大体积混凝土水化热及温度计算

一、工程概况

德大铁路DK66+572～DK95+130段工程由中鉄十局第六分部负责施工；其桥墩承台最大尺寸长、宽、高分别为10.2米、7.5米、2米，混凝土标号为C40，施工时最低气温为10℃。

二、大体积混凝土的温控计算

1、相关资料

（1）C40配合比

水泥： 273kg/m3；

水：151 kg/m3；

粗骨料： 1095 kg/m3；

细骨料： 704 kg/m3；

粉煤灰： 147kg/m3；

高效减水剂：4.2kg/m3

（2）气象资料

桥址区位于暖温带半湿润季风气候区，具有四季分明，无霜区长，日照充足，四季分明，气候温和等特征。年平均气温14.3℃，极端气温最高40.5℃，最低零下14.9℃。最高月均温27.4℃（7月），最低月均温，-0.1℃（1月）。年平均降水量660.7毫米

（3）混凝土拌和方式

采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。

2、混凝土温度计算

1)、搅拌温度计算和浇筑温度

混凝土拌和温度为:

Tc=∑Ti*W*c/∑W*c=72863/2534.5=28.7℃。

2）混凝土中心最高温度：

Tmax=Tj+Th*ξ

Tj=28.7℃（入模温度），ξ散热系数取0.70

混凝土最高绝热温升Th=W*Q/c/r=273*265/0.973/2400=31.0℃

其中273 Kg为水泥用量；265KJ/Kg为单位水泥水化热；0.973KJ/Kg.℃为水泥比热；2400Kg/m3为混凝土密度。

则Tmax=Tj+Th*ξ=28.7+31.0*0.70=50.4℃。

3）混凝土内外温差

混凝土表面温度（未考虑覆盖）：

Tb=Tq+4h’（H-h’）△T/H2。

H=h+2h’=2+2*0.07=2.14m，

h’=k*λ/β＝0.666*2.33/22＝0.07m

式中Tbmax--混凝土表面最高温度（℃）；

Tq--大气的平均温度（℃）；

 H－一混凝土的计算厚度；

h’--混凝土的虚厚度；

h--混凝土的实际厚度；

ΔT－－混凝土中心温度与外界气温之差的最大值；

λ--混凝土的导热系数，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--混凝土模板及保温层的传热系数（W/m*m·K），取22

Tq为大气环境温度，取30℃，△T= Tmax-Tq=20.4℃

故Tb=31℃。

混凝土内表温度差：△Tc= Tmax-Tb=50.4-31=19.4℃＜25℃

由以上计算可知，承台混凝土内外温差最大为26.94℃，略大于我国《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）中关于大体积混凝土温度内外温差为25℃的规定。若需降低混凝土的内外温差，在混凝土中埋设冷却管是一种行之有效的方法。