大体积混凝土内外温差估算及其养护措施

一、大体积混凝土概况

该大体积混凝土为圆形风机基础，混凝土标号C35。采用商品泵送混凝土施工。

本工程施工季节为春季。

为防止混凝土内外温差过大造成温度裂缝，故在施工前，对混凝土的中心温度、混凝土内外温差应有充分的了解，以便施工期间能采取有效的措施控制温度应力，避免混凝土产生温差裂缝。

二、混凝土中心温度估算

由于是C35混凝土，因此，应采用42.5＃普通水泥配制混凝土，本工程掺加粉煤灰，预计C35混凝土的水泥用量约为360Kg/m3左右，粉煤灰的用量约为70Kg/m3左右。（粉煤灰取代水泥）。

按下式可估算出混凝土的绝热最高温升：

（1）Tmax=(W×Q)/(C×r)

式中为最高绝热温升(℃)

W为每公斤水泥的水化热(J/Kg)，425#普通水泥取377×10³J/Kg

Q为单方混凝土中水泥和GT的总用量(Kg/m3)， 本工程Q＝360Kg/m³。

C为混凝土的比热(J/Kg℃)，一般取c＝0.96×10³J/Kg℃

为混凝土的容重，取r＝2400Kg/m³

故T（绝对温升）＝58.9(℃)

基础混凝土处于散热条件下，考虑上下表面二维散热，一层塑料薄膜保潮养护，及二层草袋保温养护，根据公式M=F/V，即有效散热面积比体积，M=（1.1*6.28*9+3.14*81+1.3*6.28*3.5）/500。取风机基础混凝土的散热影响系数为0.69，则混凝土因水泥水化热而引起的温升值为：

风机基础混凝土基础：58.9×0.69＝40.7℃

掺加粉煤灰后，可大量降低水泥用量，从而降低混凝土的中心温度，根据有关资料表明，粉煤灰对大体积混凝土水化热的影响为其重量的1/50，本工程混凝土中粉煤灰的用量为70Kg/m3左右，即由粉煤灰与水泥反应引起的水化热的温升值仅为1.4℃左右。

由此可以估算出本工程大体积混凝土由胶凝材料水化反应引起的温升值为：

40.7＋1.4＝42.1℃

本工程处于春季，考虑到砂、石料中可能有冻结物，因此，应采用加热的温水搅拌混凝土，假定混凝土的入模温度为5～10℃左右，则预计混凝土中心的最高温度为：

风机基础混凝土基础Tmax=42.1＋5～10＝47.1～52.1℃

即本工程若在春季施工，风机基础大体积混凝土的中心温度约为47～52℃，取Tmax=50℃。

三、养护材料厚度计算

由于春季的大气温度很低，夜间的大气温度有可能在0℃，与混凝土之间形成了很大的温差，因此，需进行蓄热保温养护（防止混凝土内外温差过大产生开裂），养护材料的厚度按下式计算：

δ= 0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·（Tmax-T2）

δ——保温材料厚度（m）；

λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）] ，取0.14；

λ——混凝土的导热系数，取2.33[W/（m·K）]；

T2——混凝土表面温度：25（℃）（Tmax-25）；

Tq——施工期大气平均温度，取10℃；

Kb——传热系数修正值，取2。

h取3.4m、1.1m时，

δ= 0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·（Tmax-T2）

=(0.5*3.4*0.14*15*2)/2.33*25

=0.12m

δ= 0.5h·λi(T2-Tq)Kb/λ·（Tmax-T2）

=(0.5*1.1*0.14*15*2)/2.33*25

=0.039m

每层草垫子厚约4cm，因此，春季3.4m厚基础需3层草垫子和一层塑料薄膜进行养护，1.1m厚基础需1层草垫子和一层塑料薄膜进行养护。

四、混凝土保温层的传热系数计算

β=1/[Σδi/λi+1/βq]

式中：β——混凝土保温层的传热系数[W/（m2·K）]

δi——各保温材料厚度

λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）]

βq——空气层的传热系数，取23[W/（m2·K）]

代入数值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1.11（h取3.4m）、3.1（h取1.1m）

混凝土虚厚度计算：

hˊ=k·λ/β

式中： hˊ——混凝土虚厚度（m）

k——折减系数，取2/3；

λ——混凝土的传热系数，取2.33[W/（m·K）]

hˊ=k·λ/β=1.4（h取3.4m）、0.5（h取1.1m）

混凝土计算厚度：H=h+2hˊ=3.4+2*1.4=6.2m、 H-h=2.8m、1m

混凝土表面温度

T2= Tq+4·hˊ（H- h）[Tmax- Tq]/H2

式中：

T2——混凝土表面温度（℃）

1.1+2*0.5=2.1m

Tq—施工期大气平均温度（℃）取10℃

hˊ——混凝土虚厚度（m）

H——混凝土计算厚度（m）

Tmax——混凝 土中心计算温度（℃）

T2= Tq+4·hˊ（H- h）[Tmax- Tq]/H²

=26.3℃、28.1℃

混凝土内外温差T=Tmax-T2=23.7℃、21.9℃<25℃，符合要求。