大体积混凝土施工措施技术研究

承台尺寸

（mm）

承台混凝土强度等级（MPa）

垫层混凝土强度等级（MPa）

钢质大面模板厚度

（mm）

芒市2023年6月室外平均气温

（）

芒市2023年平均气温（）

长30000×宽30000×厚6000

C30

C15

3

27

18

选定C30混凝土配合比[2]

水胶比

每m3混凝土各种材料用量（kg）

胶浆量

外加剂掺量

细集料细度模数

胶凝材料

细集料

粗集料

水

缓凝型减水剂

水泥

矿渣粉

0～5.0

19～31.5

9.5～19

5.0～9.5

0.44

260

103

852

290

591

156

160

4.42

30%

1.3%

2.8

采用P.O 42.5水泥：试验测得3天和7天的水泥的水化热值：

胶凝材料水泥的水化热

说明：

（1）对于胶凝材料水化热总量应在水泥、掺合料、外加剂用量确定后根据实际配合比通过试验得出，当无试验数据时，式中：Q—胶凝材料水化热总量(kJ/kg)；k—不同掺量掺合料水化热调整系数，取0.92。

（2）当现场采用粉煤灰与矿渣粉双掺时，不同掺量掺合料水化热调整系数k＝ k1＋k2－1，式中：k1、k2—粉煤灰、矿粉掺量对应的水化热调整系数，可查规范得到，k＝1＋0.92－1＝0.92。

混凝土浇筑体内部温度

式中：

T(t)—混凝土龄期为t 时的绝热温升()；W—每立方米混凝土的胶凝材料用量363(kg/m3)；Q—胶凝材料水化热总量271.79（kJ/kg）；C—混凝土的比热容，一般为0.92～1.0，取0.96kJ/()；ρ—混凝土的质量密度2450(kg/m3)。m—与水泥品种、浇筑温度等有关的系数；e—自然常数；t—混凝土龄期(d)；Tj—混凝土浇筑温度()，按22控制；ξ—降温系数，可查规范得到，浇筑厚度较大时取0.72。

单方胶凝材料对应的系数

式中：k—不同掺量掺合料水化热调整系数，取0.92。W—等效硅酸盐水泥用量（260kg）；A、B—与混凝土施工入模温度相关的系数，A=0.0024，B=0.5159。

内部温度T1（t）的计算结果

当t＝2d时

T1＝48.50℃

当t＝4d时

T1＝51.75℃

当t＝7d时

T1＝52.18℃

当t＝9d时

T1＝52.20℃

混凝土浇筑体保温层总热阻，多种保温材料组成的保温层总热阻

说明：混凝土浇筑体四周在养护期间延迟拆模并用作第1层保温层，在混凝土浇筑体顶面及侧面覆盖一层土工布并保持湿润状态用作第2层保温层，土工布规格400g/m2。

式中：δ1—第1层保温材料厚度，钢模板厚度取0.003m；λ1—钢模板的导热系数58[(W/(m.K)]；δ2—第2层保温材料厚度，土工布厚度取0.003m；λ2—土工布的导热系数0.05[W/(m.K)]；βu—固体在空气中的放热系数[(W/(m2.K)],查规范风速1m/s，光滑表面，取35.7134。

混凝土表面向保温介质放热的总传热系数(不考虑保温层的热容量)

保温层相当于混凝土的虚拟厚度(m)

式中：—混凝土的导热系数[W/(m2.K)]，可查规范得到，取2.0。

混凝土计算厚度(m)

式中：—混凝土实际厚度(6m)；—混凝土的虚拟厚度(0.18m)。

混凝土表面温度（）

式中：—施工期大气平均温度（27 ）；—混凝土虚厚度（0.18m）；—混凝土计算厚度（6.36m）；—t 龄期混凝土内部计算温度（）。

表面温度的计算结果

当t＝2d时

T2＝27.14℃

当t＝4d时

T2＝27.16℃

当t＝7d时

T2＝27.16℃

当t＝9d时

T2＝27.16℃

注：混凝土浇筑体的表面温度在各个时间段均与外界气温基本保持一致，即为27。

时间

内部温度（）

表面温度（）

温差（）

当t＝2d时

T1＝48.50

27

21.50

当t＝4d时

T1＝51.75

27

24.75

当t＝7d时

T1＝52.18

27

25.18

当t＝9d时

T1＝52.20

27

25.20

注：混凝土浇筑体在t=9d时，里表温差达到最大值，为25.20，按25计。

混凝土的弹性模量(MPa)

式中：E（t）—混凝土龄期为t时，混凝土的弹性模量(N/mm²)；Eo—混凝土的弹性模量，一般近似取标准条件下养护28d 的弹性量，标准C30混凝土弹性模量为3.0×104（N/mm²）；ϕ—系数，应根据所用混凝土试验确定，当无试验数据时，可近似地取0.09；β—混凝土中掺合料对弹性模量修正系数，该混凝土掺和料的掺量为34%矿渣粉，查规范：34%的矿渣粉弹性模量调整系数β＝1.03。

时间段t的弹性模量

E (t )的计算结果

当t＝2d时

E＝0.51×104

当t＝7d时

E＝1.44×104

当t＝4d时

E＝0.93×104

当t＝9d时

E＝1.71×104

当t＝5d时

E＝1.12×104

当t＝10d时

E＝1.83×104

混凝土浇筑体的最大自约束拉应力(MPa)

式中：α—混凝土的线膨胀系数，取0.00001/℃；Ei(t)—与最大里表温差△T1 max相对应龄期t时，混凝土的弹性模量(MPa)；ΔT1max(t)—混凝土浇筑后可能出现的最大里表温差(℃)；Hi(t,τ)—在龄期为τ时，第i计算区段产生的约束应力延续至t时的松弛系数，可按规范查表取值，t=10d时Hi(t,τ)=0.228。

混凝土浇筑体在t=10d的自约束拉应力σz(t)的计算结果

当τ＝10d时

σz＝0.52

混凝土抗拉强度(MPa)[3]

式中：ftk—混凝土抗拉强度标准值(N/mm²)，C30混凝土取2.01；γ—系数，应根据所用混凝土试验确定，当无试验数据时，可取0.3。

混凝土浇筑体在t=10d的抗拉强度ftk的计算结果

当t＝10d时

ftk＝1.91

混凝土收缩相对变形值的当量温度

式中：α—混凝土的线膨胀系数，取1.0×10-5；εy (t )—龄期为t 时，混凝土的收缩相对变形值，其中：εy(t)＝εyo ×(1-e-0.01t)·M1·M2·M3···M11，式中：εy(t)— 龄期为t时混凝土收缩引起的相对变形值；εyo —在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值，取4.0×10-4；M1、M2、…M11 —考虑各种非标准条件的修正系数，依据混凝土配合比查规范取值，查得M1＝1.10，M2＝1.13，M3＝1.00，M4＝1.45，M5＝0.93，M6＝1.00，M7＝1.20，M8＝0.55，M9＝1.30，M10＝1.00，M11＝1.02。

混凝土收缩相对变形值的当量温度Ty(t )的计算结果

当t＝3d时

Ty＝1.73

当t＝9d时

Ty＝5.05

当t＝10d时

Ty＝5.58

龄期为t时混凝土浇筑体的综合降温差(℃)

式中：Tm(t)—在混凝土龄期为t内，混凝土浇筑体内的最高温度(℃)；Tbm(t)、Tdm(t)—龄期为t时，其块体上、下表层的温度(℃)，上表层取27，下表层取22；Ty(t)—龄期为t时，混凝土收缩当量温度(℃)；Tw(t)—混凝土浇筑体预计的稳定温度或最终稳定温度，(可取计算龄期t时的日平均温度或当地年平均温度)(℃)，芒市取18。

龄期为t时混凝土浇筑体的综合降温差

当t＝3d时

ΔT2(t)＝24.68

当t＝9d时

ΔT2(t)＝25.55

当t＝10d时

ΔT2(t)＝25.55

混凝土浇筑体综合降温差的增量（t=10d）：ΔT2i(t)＝ΔT2(t)－ΔT2(t—k)＝（25.55－24.68）＋（24.68－18.49）＝7.06℃

混凝土浇筑体的外约束拉应力(MPa)[3]

式中：α—混凝土的线膨胀系数，取1.0×10-5；υ—混凝土的泊松比，取0.15；ΔT2i(t)—龄期为t时，在第i 计算区段内，混凝土浇筑体综合降温差的增量(0.86℃)；E2i(t )—混凝土龄期为t时，混凝土的弹性模量18300(N/mm2)；Hi(t，τ)—在龄期为τ时，第i计算区段产生的约束应力延续至t时的松弛系数，可按规范查表取值，t=10d时Hi(t,τ)=0.228；Ri(t)—龄期为t 时，在第i 计算区段，外约束的约束系数。其中：Ri(t)＝1－1÷cosh〔Sqrt(Cx÷HE(t))×L÷2〕；Sqrt—平方根函数；当t＝10时，Ri(t)＝0.65，式中：L—混凝土浇筑体的长度(mm)，取30000；H—混凝土浇筑体的厚度，该厚度为块体实际厚度与保温层换算混凝土虚拟厚度之和(mm)，取6360；Cx—外约束介质的水平变形刚度(N/mm2)，按规范查表取值，C15垫层取1.50。

混凝土浇筑体在第9天降温至第20天的外约束拉应力σx的计算结果

当τ＝10d时

σx＝0.22

混凝土抗拉强度(MPa)

式中：ftk—混凝土抗拉强度标准值(N/mm2)，C30混凝土取2.01；γ—系数，应根据所用混凝土试验确定，当无试验数据时，可取0.3。

混凝土浇筑体在各时间段t的抗拉强度ftk的计算结果

当t＝10d时

ftk＝1.91