大体积砼水化热及温度计算

一、水化热计算：

1、砼配合比的原则：

主桥墩、过渡墩承台采用C30砼采用恩施州连珠水泥厂家生产的普通硅酸盐P.032.5水泥，3#、4#主墩承台砼方量445.4m³,2#、5#过渡墩承台砼方量173.3m³,均为大体砼,砼配合比的原则为:满足设砼强度等级条件下,掺适量粉煤灰、同时加缓凝剂延长砼的初凝时间，尽可能降低砼的水量，尽量降低砼内最大温升值。

2、C30砼设计配合比：

水泥：350㎏∕m³ 

水：176㎏∕m³；大气温度在30°C，马水河水温在27°C

粗骨料：767㎏∕m³

细骨料：938㎏∕m³

粉煤灰：90㎏∕m³

缓凝型减水剂：1%

3、砼温度计算：

1）、搅拌温度计算和浇筑温度

砼拌和温度计算

Tc=∑Ti*W*C=75410.4∕2510.3=30.04°C

考虑到砼运输过程中受日晒等因素，入模温度比拌和温度约高3°C，砼入模温度约Tj=33.04°C

2)砼中心最温度:

Tmax=Tj+Th*ξ

Tj=33.04°C(入模温度)         ξ散热系数取0.7

砼最高绝热温升Th=W*Q∕C∕r=350×377÷0.973÷2321=50.43°C

其中: 350㎏∕m³水泥用量；377KJ∕kg为单位水泥水化热；0.973KJ∕kg·°C为水泥比热；2321㎏∕m³为砼密度。

则：Tmax=Tj+Tk*ξ=33.04+50.43×0.7=70.794°C

3)砼内外温差:

砼表面温度(未考虑覆盖)

Tb=Ta+4 h´(H-h´)     ΔT∕H²。

H-2h´=3+2×0.07=3.14

h´=K*λ∕β=0.666×2.33÷22=0.07

式中：

Tbmax——砼表面最高温度（°C）

Ta——大气的平均温度(°C)

H——砼的计算厚度

h´——砼的虚厚度

h——砼的实际厚度

ΔT——砼中心温度与外界气温之差的最大值

λ——砼的导热系数,此处可取2.33W∕m·K

K——计算折减系数,根据试验资料可取0.666

β——砼模板及保温层的传热系数(W∕m*mK),取22

Ta——为大气环境温度,取30°C  ΔT= Tmax- Ta=40.94°C

故Tb=33.73°C

砼内表温试差: ΔTc= Tmax- Tb=70.94-33.73=37.21°C＞20°C

二、温度应力计算

计算温度应力的假定：

①、砼等到级为C30，水泥用量较大311kg∕m³；

②、砼配筋率较高，对控制裂缝有利；

③、底模对砼的约束可不考虑；

④、几何尺寸不算太大，水化热温升快，散热也快；因此，降温与收缩的共同作用是引起砼开裂的主要因素。

先验算由温差和砼收缩所产生的温度应力σmax是否超过当时厚板的极限抗拉强度Rc。

采用公式：Smax=EaT[1-1/(cosh*ß*L/2)]s

式中:

    E砼各龄期时对应的弹性模量 Et=Ec（1-e-0.9t）=2.79*104

        E=2.718自然对数底

    t砼龄期（天数）

    Et砼28天时C30的弹性模量=3*104mpa

    a砼的体膨胀系数1.0*10-5

        L结构长；本工程厚板长度L=23.75m（取长度）。

    T结构计算温度;该厚板最大绝热升温Tmax=50.29oc

    实际温升高度在砼浇筑后第三天。

    T3=Tmax-T9=50.29-20=30.29 oc

    coshß悬双曲条线函级

cx/HE（开根号）

    H结构厚度，本工程厚板厚度H=4

    Cx砼板与支撑面间滑动阻力系数，对竹胶模板，比较砂质土的阻力系数考虑取Cx=30N/mm2

       S砼应力松弛系数，查表得S=0.186

   σmax=EaT[1-1/(cosh*ß*L/2)]s

        =2.79*104*1*10-5*30.29*（1-1/1.00013*11.875）*0.186

        =1.439mpa

参照“大体积砼施工”根据以上公式，代入本工程相应数据，计算得出σmax=1.439mpa<1.75(该砼30天龄期时的强度，由砼结构设计规范查得)，由此可知，不含因降温时砼收收缩而引起收缩裂缝。