大体积混凝土计算书

'反应器基础大体积混凝土计算书一、参考资料：《建筑施工计算手册》汪正荣编著2001年7月第一版《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009《建筑施工手册》第四版二、已知条件：配合比设计报告序号名称规格型号产地材料用量（kg/m3）比例1水泥PO42.5R广东塔牌L083329112砂(干料)中砂细度模数2.9惠州7612.623石子（干料）花岗岩5~31.5mm大亚湾鸿发10523.624水1550.535减水剂HX-XP聚羧酸缓凝高效减水剂惠州宏翔9.30.036粉煤灰Ⅱ级大亚湾国华440.157粒化高炉矿渣粉S95迁安市九江680.23水胶比0.38坍落度120~160砂率%42水泥浆量30%砂含水率为6%，石子含水率均为1.5%三、大体积混凝土裂缝控制计算大体积混凝土结构浇筑后，由于水泥水化热使混凝土温度升高，体积膨胀，达到峰值后（约3~5d）将持续一段时间，因内部温度慢慢要与外界气温相平衡，以后温度将逐渐下降，从表面开始慢慢深入到内部，此时混凝土已基本结硬，弹性模量很大，降温时当温度收缩变形受到外部边界条件的约束，将引起较大的温度应力。一般混凝土内部温升值愈大，降温值也愈大，产生的拉应力也愈大，如通过施工计算后采取措施控制过大的降温收缩应力的出现，即可控制裂缝的发生。外约束裂缝控制的施工计算按不同时间和要求，分以下两个阶段进行。3.1混凝土浇筑前裂缝控制施工计算 在大体积混凝土浇筑前，根据施工拟采取的施工方法、裂缝控制技术措施和已知施工条件，先计算混凝土的最大水泥水化热温升值、收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量，然后通过计算，估量混凝土浇筑后可能产生的最大温度收缩应力，如小于混凝土的抗拉强度，则表示所采取的裂缝控制技术措施，能有效地控制裂缝的出现；如超过混凝土的允许抗拉强度，则应采取调整混凝土的浇筑温度，减低水化热温升值，降低内外温差，改善施工操作工艺和性能，提高混凝土极限拉伸强度或改善约束技术措施，重新进行计算，直至计算的降温收缩应力，在允许范围以内为止，以达到预防温度收缩裂缝出现的目的。3.1.1混凝土拌合物温度计算预计施工时室外环境温度为20℃；砂温度20℃，石温度20℃，水温度18℃，水泥温度20℃。采用搅拌运输车运输，运输车运输时间为40min泵车浇筑，使用汽车泵浇筑，机械振捣。砂含水量Ws=761*6%=46kg石子含水量Wg=1052*1.5%=16kg应加水量Mw=155-46-16=93kg式中T0—混凝土的拌合温度（）TS、Tg、Tc、Tw—砂、石子、水泥、拌合用水的温度（℃）Mc、Ms、Mg—水泥、扣除含水量的砂及石子的重量（kg）Mw、ws、wg—水及砂、石子中游离水的重量（kg）Cc、Cs、Cg、Cw—水泥、砂子、石子及水的比热容（KJ/kg.K）取Cc=Cs=Cg=0.84kj/kg.K,Cw=4.2kj/kg.KT0=[0.22（20×761+20×1052+20×291）+（18×93+20×46+20×16）]÷[0.22（761+1052+291）+155]　　=19.7℃3.1.2混凝土浇筑温度计算： θ1、θ2、θ3——温度损失系数，按以下规定取用：⑴、装料、运转、卸料θ1=0.032×3min=0.096⑵、搅拌运输车运输θ2=0.0042×40min=0.168⑶、平仓振捣时间计60min，θ3=0.003×60min=0.18θ1+θ2+θ3=0.096+0.168+0.18=0.444TP=19.7+（20-19.7）×0.444=20℃3.1.3计算混凝土绝热升温值：3.1.3.1水泥水化热计算：A、水泥水化热总量计算·=4÷（7÷354-3÷314）=391kj/kgB、胶凝材料水化热总量计算 根据配合比可知K=0.96+0.93-1=0.89Q=0.89×391kj/kg=348kj/kg　　3.1.3.2绝热状态下混凝土的水化热绝热升温值为：　　；上式中：　　——浇完一段时间t，混凝土的绝热升温值；　　——混凝土的最大水化热绝热升温值，即最终升温值；　　——每立方米混凝土胶凝材料用量，403kg/m3；——胶凝材料水化热总量(kj/kg);348kj/kg　　——混凝土比热在0.84～1.05之间，一般取　　——混凝土质量密度：2380kg/m3；　　e——常数，e=2.718　　——与水泥品种比表面、浇捣时温度以及有关的经验系数，由表11－9查得，一般取m=0.2～0.4；查表11-9得（m=0.363）　　——可查表11-101-e-m3=0.662(3天)1-e-m6=0.886(6天)1-e-m9=0.962(9天)=(403x348)/0.96x2380=61.38℃T(3)=mcQ(1-e-mt)/Cρ=61.38×0.662=40.63℃T(6)=mcQ(1-e-mt)/Cρ=61.38×0.886=54.38℃ T(9)=mcQ(1-e-mt)/Cρ=61.38×0.962=59.05℃3.1.3.3混凝土中心计算温度T=TP+Tt×T为混凝土中心计算温度TP为混凝土浇筑温度为3.1.2计算结果20℃Tt为混凝土的绝热升温值为3.1.3.2计算结果为t龄期降温系数T(3d)=20+40.63×0.42=37.1℃T(6d)=20+54.38×0.31=36.9℃T(9d)=20+59.05×0.19=31.2℃3.1.4混凝土收缩变形值《大体积混凝土施工规范》第23页M1：水泥品种修正系数，普通水泥取1.0；M2：水泥细度修正系数：细度模数为370m2/kg取1.13　M3：水灰比修正系数：水灰比为0.38取1.0；　　M4：胶浆量修正系数：估算一般为（水全部重量+胶凝材料全部重量+砂子重量的30%）÷混凝土重量。胶浆量：（155+291+761×30%）÷2380＝30%，查表取M4=1.45； 　　M5：养护条件修正系数：三天取1.09；六天取1.04;9天取0.96　　M6：环境相对湿度修正系数，按60%计算；取0.88；M7：构件尺寸修正系数：水力半径的倒数（γ），为构件的截面周长（L）除以截面积（A）；基础半径5.5m，高度为1.6m；则周长为2*3.14*5.5=34.54m；面积为3.14*5.52=94.98m2；水力半径的倒数γ=L/A=34.54/94.98=0.36取1.2M8：配筋率修正系数：钢筋的弹性模量×钢筋的截面积÷（混凝土的弹性模量×混凝土的截面积）M9：减水剂修正系数，取1.3M10：粉煤灰掺量系数（指粉煤灰掺合料重量占胶凝材料总重的百分数），取0.93M11：矿粉掺量系数，取1.01图纸给定，上层钢筋为12根环形钢筋Φ12（4#）和115根长度2973mmΦ12钢筋(3#)组成；下层钢筋为38根环形钢筋Φ18(6#)、115根长度4179mmΦ25钢筋(7#)和86根长度4694mmΦ18钢筋(5#)组成见下图取1/2计算钢筋弹性模量为2.1×105N/mm2；4#钢筋的截面积为=12×113.1=1357.2mm2；3#钢筋的截面积为=2973×12=35676mm25#钢筋的截面积为=21×254.5+2347×18=47590.5mm26#钢筋的截面积为=38×254.5=9671mm27#钢筋的截面积为=4179×25=104475mm2 混凝土弹性模量为2.80×104N/mm2；混凝土的截面积为7820000mm2；则配筋率=EaAa/EbAb=2.1x105x(1357+35676+47590+9671+104475)/2.8x104x7820000=0.2查表取M8取0.61(3)=3.24×10-4×(1-2.718-0.01*3)×1.0×1.13×1×1.45×1.09×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=3.24×10-4×0.03×1.0×1.13×1×1.45×1.09×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=0.136×10-4(6)=3.24×10-4×(1-2.718-0.01*6)×1.0×1.13×1×1.45×1.04×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=3.24×10-4×0.06×1.0×1.13×1×1.45×1.04×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=0.26×10-4(9)=3.24×10-4×(1-2.718-0.01*9)×1.0×1.13×1×1.45×1.04×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=3.24×10-4×0.1×1.0×1.13×1×1.45×0.96×0.88×1.2×0.61×1.3×0.93×1.01=0.4×10-43.1.5混凝土收缩当量温差Ty(3)=-ξy(3)/α=-0.136*10-4/1.0*10-5=-1.36℃Ty(6)=-ξy(6)/α=-0.26*10-4/1.0*10-5=-2.6℃Ty(9)=-ξy(9)/α=-0.4*10-4/1.0*10-5=-4℃3.1.6混凝土弹性模量：混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量（N/mm2）：混凝土最终弹性模量（N/mm2），可近似取28d的弹性模量，根据《大体积混凝土规范》第25页表B.3.1可取3.15×104N/mm2E(3)=EC(1-e-0.09t)=3.15×104×(1-e-0.09*3)=0.745*104N/mm2E(6)=EC(1-e-0.09t)=3.15×104×(1-e-0.09*6)=1.31*104N/mm2 E(9)=EC(1-e-0.09t)=3.15×104×(1-e-0.09*9)=1.75*104N/mm23.1.7混凝土最大综合温差：混凝土的最大综合温度差；T0：混凝土入模温度，由3.1.2条计算，为20℃：混凝土水化热绝热温升值，取3.1.3.2条款的计算结果为40.6℃（3天）、54.4℃（6天）、；59℃（9天）；：混凝土收缩当量温差，取3.1.5条款的计算结果为-1.36℃（3天）；-2.6℃（6天）；-4℃（9天）：本地区一月份平均气温14.3℃△T(3)=T0+2T(t)/3+Ty(3)-Th=20+2×40.6/3-1.36-14.3=31.4℃△T(6)=T0+2T(t)/3+Ty(6)-Th=20+2×54.4/3-2.6-14.3=39.4℃△T(9)=T0+2T(t)/3+Ty(9)-Th=20+2×59/3-4-14.3=41℃温差超过规范规定的25℃时，必须采用塑料薄膜覆盖，上铺草垫子，其上覆盖彩条布，使混凝土内外温差小于25℃。严禁浇水使表面降温，加大混凝土内外部温差！3.1.8混凝土的温度收缩应力：混凝土的温度收缩应力；：混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量（N/mm2），取3.1.6条款计算结果：0.745×104N/㎜2（3天）；1.31×104N/㎜2（6天）；1.75×104N/㎜2（9天）；：混凝土线膨胀系数，1.0×10-5：混凝土的最大综合温度差，取3.1.7条款的计算结果：31.4℃（3天）；39.4℃（6天）；41℃（9天）；v：混凝土的泊松比，取0.15S（t）：混凝土徐变影响的松弛系数（建筑施工计算手册表11-17）：0.186（3天）；0.208（6天）；0.214（10天）R：混凝土外约束系数R=1（岩石地基）；混凝土在第N天的降温收缩应力为: σ(3)=[（-0.745×104×1.0×10-5×31.4）÷（1-0.15）]×0.186×1=-0.51N/mm2σ(6)=[（-1.31×104×1.0×10-5×39.4）÷（1-0.15）]×0.208×1=-1.26N/mm2σ(9)=[（-1.75×104×1.0×10-5×41）÷（1-0.15）]×0.214×1=-1.81N/mm23.1.9控制温度裂缝的条件3.1.9.1混凝土抗拉强度Ftk（3d）=2.2×（1-2.718-0.3×3）=1.31N/mm2Ftk（6d）=2.2×（1-2.718-0.3×6）=1.84N/mm2Ftk（9d）=2.2×（1-2.718-0.3×9）=2.05N/mm23.1.9.2混凝土防裂性能判断 σ(3)=-0.51N/mm2≤1.13×Ftk（3d）÷1.15=1.29满足要求σ(6)=-1.26N/mm2≤1.13×Ftk（6d）÷1.15=1.81满足要求σ(9)=-1.81N/mm2≤1.13×Ftk（9d）÷1.15=2.01满足要求3.1.10基础侧面及基础顶面混凝土采用保温材料，保温厚度计算：式中δ：保温材料所需厚度；h:结构厚度（m）；λi：保温材料的导热系数（W/m.k）；草帘子为0.14λo：混凝土导热系数，取2.3W/m.k；Tmax：混凝土中心最高温度（℃）；Tb：混凝土表面温度（℃）；Tq：混凝土浇筑后3-5d空气平均温度，取14.3℃；0.5：指中心温度向边界散热的距离，为结构厚度的一半；K：传热系数的修正值，即透风系数。对易于透风的保温材料组成的取2.6或3.0；对不易透风的保温材料组成取1.3或1.5；对混凝土表面用一层不易透风材料，上面再用容易透风的保温材料组成，取2.0或2.3。Tmax结果见第3.1.3.3条计算结果（T(3d)=37.1℃；T(6d)=36.9℃；T(9d)=31.2℃）因混凝土内外温差不应超过20~25℃，否则容易出现裂缝，所以混凝土的表面温度应控制在37.1℃-20℃=17.1℃草帘子厚度：δ=[0.5×1.6×0.14×（17.1-14.3）×2.3]÷2.3×20=0.016m保温做法：先覆盖一层塑料布+草帘子+一层彩条布3.2混凝土浇筑后裂缝控制施工计算 大体积混凝土浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段产生的混凝土温度收缩拉应力，其累计总拉应力值，如不超过同期龄的混凝土抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效地控制预防裂缝的出现，不致于引起结构的贯穿性裂缝；如超过该阶段时的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护和保温（如覆盖保温材料、及时回填土等）措施，使缓慢降温和收缩，提高龄期混凝土的抗拉强度、弹性模量发挥徐变特性等，以控制裂缝的出现，计算步骤和方法如下：3.2.1计算混凝土绝热温升同3.1.3计算过程3.2.2求混凝土实际最高温升值根据各龄期的实际温升后的降温值及升降温曲线，按下式求各龄期实际水化热最高温升值：Td=Tn-ToTd—各龄期混凝土实际水化热最高温升值Tn—各龄期实测温度值To—混凝土入模温度3.2.3计算混凝土水化热平均温度Tt（t）=T1+2/3×T4=T1+2/3×（T2-T1）Tt（t）—各龄期混凝土的综合温差T1—保温养护下混凝土表面温度T2—实测基础中心最高温度3.2.4计算混凝土截面上任意深度的温度Ty—截面上任意深度的温度d—基础或结构的厚度y—基础截面上任意一点离开中心轴的距离T1、T4—符号意义同上3.2.5计算各龄期混凝土收缩变形值、收缩当量温差及弹性模量计算方法同3.1.4、3.1.5、3.1.6条3.2.6计算各龄期混凝土的综合温差及总温差T（t）=Tx（t）+Ty（t）T（t）—各龄期混凝土的综合温差Tx（t）—各龄期水化热平均温差Ty（t）—各龄期混凝土收缩当量温差 总温差为混凝土各龄期综合温差之和3.2.7计算最大温度应力值'