3.4 混凝土表面溫度計算

Tb(τ)=Tq+4h’(H- h’) ΔT(τ)/H2式中: Tb(τ)—齡期τ時混凝土表面溫度( ℃) ; Tq—齡期τ時的大氣溫度( ℃) ; H—混凝土結(jié)構(gòu)的計算厚度(m) 。

按公式H=h+2h’計算, h—混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度(m); h’—混凝土結(jié)構(gòu)的虛厚度(m): h’=K?λ/βK—計算折減系統(tǒng)取0.666,λ—混凝土導(dǎo)熱系數(shù)取2.33W/m?K。

β—模板及保溫層傳熱系數(shù)(W/m2?K):

β值按公式β=1/( ∑δi/λi+1/βg) 計算,δi—模板及各種保溫材料厚度(m) ;λi—模板及各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m?K) ;βg—空氣層傳熱系數(shù)可取23W/m2?K。

ΔT(τ)—齡期τ時,混凝土中心溫度與外界氣溫之差(℃):

ΔT(τ)=Tm(τ)- Tq,

若保護(hù)層厚度取0.04m, 混凝土灌注高度為7m, 則:

β=1/(0.003/58+0.04/0.06+1/23)=1.41h’=K?λ/β=0.666×2.33/1.41=1.1H=h+2h’=7.0+2×1.1=9.2(m)若Tq 取20℃, 則:

ΔT(3)=51.7- 20=31.7℃

ΔT(7)=50.9- 20=30.9℃

ΔT(14)=44.3- 20=24.3℃

ΔT(21)=35.9- 20=15.9℃

則: Tb(3)=20+4×1.1(9.2- 1.1)×31.7/9.22=33.3℃

Tb (7)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×30.9/9.22=33.0℃

Tb (14)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×24.3/9.22=30.2℃

Tb (21)=20+4×1.1 ( 9.2- 1.1) ×15.9/9.22=26.7℃

3.5 混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差計算

ΔT(τ)s=Tm(τ)- Tb(τ)

本工程實(shí)例中:

ΔT(3)s=51.7- 33.3=18.4( ℃)

ΔT(7)s=50.9- 33.0=17.9( ℃)

ΔT(14)s=44.3- 30.2=14.1( ℃)

ΔT(21)s=35.9- 26.7=9.3( ℃)

若不摻加粉煤灰, 其它條件不變, 為保證混凝土強(qiáng)度相同, 則該配合比設(shè)計為:水: 水泥: 砂: 石子( 單位kg) =158: 351:707: 1204, 按上述步驟計算, 各齡期混凝土內(nèi)表溫差為: ΔT(3), s=22.1℃, ΔT(7), s=21.5℃,ΔT(14), s=16.0℃, ΔT(21), s=11.2℃。

4 大體積混凝土施工技術(shù)措施

由于溫差的作用, 裂縫的產(chǎn)生是不可避免的。根據(jù)計算可以看出, 可以采用摻加粉煤灰等有效方法, 以降低混凝土硬化過程中混凝土內(nèi)表的溫差。因而, 在施工中采取適宜的措施, 能夠避免有害裂縫的出現(xiàn)。

( 1) 降低水泥水化熱。包括: 混凝土的熱量主要來自水泥水化熱, 因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好;精心設(shè)計混凝土配合比, 采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù), 減少每立方米混凝土中的水泥用量, 以達(dá)到降低水化熱的目的; 選用適宜的骨料, 施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大, 級配良好的粗骨料;選用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度, 減少用水量; 嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。在現(xiàn)場設(shè)專人進(jìn)行塌落度的測量, 將混凝土的塌落度始終控制在設(shè)計范圍內(nèi), 一般以7～9cm 為最佳;夏季施工時, 在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通循環(huán)冷卻水, 強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時, 采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù);如技術(shù)條件允許, 可在混凝土結(jié)構(gòu)中摻加10%~15%的大石塊, 減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

( 2) 降低混凝土入模溫度。包括: 澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)選擇較適宜的氣溫, 盡量避開炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷? 或在混凝土拌和水中加入冰塊, 同時對骨料進(jìn)行遮陽、灑水降溫, 在運(yùn)輸及澆筑過程中也采用遮陽保護(hù)、灑水降溫等措施, 以降低混凝土拌和物的入模溫度; 摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑; 在混凝土入模時, 還可以采取強(qiáng)制通風(fēng)措施,加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。

( 3) 加強(qiáng)施工中的溫度控制。包括: 在混凝土澆筑之后, 做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù), 以使混凝土緩緩降溫, 充分發(fā)揮其徐變特性, 減低溫度應(yīng)力。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬, 注意保濕; 冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化; 采取長時間的養(yǎng)護(hù), 確定合理的拆模時間, 以延緩降溫速度, 延長降溫時間, 充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”; 加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測?？刹捎脽崦魷囟扔嫳O(jiān)測或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測, 以隨時掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化?；炷羶?nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃以內(nèi), 基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內(nèi), 并及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施, 使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大, 以有效控制有害裂縫的出現(xiàn); 合理安排施工程序, 混凝土在澆筑過程中應(yīng)均勻上升, 避免混凝土堆積高差過大。在結(jié)構(gòu)完成后及時回填土, 避免其側(cè)面長期暴露。

( 4) 改善約束條件, 削減溫度應(yīng)力。在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動層, 如技術(shù)條件許可, 施工時宜采用刷熱瀝青作為滑動層, 以消除嵌固作用, 釋放約束應(yīng)力。

( 5) 提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量過大, 不僅增加混凝土的收縮, 而且降低混凝土的抗拉強(qiáng)度, 對混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時必須嚴(yán)格控制砂、石的含泥量,將石子含泥量控制在1%以下, 中砂含泥量控制在2%以下, 減少因砂、石含泥量過大對混凝土抗裂的不利影響; 改善混凝土施工工藝?？刹捎枚瓮读戏ā⒍握駬v法、澆筑后及時排除表面積水和最上層泥漿等方法; 加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù), 提高混凝土早期及相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量; 在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋, 以改善應(yīng)力分布, 防止裂縫的出現(xiàn)。

5 結(jié)語

在大體積混凝土施工時, 準(zhǔn)確計算混凝土拌和溫度、混凝土出機(jī)溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內(nèi)部實(shí)際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內(nèi)部與表面溫差, 有利于選取適宜的施工工藝、采取相應(yīng)的降溫與養(yǎng)護(hù)措施, 從而避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫, 以保證混凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。