63

式中：

β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m2•k)]；

δi——各保温材料厚度，保温材料选用草袋，厚度为0.08（m）；

λi——各保温材料导热系数，草袋为0.14[W/(m•k)]；

βq——空气层的传热系数23[W/(m2•k)]；

1.5 混凝土虚厚度：

h’=k•λ/β=(2/3)×2.33/1.63=0.955米

式中：

h’ ——混凝土虚厚度（m）;

k ——折减系数，取2/3；

λ ——混凝土导热系数，取2.33[W/（m•k];