混凝土溫控計(jì)算方法

1、混凝土溫控計(jì)算方法（1）水泥水化熱及混凝土水化熱絕熱溫升1）水化熱每千克水泥在齡期t的累積發(fā)熱量計(jì)算式：Qt=Q0 （1-e-mt） 式中Qt 表示每1kg水泥在時(shí)間t時(shí)的累積發(fā)熱量,kJ/kg； Q0表示每1kg水泥的總發(fā)熱量，kJ/kg；t一齡期，d，本標(biāo)中取7天進(jìn)行計(jì)算；m水泥發(fā)熱速率系數(shù)（d-1）；e自然對(duì)數(shù)之底；根據(jù)招標(biāo)文件規(guī)定，水化熱7d內(nèi)不得超過(guò)293kj/kg，故本章 取典型值293kj/kg進(jìn)行計(jì)算。2）水化熱絕熱溫升水泥水化熱使混凝土溫度升高，在絕熱狀態(tài)下的溫度升高稱 為水泥水化熱絕熱溫升，其最終絕熱溫升計(jì)算式為：Tc=（Q0*o）/（p*C）式中：Q0表示每1kg水泥的總

2、發(fā)熱量，kJ/kg；o每1m3混凝土的水泥用量，kg/m3 ；C混凝土的比熱，kJ/kg-K； C值取0.8374；p混凝土表觀密度，kg/m3，p值取2400。（2）混凝土出機(jī)口溫度根據(jù)熱平衡原理，出機(jī)口溫度按式18-3-1式進(jìn)行計(jì)算，q為 骨料在攪拌罐中攪拌產(chǎn)生的攪拌熱，統(tǒng)一取1500KJ。(C + C q )W T + (C + C q )WT + CWT + C (W - q W qW T + T 0 CW + C W +CW + C W18-3-1)以上式中ci為混凝土各成分的比熱，Wi為混凝土各成分的 重量，Ti為混凝土各成分的溫度。用于溫控計(jì)算的出機(jī)口溫度參考值如表18-10、表

3、18-11所 示。表18-10常態(tài)混凝土出機(jī)口溫度參考值表（單位：C）部位月份（月）1234101112基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)121212101212基礎(chǔ)弱約 束區(qū)121212101212表18-11碾壓混凝土出機(jī)口溫度參考值表（單位：C）部位月份（月）1234101112基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)141414121414基礎(chǔ)弱約 束區(qū)141414121414根據(jù)我公司多年施工經(jīng)驗(yàn)，在各種原材料中，對(duì)混凝土出機(jī) 口溫度影響最大的是粗骨料溫度，砂和水的溫度次之，水泥 的溫度影響較小。所以降低混凝土出機(jī)口溫度最有效的方法 是降低粗骨料的溫度，粗骨料溫度下降1C，出機(jī)口混凝土 的溫度約可降低0.6C。混凝土入倉(cāng)溫度及澆筑溫

4、度的計(jì)算1)入倉(cāng)溫度混凝土入倉(cāng)溫度取決于混凝土出機(jī)口溫度、運(yùn)輸工具類型、 運(yùn)輸時(shí)間和轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)。混凝土入倉(cāng)溫度可按下式計(jì)算：TB = T0 + (T - T0)(01 +02 +0 )式中T 一混凝土入倉(cāng)溫度，C；B, pT0一混凝土出機(jī)口溫度，C；T 一混凝土運(yùn)輸時(shí)氣溫，C；0iW1,2,3，,n)一溫度回升系數(shù)，混凝土裝、卸和 轉(zhuǎn)運(yùn)每次0 =0.032；混凝土運(yùn)輸時(shí)，0 = At ；a 一系數(shù)，見(jiàn)表 18-12、18-13。t一運(yùn)輸時(shí)間，min，自卸車運(yùn)輸取10min，纜機(jī)運(yùn)輸取6min。 表18-12混凝土運(yùn)輸過(guò)程中溫度回升系數(shù)A運(yùn)輸工具容積（m3）A運(yùn)輸工具容積（m3）A自卸汽車自卸汽車

5、1.00.0040圓柱形吊罐1.60.0009自卸汽車1.40.0037圓柱形吊罐3.00.0007自卸汽車2.00.0030圓柱形吊罐6.00.0005長(zhǎng)方形吊3.00.0020斗0.30.0022長(zhǎng)方形吊1.60.0013斗根據(jù)水利水電工程施工手冊(cè)，對(duì)于大型自卸汽車及膠帶機(jī)輸送混凝土?xí)r溫度回升率，根據(jù)三峽某工程及我公司在三峽沖 砂閘的施工經(jīng)驗(yàn)，自卸汽車輸送混凝土?xí)r溫度回升系數(shù)見(jiàn)表 18-13。表18-13自卸汽車運(yùn)送混凝土溫度回升運(yùn)輸時(shí)間（min）51015202530溫度回升率（C/min C）3m30.00530.00420.00390.00370.00350.00346m30.003

6、00.00240.00220.00210.00200.00209m30.00210.00180.00160.00150.00150.00142)澆筑溫度混凝土入倉(cāng)經(jīng)過(guò)平倉(cāng)振搗后覆蓋上層混凝土之前的溫度為澆筑溫度，一般可用下式計(jì)算：TJ=T+0pTX (Ta-T)式中：TJ混凝土澆筑溫度，C；Ta外界氣溫，C；T混凝土入倉(cāng)溫度，C。Op混凝土澆筑過(guò)程中溫度倒灌系數(shù)，一般可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 測(cè)資料確定，也可用單向差分法等進(jìn)行計(jì)算，缺乏資料時(shí)可 取 Op = 0.0020.0031/min。本工程 Op 取 0.003。t混凝土的澆筑時(shí)間，min,常態(tài)混凝土的典型時(shí)間高溫 季節(jié)取120min、低溫季節(jié)取2

7、40min進(jìn)行計(jì)算；碾壓混凝土 的典型時(shí)間高溫季節(jié)取240min、低溫季節(jié)取360min進(jìn)行計(jì) 算。砼最高溫度計(jì)算方法大壩混凝土短間歇均勻連續(xù)上升，混凝土早期平均最高溫度 采用實(shí)用計(jì)算法即殘留比法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)熱傳導(dǎo)微分方程 和邊界條件都是線性的特性，利用迭加原理將澆筑塊復(fù)雜的 散熱過(guò)程分解為圖18-1四個(gè)單元求解。圖18-1混凝土塊溫度計(jì)算示意圖下層混凝土在初始均勻溫度Tu時(shí)，通過(guò)上層新澆混凝土向 頂面散熱并殘存一部分熱量于新澆混凝土中，引起新混凝土 溫度升高，其平均溫度殘留比為:11n（1+e-1/F-2e-1/4F0）+ P（筋）ME）（18-3-2）新澆混凝土固定熱源Tp-Ts （混凝

8、土澆筑溫度與混凝土表面 溫度之差）向空氣和老混凝土傳熱的殘留比為：E2 =（4e-1/4F0-E2 =（4e-1/4F0-e-1/F0-3）- P（1）+2 P（Z?F0）（18-3-3）式中：F0 =axT/l2a混凝土導(dǎo)溫系數(shù)，取0.1m2/d。t計(jì)算時(shí)刻，d；l 一混凝土澆筑層層厚，m。P（XP（X）Je-a2 . da W 0（機(jī)率積分函數(shù),P （x） 1）混凝土水化熱Or向空氣和老混凝土散發(fā)后引起新澆混凝土溫度上升值五，可采用時(shí)差法計(jì)算，即將每個(gè)單位時(shí)段的混 凝土絕熱溫升值的增量視為常量，與滿足邊界條件下的相應(yīng) 散熱殘留比的中值相乘，然后將各時(shí)段的積疊加求和，即為 該時(shí)段水化熱溫升T

9、r。1）不通水情況下無(wú)初期通水冷卻時(shí)混凝土澆筑塊早期平均溫度計(jì)算式：Tm= (Tu-Ts )E1+( Tp-Ts ) E2+Tr+Ts(18-3-4)在短間歇均勻上升情況下，可簡(jiǎn)化計(jì)算，令Tu Tm,得計(jì)算式為：Tm=(Tp-Ts)E2Tr1-E1+1-E1+Ts(18-3-5)式中：Tm一混凝土澆筑塊平均溫度，C；Tp一混凝土澆筑溫度，C；Tr混凝土水化熱溫升，采用時(shí)差法計(jì)算，C；E1新澆混凝土接受老混凝土固定熱源作用并向頂面散熱殘留比，由式14-1計(jì)算；E2一新澆混凝土固定熱源向空氣和老混凝土傳熱殘留比，由式（18-3-2）計(jì)算；Ts混凝土表面溫度，Ts=Ta+AT，C；Ta氣 溫；T一混

10、凝土表面溫度高于氣溫的差值，用有熱源半無(wú)限體公式作近似解，即利用式18-3-6及式18-3-7求出不同t與T的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再根據(jù)計(jì)算時(shí)刻t通過(guò)內(nèi)插法求得所需1T。層面流水養(yǎng)護(hù)時(shí)，Ts=2（Ta+Tw）。 T=0t T=0t1-p*x/k（18-3-6）1 x2 2人1 x2 2人 t= 6a t + yx-2人py）2 ln（ 2Xx+1）（18-3-7）式中：x一時(shí)間為t時(shí)，表面散熱影響半無(wú)限體距表面以下的 深度，m；Ot-t時(shí)刻混凝土水化熱溫升，C；Tw水溫，取1014C；p混凝土放熱系數(shù)，取15w/m2- C；人一混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，A區(qū)取10.12kj/m.h.C、B區(qū)取 9.86kj/m.

11、h.C、C 區(qū)取 9.15kj/m.h.C。其余符號(hào)意義見(jiàn)前。2）通冷卻水情況下（初期）混凝土一期通水屬于有內(nèi)熱源的空心圓通散熱問(wèn)題，其在通 水后的混凝土所達(dá)到的溫度為：Tm=Tw1+X （Tom-Tw1） +X/Tc式中：Xat/D2及（人L） / （CwpwQw）的函數(shù)；X/at/D2、(人L) / (CwpwQw)、Rx (m/a) 1/2 的函數(shù)；a混凝土導(dǎo)溫系數(shù)，m2/h；t一通水時(shí)間，h；D空心圓筒直徑，m；X混凝土導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mC)；L一條管路總長(zhǎng)度，m；Cw水的比熱，4.18kJ/ (kgC)；pw水的密度，1000kg/m3 ；Qw通水流量，m3/h；Tw1通水的水溫，C

12、；Tom開(kāi)始通水冷卻時(shí)混凝土的初始平均溫度，C； m水泥發(fā)熱速率系數(shù)(d-1)，取0.384；Tc砼最終絕熱溫升，C。冷卻水管埋設(shè)間距2.0 x1.5m或者1.5x2.0m，冷卻水溫度810 C，單根冷卻水管長(zhǎng) L250m，水的比熱 Cw=4.18kJ/(kg.C)，水管內(nèi)徑r0=2832mm，冷卻水通水流量為25 升/分(1.5m3/h)。本標(biāo)的水管布置為蛇字形，每一水管冷卻混凝土的范圍為一 個(gè)矩形，這個(gè)矩形也近似的以一個(gè)等面積的空心圓形來(lái)代 替，該圓的直徑D=2R=1.12 (S1*S2) 0.5，S1為水管水平間 距，S2為水管垂直間距。當(dāng)R/r0=100時(shí)(R一空心圓筒半徑，r0水管半徑)，X、X/值可直接查表取值；當(dāng)R/r0100時(shí)，需將混凝土的導(dǎo)溫系數(shù)做變換：a!=a（lg100）/ lg （R/r