大体积混凝土热工计算1、主墩承台热工计算主墩承台的混凝土浇筑时正值夏季高温天气（7月～8月）, 东莞市累年各月平均气温、平均最高气温见下表：东莞市累年各月平均气温表 （单位：℃）东莞市累年各月平均最高气温表 （单位：℃）本方案取7--8月份平均最高气温为36℃，平均气温28℃。

4.1、砼的拌和温度砼搅拌后的出机温度，按照下式计算：C W T C W T c ••∑=•∑i式中：T c --- 砼的拌和温度（℃）； W --- 各种材料的重量（kg ）； C ---- 各种材料的比热（kJ/kg•K); T i --- 各种材料的初始温度（℃）混凝土拌和温度计算表注：1、表中砂、石的重量，应是扣除游离水份后的净重；2、上表温度栏中水泥、粉煤灰、减水剂均为太阳直晒温度，拌合水、砂、碎石为采用降温措施后的温度。

由此可得出采取降温措施的混凝土拌和温度：26.2491.260268291.54==∑∑=WC WC T T i c ℃4.2、砼的浇筑温度砼搅拌后的浇筑温度，按照下式计算：）（）n 321c q c j -(A A A A T T T T +⋅⋅⋅+++•+=式中：T j --- 砼的浇筑温度（℃）； T c --- 砼的拌和温度（℃）；T q ---- 砼运输和浇筑时的室外气温，取28℃; A 1～A n --- 温度损失系数 砼装、卸和转运，每次A=0.032；砼运输时，A=θτ ，τ为运输时间（min ）； 砼浇筑过程中A=0.003τ，τ为浇捣时间（min ）。

砼出机拌和温度按照计算取值，为26.24℃； 砼运输和浇筑时的室外气温按照平均温度取值28℃；砼运输罐车运输时间为45min ，砼泵车下料时间约12min ，砼分层厚度为30cm ，每层砼（57.4m 3）从振捣至浇筑完毕预计约2小时。

整个承台（分三次浇筑）每次浇筑完毕预计最大用时12小时。

温度损失系数值： 装料：A 1=0.032运输：A 2=0.0042×45=0.189 砼罐车卸料：A 3=0.032砼泵车下料：A 4=0.0042×12=0.05 浇捣：A 5=0.003×2×60=0.36∑==51i i A 0.663故：）（）n 321c q c j -(A A A A T T T T +⋅⋅⋅+++•+== 26.24+（28.0－26.24）×0.663 = 27.41 ℃ 如不计入浇捣影响A 5，则：∑==41i i A 0.303此时：）（）n 321c q c j -(A A A A T T T T +⋅⋅⋅+++•+== 26.24+（28.0－26.24）×0.303= 26.77 ℃ 4.3、砼的绝热温升）（）（ττ-m h e -1•=T T 式中：T （τ） --- 在τ龄期时砼的绝热温升（℃）； T h ---- 砼的最终绝热温升（℃）,ρC WQT =h ； e ----- 自然常数，取值为2.718；m ----- 与水泥品种、浇捣时温度有关的经验系数，见下表, 取28℃时的m 值，内插求得m=0.397；τ----- 龄期（d ）计算水化热温升时的m 值W ----- 每m 3砼中水泥用量（kg/m 3）；Q ----- 每kg 水泥水化热量（J/kg ），取值335J/kg ；（《查简明施工计算手册》第572页表10--39）C ----- 砼的比热，取值为0.96（J/kg•K）（《查简明施工计算手册》第571页表10—38）ρ ----- 砼的容重，取为2400kg/m 3。

采用本配合比时砼的最终绝热温升： ρC WQ T =h =240069.0335503⨯⨯=50.89℃ 3天时水化热温度最大，故计算龄期3天的绝热温升，则有：）（）（ττ-m h e -1•=T T =50.89×（1－0.2043）=40.49℃ 4.4、砼内部温度砼内部的中心温度，按照下式计算：）（）（ττξ•+=)(t j maxT T T 式中：T （τ）max --- 在τ龄期时，砼内部中心的最高温度（℃）； T j ---- 砼的浇筑温度（℃）；T （t ） ----在t 龄期时混凝土的绝热温升（oC ）；ξ（τ） ----不同浇筑块厚度，在不同龄期τ时的温降系数（℃）；主墩承台分三次浇筑，即浇筑厚度分别是：2.0m 、1.5 m 、1.5m,取2.0m 的厚度进行计算，根据下表内插计算ξ（3）=0.57不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表由此计算龄期3天的砼内部中心温度：）（）（ττξ•+=h j max T T T =27.41+40.49×0.57=50.49℃ 4.5、砼表面温度砼的表面温度，按照下式计算：）（）（ττT H H T T ∆''+=h -h 42q b式中：T b （τ） --- 龄期τ时，砼的表面温度（℃）； T q --- 龄期τ时，大气的平均温度（℃）；ΔT （τ）--- 龄期τ时，砼中心温度与外界气温之差（℃）； h' --- 砼的虚厚度（m ），βλ•='k h ； λ --- 砼的导热系数，取值为2.23 W/m•K； β --- 砼模板及保温层的传热系数（W/m 2•K），qi i 11βλδβ+∑=；δi --- 各种保温材料的厚度（m ）；λi --- 各种保温材料的导热系数（W/m•K）； βq --- 空气层传热系数，取值为23 W/m 2•K； k --- 计算折减系数，取值为0.666； H --- 砼的计算厚度，h 2h '+=H ； h --- 砼的实际厚度（m ）。

各种保温材料的导热系数表（W/m•K）混凝土采用表面灌注0.2m 厚、四周0.75m 厚从承台砼冷凝管中流出的温水进行保温。

4.5.1 混凝土的虚铺厚度： 各个参数取值：δi —砼顶面蓄水保温厚度取20cm ；砼四周水的保温层厚度取75cm ； λi —水的导热系数取0.58W/m ·k ； Βq —空气层传热系数取23 W/m 2·k 水、钢模板保温层的传热系数β： 0.595)23158.075.058.02.0(111=++=+∑=qi i βλδβ则有：m 2.50 2.23/0.5950.666 k h =⨯=•='βλ4.5.2 混凝土的计算厚度：h 2h '+=H =2.0+2×2.50=7.0m龄期为3天时，砼中心温度与外界气温之差 ΔT （4）=50.49-28.0=22.49（℃）；龄期为3天时，大气的平均温度Tq=28.0℃； 龄期为3天时，计算得出砼的表面温度：）（）（ττT H H T T ∆''+=h -h 42q b49.22)2.57.0(2.57.0428.02⨯-⨯⨯+==48.65 ℃龄期为3天时，砼中心温度与表面温度之差为： 50.49-48.65=1.84℃ < 25℃龄期为3天时，混凝土表面温度T b(τ)与大气温度Tq 之差为： 48.65-28.0=20.65℃ < 25℃4.6、采取降温措施后的砼温度计算根据设计要求，主墩承台分三次浇筑，每次浇筑设置一层冷却管，高度方向距混凝土顶面100cm ，水平方向间距100cm （第一次浇筑厚度为2.0m,为最不利情况）；冷却管材料选用钢管光-32-YB234-63黑铁管，外径42.25mm ，壁厚3.25mm 。

冷却管总量968.88m/3028.7kg ，单根冷却管总量161.48m/504.8kg冷却管自浇筑砼时即通入冷水，并连续通水14天，出水口流量10--20 l/min ，进水水温与砼内部温差小于20℃,冷却管内进出水温度差小于10℃，每隔1--2小时测温并记录一次。

在每次承台浇筑完毕后，利用冷却管流出的温水对承台进行蓄水保温养护。

蓄水高度0.2m ，主墩承台钢套箱内壁同样蓄水，高于承台面0.5m 。

本方案只计算主墩承台的冷却管降温参数，采用冷却管通水后降低砼内部的最高温度，表面蓄水进行保温，防止砼表面的温度与大气温度的温差过大。

相关计算参数为：水泥用量：350kg/m 3；浇筑温度28.0℃，浇筑后平均气温28.0℃； 冷却水初始水温15℃，水的比热C=4.2KJ/kg•K，ρs =1000kg/m 3，流量q s =15l/min=（15*60）/1000m 3/h=0.9m 3/h ；单根冷却管总长L=161.48m ；砼导热系数λ=3.15W/m•K，导温系数a=0.115m 2/d ，比热C=0.96KJ/kg•K，容重ρ=2400kg/m 3。

根据冷却管布置方案，计算冷却管冷却圆柱体的直径为：21S S 1.21=D = 1.001.001.21⨯=1.21m1.457log28.6394.225121log d log===D 0.1581.45720.115log28.639log100aa =⨯=='（此数据为化引的砼导温系数m 2/d ）τττ0.1081.210.158D a 22==' 0.4840.910004.248.1613.153.6q L 3.6s s s =⨯⨯⨯⨯=⨯ρλC查参考图例（《斜拉桥建造技术》P339图3-2-64）得冷却水管散热残留比X 值，见下表相关数据：τ（d ）0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 2a D τ'0.054 0.162 0.27 0.378 0.486 0.594 X0.970.880.850.570.490.4ρC WQ T =h =240069.0335503⨯⨯=50.89℃ ）（）（ττ-m h h e-1T T =，其中m=0.397（1/d ） τττ0.00460.50.115h a 220=⨯==F 砼的绝热温升见下表： 龄期τ（d ） 1 2 3 4 5 6 砼绝热温27.8935.4240.4943.9046.1947.73升（℃）查参考图例（《斜拉桥建造技术》P341图3-2-66）得C a2值，见下表相关数据：通过表面和冷却管同时散热后的水化热温升，利用下述公式计算得出下表相关数值：计算公式为：[]∑=++••=ττττττχ10.5)i -(0.5)i -(21)-h()h()()T -(T i a r C Tτ 1 2 3 4 5 6 T τ27.8935.4240.4943.946.1947.73τ（d ） 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 F 0 0.0023 0.007 0.0115 0.0161 0.0207 0.0253 C a2 0.920.850.80.770.730.71ΔT τ 27.89 7.53 5.07 3.41 2.29 1.54 (C a2)0.5 0.92 0.85 0.8 0.77 0.73 0.71 X 0.5 0.97 0.88 0.85 0.57 0.49 0.4 (C a2X)0.5D 0.89 0.75 0.68 0.44 0.36 0.28 Σ 1d 24.89 24.89 2d 20.86 5.63 26.49 3d 18.97 5.12 3.45 27.53 4d 12.24 3.30 2.23 1.50 19.27 5d 9.98 2.69 1.81 1.22 0.82 16.52 6d7.922.141.440.970.650.4413.56从上表可以看出，最高温升发生在第3天，第3天时的0.01380.00460==τF ，查参考图例（《斜拉桥建造技术》P340图3-2-65）得C a1=0.0625值。