冬期混凝土热工计算

计算过程（以严冬C30为例）

C30混凝土配合比

    T0=[0.92（mceTce+msTs +msaTsa+mgTg）+4.2Tw（mw-ωsamsa-ωgmg）

+cw（ωsamsaTsa+ωgmgTg）-ci（ωsamsa+ωgmg）]/[4.2mw+0.92（mce+ ms +msa+mg）]

式中：T0-----混凝土拌合物的温度（℃）；

Mw-拌合水的用量（㎏）     170

Ms-掺合料的用量（㎏）     

Mce-水泥的用量（㎏）       281

Msa-砂子用量（㎏）         781

Mg-石的用量（Kg）；         1079

Tw-水的温度（℃）          45

Ts-掺合料的温度（℃）      25

Tce-水泥的温度（℃）        70

Tsa-砂的温度（℃）          5

Tg-石的温度（℃）；          5

ωsa-砂的含水率（%）         5

ωg -石的含水率（%）；       0

cw、ci  ------水的比热容[KJ/（Kg·K）]及冰溶解热（KJ/Kg）；

当骨料温度>0℃， cw=4.2、ci=0。

当骨料温度<0℃,  cw=2.1、ci=335。

T0=19.6℃

2混凝土的出机温度

 T1=T0--0.16（T0--TP）

    式中：T1――混凝土拌和物出机温度；

          TP ――搅拌机棚内温度，取15℃。

  T1 =18.8℃

3、混凝土拌合物运到浇筑地点时的温度

混凝土入模时温度T2 :

ΔTy =（αt1+0.032n）(T1-Ta）

ΔTb =4ω×3.6/(0.04+db/λb) ×ΔT1×t2×Dw/(cc﹒ρc﹒Dl2)

T2=T1-ΔTy -ΔTh

T2 =12.7℃故入模温度满足≥10℃

上式中：

T2——混凝土输送到浇筑地点时的温度（℃）；

ΔTy——采用装卸式运输工具运输混凝土时的温度降低 （℃）；

ΔTb——采用泵管输送混凝土时的温度降低 （℃）；

ΔT1——泵管内混凝土温度与环境气温差25（℃），ΔT1=T1-Ty-Ta；

Ta——室外环境气温-10（℃）

t1——混凝土拌合物运输的时间0.7（h）

t2——混凝土在泵管内输送时间0.15（h）

n——混凝土的运转次数；1

cc——混凝土的比热容0.97[KJ/(kg﹒K)]；

ρc——混凝土的质量密度2400（kg/m³）；

λb——泵管外保温材料导热系数0.05[W/(m﹒K)]；

db——泵管外保温层厚度0.05（m）；

Dl——混凝土泵管内径0.2（m）；

Dw——混凝土泵管外围直径（包括外围保温材料）0.22（m）；

ω——透风系数取1.3

α——温度损失系数（h-1）采用混凝土搅拌车时取0.25

4考虑模板和钢筋的吸热影响，混凝土浇筑成型完成时的温度为：

T3=（ccmcT2+cfmfTf+csmsTs）/(ccmc+cfmf+csms)      

 ①Tf =-5℃、Ts=-5℃

T3=（1×2400×12.7-2.4×275×5-0.48×124×5）/（2400+2.4×275+0.48×124）= 8.61℃

②Tf =-10℃、Ts=-10℃

T3=（1×2400×12.7-2.4×275×10-0.48×124×10）/（2400+2.4×275+0.48×124）= 7.46℃

③Tf =-15℃、Ts=-15℃ 

T3=（1×2400×12.7-2.4×275×15-0.48×124×15）/（2400+2.4×275+0.48×124）= 6.31℃

式中cc——混凝土的比热容1.0KJ/kg·K；

cf——模板的比热容2.4KJ/kg·K；

cs——钢筋的比热容0.48KJ/kg·K；

mc——每m3混凝土的重量2400kg；

mf——每m3混凝土相接触的模板重量275kg；

ms——每m3混凝土相接触的钢筋重量124kg；

Tf——模板的温度，未预热时可采用当时的环境温度（℃）；

Ts——钢筋的温度，未预热时可采用当时的环境温度（℃）；　

5混凝土蓄热养护过程中的温度计算

现场考虑到板的厚度小，容易受冻。取冬施期间最薄的板厚计算，板厚150mm。计算板外铺设一层阻燃纤维棉保温被3天后的温度：多层板的导热系数为0.174W/(m·K)，厚度为0.015m，阻燃纤维棉保温被的导热系数为0.049w/(m·k) 厚度为0.05m。

注：前后的透风系数不在同一条件下

①当混凝土蓄热养护任意时刻的平均温度为-5℃，即Tm,a=-5℃时，设计采用一层保温被。K=3.6/（0.04+0.015/0.174+0.05/0.049）=3.14

M=A/V=13.28/1=13.28    Tm,a=-5℃   ω=2.5

Qce=330      Vce=0.013         CC=0.97       ρC=2400    Mce=280

θ=ω·k·M/ VceCCρC=3.44

ψ= VceQceMce/ (Vce CCρC-ω·k·M)=-16.24

η=T3-Tm+ψ=-2.63

3天后的最终温度：

T=ηe-θVce·t-ψe-Vce·t+Tm,a=-2.63×e-3.44·0.013·72+16.24×e-0.013·72-5

=1.23℃  

平均温度：

Tm= (ψe-Vce.t-ηe-θVce.t /θ+η/θ-ψ)/ Vcet+ Tm,a =4.8℃

结论：混凝土不会受冻。

②当混凝土蓄热养护任意时刻的平均温度为-10℃，即Tm,a=-10℃时，设计采用双层保温被。

K=3.6/（0.04+0.015/0.174+0.1/0.049）=1.66

M=A/V=13.28/1=13.28     Tm,a=-10℃    ω=2.5

Qce=330      Vce=0.013         CC=0.97      ρC=2400     Mce=280

θ=ω·k·M/ VceCCρC=1.82

ψ= VceQceMce/ (Vce CCρC-ω·k·M)=-48.34

η=T3-Tm,a+ψ=-30.88

3天后的最终温度：

T=ηe-θVce·t-ψe-Vce·t+Tm,a =3.23℃  

平均温度：

Tm=(ψe-Vce.t-ηe-θVce.t /θ+η/θ-ψ)/ Vcet3+ Tm,a =6.7℃

结论：混凝土不会受冻。

③当混凝土蓄热养护任意时刻的平均温度为-15℃，即Tm,a=-15℃时，设计采用三层保温被。

K=3.6/（0.04+0.015/0.174+0.15/0.049）=1.13

M=A/V=13.28/1=13.28     Tm,a=-15℃    ω=2.5

Qce=330      Vce=0.013         CC=0.97       ρC=2400    Mce=280

θ=ω·k·M/ VceCCρC=1.24

ψ= VceQceMce/ (Vce CCρC-ω·k·M)=-165.6

η=T3-Tm,a+ψ=-144.3

3天后的最终温度：

T=ηe-θVce·t-ψe-Vce·t+Tm,a  =4.7℃  

平均温度：

Tm=(ψe-Vce.t-ηe-θVce.t /θ+η/θ-ψ)/ Vcet+ Tm,a =7.15℃

结论：混凝土不会受冻。