浇筑温度（通用4篇）
浇筑温度 篇1
本文以下将混凝土浇筑温度的计算方法进行了简单的概述, 并且针对不同浇筑温度的相关模拟进行了分析与研究, 最后, 将控制大体积混凝土浇筑温度的有效措施以及建议进行了综合阐述, 从而有效保障混凝土浇筑质量以及整体工程施工质量, 进而为广大百姓提供安全、舒适的居住环境, 继而有效提高本建筑企业的经济效益与社会效益。
一、关于浇筑温度的计算分析
由于大体积混凝土温度应力会受到浇筑温度的影响, 也是影响整体浇筑工程质量的重要指标之一, 因此, 本文以下针对浇筑温度进行分析, 从而有效为制定控制温度应力对策而提供有力依据。一般情况下, 通过以下公式可以计算得出浇注温度, 如:TP=T1+ (Ta+R/β-T1) * (φ1+φ2) , 其中TP就是浇注温度, φ1=κτ, κ为经验系数, τ为混凝土入仓后至平仓前的时间 (以min计算) , Ta为正常气温, β是表面放热系数, R为太阳辐射热度, 而φ2为混凝土进入平仓后的温度系统。通过相关研究结果表明, 由于混凝土在进入平仓前存在着较多且复杂的情况, 因此, 在进行工程施工过程中, 需要对其进行对混凝土拌合物温度进行测量, 以确定实测结果系数, 一般情况下, 经验系数为0.003每分钟, 浇筑混凝土后处于理想绝热情况如图一所示。
二、关于不同浇筑温度的模拟分析
本研究通过应用大型通用有限元分析软件来进行建模, 对本次工程结构模拟分析通过采取嵌固板模型进行, 即混凝土底板平面为100M*50M, 基础为基础, 其他混凝土上部、侧面均与其他空气接触, 而混凝土的下方由基础导热, 因此, 在进行有限元分析软件进行建模时, 将混凝土基础面积扩大两倍, 而基础面积板下方选取10米作为基础, 且基础除了上面表面以外而采用三向固定进度约束, 以下来分析混凝土的温升情况与时间关系, 具体方法如下:首先, 在混凝土进行浇筑前采用相应降温措施进行处理, 使得混凝土温度应力场在不同浇筑温度背景下得以分析;其次, 分别取混凝土浇筑温度20摄氏度、25摄氏度、30摄氏度、35摄氏度;第三, 通过有限元分析软件来对本次试验进行模拟, 然后对所得结果进行分析, 并且将混凝土不同浇筑温度以及浇筑时间的关系图进行绘制出来, 从而以更好的观察。通过本次研究实验结果表明, 当混凝土浇筑温度呈现不同时, 混凝土的温度也会随之变化, 当混凝土浇筑温度为20摄氏度的时候, 混凝土的温度为57.54摄氏度;当混凝土浇筑温度为25摄氏度的时候, 混凝土的温度为70.11摄氏度;当混凝土浇筑温度呈现较高时, 混凝土的最高温度也会随着其时间而出现, 由此可以看出, 混凝土的最高温度会随着混凝土浇筑温度的增高而增高, 并且该结果表明, 越高的浇筑温度会使得混凝土水化速度增快。
另外, 将上述温度当做荷载数据, 并且通过利用有限元分析软件的热-结构耦合功能将其施加到模拟体积混凝土结构中, 从而得出不同时间内的混凝土结构温度应力, 待得出所有混凝土温度应力数据后, 则对其进行分析与处理, 并且将混凝土浇筑结构温度应力数据与浇筑时间的关系表进行绘制出来, 以便观察, 通过本研究结果表明, 当浇筑温度越高时, 混凝土结构产生的温度应力就越大, 并且混凝土温度应力是随着浇筑温度的变化而变化, 因此, 混凝土的温度应力会受到浇筑温度的影响, 另外, 本研究结果显示, 当混凝土浇筑温度呈现最大值, 其最大温度应力出现的时间越晚, 但是根据总体时间来看, 相距时间差别不大。
综上所述, 通过本次实验结果得知, 大体积混凝土温度应力会随着其浇筑温度的变化而变化, 同时, 混凝土的内外温差与降温差均会随着浇筑温度的增高而增高。
三、探讨控制大体积混凝土浇筑温度的有效措施以及建议
通过以上实验结果分析得知, 浇筑温度与混凝土底板的温度应力有着密切的关系, 因此, 通过控制混凝土浇筑温度则可以实现控制混凝土内部温度应力的目的, 故在工程进行混凝土浇筑活动的时候需要通过降低混凝土浇筑温度, 即可降低混凝土内部温度应力, 并且, 需要尽可能快的时间完成混凝土浇筑, 从而有效的保障混凝土浇筑质量。而降低混凝土浇筑温度的重要措施, 则需要通过降低混凝土出机口温度以及其入仓温度, 从而有效实现降低混凝土浇筑温度的目的, 因此, 现本文以下针对降低混凝土出机口与入仓温度的相关研究进行分析与介绍, 由于混凝土出机口温度与混凝土原材料、水质量以及其温度有着密切的关系, 因此, 本研究通过对混凝土原材料、水对出机口温度的影响进行分析与研究, 通过研究结果表明, 混凝土原材料, 例如:砂、水泥以及石等, 它们之间的比热较接近, 同时, 混凝土各原材料与水的比例约为4.5:1, 其中原材料中的石子温度对混凝土温度有着极大的影响 (如图二所示) , 相比较之下, 砂子与水、水泥温度等对混凝土温度影响不大, 由此可以看出, 通过降低混凝土原材料中的石子与砂子的温度, 则可实现降低混凝土出机口温度的目的。
另外, 上述内容讲到, 混凝土的浇筑温度也会受到入仓前的振捣与运输活动的影响 (如图三所示) , 因此, 在混凝土即将入仓活动前, 需要通过降低热量倒灌来实现控制混凝土入仓前浇筑温度, 从而实现保障混凝土浇筑质量的目的, 其具体操作办法如下:第一, 为了保障混凝土浇筑温度, 则需要对混凝土运输工具应用覆盖方式使其温度保持恒定, 例如:罐车与泵管等运输工具进行覆盖;第二, 上述实验结果表明, 通过降低混凝土浇筑时间能够实现降低混凝土浇筑温度的目的, 因此, 采取措施尽可能的降低混凝土运输时间, 例如:通过减少混凝土运输管的弯头、扩大运输混凝土输送管的管径以实现降低其运输时间的目的;第三, 严禁出现对混凝土过多振捣现象的出现, 从而避免混凝土温度应力情况的出现。
结语:
综上所述, 大体积混凝土温度应力的出现受到浇筑温度以及浇筑时间的影响, 同时, 混凝土原材料以及其入仓前活动也均对混凝土温度应力产生严重影响, 因此, 除了通过提高混凝土浇筑时间与控制浇筑温度措施降低大体积混凝土温度应力的目的, 还需要降低混凝土出机温度与入仓温度来对混凝土浇筑温度进行控制, 从而保障混凝土浇筑质量, 进而保障本工程的施工质量。另外, 笔者希望通过本文的叙述, 能够为相关研究学者提供一定的参考借鉴意义, 从而全面提高建筑行业混凝土浇筑质量, 进而保障全体建筑工程的质量, 继而为广大百姓提供安全、舒适的居住环境。
摘要：随着社会经济的发展以及科学技术水平的提高, 建筑行业之间的竞争力愈演愈激烈, 为了提高整体建筑工程的质量, 则前提需要保障混凝土的浇筑质量, 而混凝土温度应力对混凝土浇筑质量有着密切的关系, 而浇筑温度对混凝土温度应力会产生极其严重的影响, 因此, 需要控制好浇筑温度, 才能够有效保障混凝土浇筑质量, 进而全面提高工程的质量, 故本文以下将浇筑温度对大体积混凝土温度应力影响的相关研究进行分析与介绍, 从而为相关研究学者提供一定的参考借鉴意义, 进而保障大体积混凝土浇筑质量。
关键词：浇筑温度,大体积,混凝土,温度应力,影响
大体积砼一次性浇筑温度控制浅谈 篇2
泉朗大桥桥墩承台尺寸有两种，分别为8.9×6.9×2米和10.2×5.6×2米，体积分别为122.8m 3和114.5 m 3，均为大体积砼，采用一次性浇筑。本桥承台砼大部分在7～8月份施工，日平均气温300o C左右，日平均高气温(指白天)350o C，低气温(夜间)250o C左右。
2 大体积砼内部温度变化及温度裂缝产生的原因
《公路桥涵施工技术规范》(J TJ 041 2000)中对大体积砼定义为：现场浇筑的最小边尺寸为1～3米且必须采取措施以避免水化热引起砼内部的最高温度与外界气温之差超过25℃的砼为大体积砼。
2.1 砼块体中心最高温升计算
计算数据按照经优化后的砼配合比、水泥用量、粉煤灰用量及经长期试验测定的水化热值，根据最近几年来的现场实测数据，经统计整理水化热温升状态，直接应用类似工程进行计算。
查表3.3.91，当块体厚2m，夏季施工(30～350C)时，水化热温升值为200C;
查表3.3.92，计算各项调整系数：
K1=1.13(水泥标号修正系数)
K2=1.0(水泥品种修正系数)
K3=380/275=1.38(水泥用量修正系数)
K4=1.4(木模板修正系数)
则：不同龄期水化热最高温升值△Tmax (t) =20×1.13×1.0×1.38×1.4=43.60oC
2.2 内外温差计算
砼内外温差指块体中心最高温度和砼表面温度之差，表面温度无保温措施时，可按外气温计算。
内外温差计算应取日平均低气温值250o C。砼入模温度按250～C-350oC计算，计算砼最高温度应取350o C,
则砼最高温度Tmax (t) =△Tmax×ξ+T0
式中：△Tmax (t) -不同龄期水化热最高温升值;
ξ-2m厚砼筏板散热系数，取0.84;
T0-砼入模温度，取350C。
砼最高温度Tmax=43.6×0.84+35=71.60o C
内外温差为：砼最高温度-日平均低气温=71.60o C-250o C=46.60oC。
以上计算均为三天龄期时温差，砼三天时达到最高温度。
经过以上计算，内外温差大大超过了允许标准值250o C。
2.3 温度裂缝产生的原因
大体积砼产生裂缝的原因很多，但总的来说，绝大部分是由于砼水化热引起的温度应力及收缩作用超过了砼的抗拉强度，或更确切的从变化角度出发来讲，则认为温度及收缩变化而引起的约束拉应变超过了砼的极限拉伸值。
3 大体积砼温控施工方案
3.1 砼配合比设计
砼组成材料的选用对大体积砼产生的水化热高低有直接的影响。合理的砼配合比，应具有较低的水泥用量、较低的水化热、较低的水灰比，同时具有较好的和易性和可泵性。
泉朗大桥承台施工所用砼均采用拌合站集中生产，罐车运送至施工现场，在通过大量配合比试验后，选用了以下砼原材料及配合比：水泥采用黄石华新普硅42.5#水泥，粗骨料采用石灰石碎石，其中粉泥含量1%<1.5%，针状含量2%，片状含量0.3%，石子粒径为2.5m m～40m m连续级配。细骨料为机制砂，其中粉泥含量1.5%<2%。为了改善砼性能，采用了“双掺”技术，在砼中掺入了粉煤灰和TJ 1缓凝高效减水剂。经过严格试验，选用理论配合比为∶水泥∶细骨料∶粗骨料∶粉煤灰∶水∶外加剂=1∶3.49∶5.69∶0.45∶0.70∶0.016。
3.2 分层浇筑
混凝土施工采用分层浇筑，分层厚度一般为1m。但泉朗大桥工期紧，且承台内钢筋密集，若分层浇筑还需加设接茬筋，不易冲洗凿毛，这样就会增大施工投入，延长施工时间。通过计算，最后决定所有桥墩承台均采用一次性浇筑。
3.3 埋设循环降温管
埋设冷却水管，采用人工导热措施降低砼内部温度，减小砼内外温差，详见4.2。
大部分承台施工在7、8月高温季节。通过计算预计砼中心最高温度将达71.6℃，水泥水化热引起的最大绝热温升将达43.6℃。根据计算结果我们确定了“内散外蓄”的温控方案，制定了砼在施工期间不产生温度裂缝的温控标准：
a)砼内外温差不超过25℃;b)允许砼最大降温速率不超过1.5℃/d。
4 现场施工控制
4.1 砼入模温度（入模温度的控制数据）
夏季高温季节施工的承台，必须控制砼入模温度。在正式施工前2～3天安排专人到拌合站料场测量骨料温度，采取搭设遮阳棚、用冷水冲洗砂石料、强制降温等措施，使入模温度在27o C以内。
4.2 冷却通水
在砼内部布置冷却水管，按独立分层设置循环冷却系统，采用Φ27mm×2mm冷水管，设置二层(承台高2m)，在模板外设置蓄水池，作为循环水冷源;砼浇注4小时后即进行冷却水循环;在冷却水循环过程中，出水口水温控制在45℃以下(气温按30℃考虑)，水温太高，应加大流速，以便控制承台内部温度不致过高，冷却循环直到内外温差不超过20℃。
冷却水管的布置考虑以下原则：能保证各层冷却管能独立通水，且拆模不影响通水;每层要分多根独立管道，缩短冷却路径，以使砼冷却均匀;能根据测温结果调节各管路通水量。
4.3 砼施工控制
1)砼浇筑前，安排试验人员同拌合站的技术人员一起按照砼配合比进行试配，检查砼是否能达到设计要求，同时检查拌和站配料误差是否符合规范要求。
2)砼浇筑时采用分层连续浇筑，分层厚度为50cm，可充分利用混凝土层面散热。
4.4 养护及检测
待砼终凝后立即在承台表面作蓄水养护，蓄水深度为15cm～30cm，以推迟砼表面温度的散失，同时为减小承台内外温差，蓄水时宜采用冷却管出水口排出的热水。这就是“内散外蓄”工艺的第二步：“外蓄”。第三步即进行测温监控，并根据测温结果调节冷却管进水量，将降温速度控制在15℃/d。
5 温控效果评述
1)承台砼配合比选择是大体积砼温度控制的首要环节。原材料的选择尤其关键，如水泥的品种、外加剂的品种及用量、粉煤灰的选择及用量，而这些又决定了水泥的用量，从而保证了砼的低热高强性，能有效地防止温度裂缝的产生。
最终测温结果显示，砼内外最大温差为20℃，达到了温控目标，可满足规范要求。
2)“内散外蓄”的温控措施是在严格计算的基础上确定的，既注重了温控效果又保证了工期和施工方便，节约了施工成本。
6 结语
泉朗大桥桥墩承台基础的施工，由于制定了科学的施工方案，加强了现场施工控制，温控措施合理得当，结果令人满意。所有承台砼质量优良，没有出现温度裂缝，可供今后类似的大体积砼施工借鉴。
摘要：泉朗大桥桥墩承台基础的施工, 由于制定了科学的施工方案, 加强了现场施工控制, 措施合理得当, 结果令人满意。所有承台砼质量优良, 没有出现温度裂缝, 可供今后类似的大体积砼施工借鉴。
关键词：大体积砼,温度裂缝,温控措施
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范 (JTJ041―2000) [S].人民交通出版社, 2000.
浇筑温度 篇3
现今,大体积混凝土浇筑广泛应用于混凝土坝、房屋建筑、桥梁、地基等大型土木结构工程施工当中。在施工过程中,温度应力场受到水泥水化热、浇筑温度、环境温度、太阳辐射热、基础的热传导特性等因素的作用,若设计施工不当,很容易产生表面裂缝和深层裂缝,甚至是贯穿性裂缝,直接影响到工程的质量和工期。采用有限元软件AN-SYS,通过参数化设计,编辑各种功能的宏文件和各种功能函数、选定符合实际的仿真参数、计算并提取实际工程中关心的温度和应力,指导大体积混凝土浇筑的设计和施工,提高混凝土浇筑的成功率,防止裂缝,缩短工期和避免返工的发生,对工程有很实际的意义。
1 热传导原理及第三类边界条件
假定混凝土为均匀的、各向同性的固体[1],混凝土的热传导方程为:
式(1)中:T—温度;τ—时间;a—导温系数;θ—绝热温升。
第三类边界条件,也是大体积混凝土温度计算最常用的边界条件。混凝土与空气接触,两种物质之间存在热交换,混凝土表面的热流量是
第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度T和气温Ta之差成正比,即
式(2)中β为表面放热系数。
2 大体积混凝土浇筑块温度应力场模拟的实现
2.1 ANSYS中的直接耦合与间接耦合法
大体积混凝土浇筑块温度应力场显然是个瞬态问题[2],在ANSYS分析中有两种方法。其一为间接耦合法,首先进行热分析,得到一个*。RTH的文件。接着重新回到前处理进行结构计算的设置,将热分析的结果文件作为体荷载施加到结构计算当中。其二为直接耦合法,直接使用ANSYS中提供的同时具有温度和位移自由度的耦合单元,一次得到热分析和结构应力的分析结果[3]。本文采用的是具有多自由度的耦合实体单元SOLID226。
2.2 仿真模型和参数的选择
模型和参数的选择直接影响到计算结果的合理性,混凝土材料配合比的不同影响其热学力学性能。算例中取250号(R28)的混凝土,混凝土级配为:水泥8.35%,砂18.51%,石子68.96%,水4.18%.计算结果见表1。
2.3 浇筑仿真中的难点
2.3.1 水泥水化热的模拟
大体积混凝土浇筑块温度应力场计算,影响最大的就是水化热这一内热源。合理的模拟水化热将直接影响到计算结果的真实性。ANSYS中水化热是一种生热率的体荷载,可以通过HGEN来施加的。生热率是指单位时间单位体积内混凝土的生热量,即产生的热量对时间的导数[4],取指数式:
那么,生热率为。式(3)中:W—单位体积混凝土中的水泥用量,W/m3;
Q(τ)—龄期为τ时的累积水化热,k J/kg;
m—常数,随水泥品种、比表面积及浇筑温度不同而不同[5]。
2.3.2 增长的弹性模量
混凝土浇筑后,由于水化热的散发、温度场的变化与混凝土弹性模量的变化是同步发展的,加之温度应力与弹模密切相关,所以弹模随时间的增长也必须考虑。计算弹模的经验公式有多种,本文取复合指数式:E(τ)=E0(1-e-aτb) (4)
式(4)中:E0—最终弹性模量;a、b为常数。
3 计算模型和结果分析
某拱坝混凝土施工采用的是15 m×15 m×3 m的混凝土浇筑块,日平均气温为18.9℃,混凝土浇筑块的浇筑温度为21.4℃,不考虑太阳辐射热的影响,采用自然冷却的方式,计算取前28 d。模型及网格如图1。
3.1 混凝土浇筑块的温度场计算结果
从图1可以看出,中心结点温度的变化与水化热的释放曲线(图7)基本一致,且较浇筑块表面散热条件差,因此最高温度出现的相对滞后。图3显示,浇筑块的最高温度变化发生在第4天左右,这与实际工程的3~5 d相符。
3.2 混凝土浇筑块应力场计算结果分析
图4—图6各区结点应力结果显示,当结点温度达到最高时,相应地结点压应力达到最大,且最大压应力值为7.0 MPa,小于设计值。图6显示,基础底部约束的作用使结点在温升时受压,温降时出现拉应力,最大拉应力值为0.15 MPa,小于设计值,不会出现裂缝。
4 结论
本文采用直接耦合法计算了混凝土浇筑前28天的温度应力场,并做了初步的探讨:(1)温度场计算结果显示:混凝土块中心的最高温度出现在入仓后的3天左右,而且中心结点的温度变化趋势与实际经验是一致的,浇筑块表面由于散热情况较好,温度变幅不大,后期温度接近周边环境温度。(2)温度应力模拟结果显示:混凝土早期拉应力的最大值出现在与基础连接的底部,而不是温度最高的中心,这是由于基础约束限制了混凝土的热膨胀。(3)采用直接耦合法模拟研究大体积混凝土浇筑过程中的温度应力场,对温度、应力值进行实时监控,可以有效地控制不同配合比混凝土的早期温度裂缝的产生。
摘要：大体积混凝土浇筑块的温度应力场是个多因素物理场,同时与混凝土的弹性模量、水泥水化热、徐变、环境气温以及浇筑温度有关。以大型有限元软件ANSYS为平台,采用直接耦合法对浇筑块的温度应力场进行仿真计算,形象地反映了施工过程中的温度应力场随时间变化分布规律,对设计和施工均有一定的参考价值。
关键词：有限元,ANSYS,耦合,温度应力场,大体积混凝土
参考文献
[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.北京:中国电力出版社,1998
[2]王呼佳,陈洪军.ANSYS工程分析进阶实例.北京:中国水利水电出版社,2006
[3]苗胜军,丛启龙,任奋华,等.基于ANSYS的大体积混凝土的水化热模拟研究.四川建筑科学研究,2009;(2)194—197
[4]赵英菊,王社良,康宁娟.ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析.建筑与工程,2007;(14):96—97
浇筑温度 篇4
电子加速器是以电子束形式产生超高压线来治疗某种肿瘤疾病的设备, 有直线加速器与感应加速器两种, 单位为百万电子伏特, 简写为MV。直线型有4~10MV, 国外高达20MV。感应型有18~25MV, 国外达到45MV。由于它产生的射线能量强, 可以治疗X线深线治疗机及钴60治疗机所难以治疗的深部肿瘤, 同时它在使用时较钴60安全。它的射线能量由电子加速器在运行中产生, 而钴60治疗机不论其设备运行与否, 射线由于不停地漫射, 因此现在各国多用加速器代替钴60和X线深线治疗机。
二、直线加速器机房严禁泄漏射线的防辐射特殊的设计要求
为使放射治疗的直线加速器在运作时其强大射线造成的辐射不外泄, 仪器所在房间的顶板、底板、四壁均采用钢筋混凝土现浇, 且构件厚度往往在800mm以上, 最厚处有2500mm以上。由于这些构件绝不允许出现裂缝, 混凝土浇筑时因水泥水化热产生的问题尤为突出。
三、直线加速器机房防止混凝土产生裂缝的关键时期
混凝土的温度变化产生温差, 对混凝土结构产生作用, 该作用可分为时间温差作用和截面温差作用两种。而直线加速器机房大体积混凝土温度变化开裂, 主要由截面内外温差作用引起。由于混凝土体量大, 浇筑后水泥水化热在内部不易散发, 引起混凝土内部温度显著升高, 使凝胶体积膨胀。
另外, 温度上升降低了毛细水的表面张力, 使作用在混凝土内部的一部分收缩力释放, 混凝土产生膨胀。浇筑过程, 混凝土表面散热较快, 易形成内外温差。在构件内产生压应力, 而在构件表面产生拉应力。通常在混凝土构件截面上产生中间高、边缘低或相反的不均匀温度分布, 此时, 若这种内外温差引起的变形超过混凝土极限抗拉强度, 便产生裂缝。当混凝土内部逐渐散热冷却而收缩时, 由于受基底或已浇筑的混凝土的约束, 接触处将产生很大的拉应力, 当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时, 便产生裂缝, 严重者会贯穿整个混凝土块体。
水泥水化反应是一个水化过程, 每千克普通硅酸盐水泥和矿渣酸盐水泥水化后的时候放热量 (见表1) 。
混凝土传热性较差, 散热慢, 在浇筑过程中其内部的温度会很快升高。对于厚度超过800mm的大体积混凝土内部绝对温升可达35~50℃, 甚至更高。笔者曾对2m厚浇筑混凝土板进行实测, 最高温度达到81.3℃。水泥水化放热是一个早期快后期慢的过程, 其混凝土内部的温升一般在2~3d可达最高温度, 持续一段时间以后才开始缓慢降温, 约21d后降温至大气温度。混凝土早期快速升温阶段总体上处于热膨胀状态, 此时, 混凝土由刚才塑态逐渐凝结硬化变为固态, 其塑性变形能量相对较大, 因此, 产生超强拉应力的可能性较小, 一般不会引起混凝土裂缝。但在降温阶段, 混凝土从热膨胀的最大变形开始降温收缩, 此时, 混凝土的弹性模量也已增大, 故降温收缩产生一定的拉应力, 当拉应力超过混凝土的变形能力时, 就会产生收缩裂缝。因此, 直线加速器机房防止混凝土产生裂缝的关键时期是在降温阶段。从实践经验来看, 混凝土浇捣后7d左右的降温时最容易产生裂缝, 此时是施工保养中容易被忽视、也是防止产生裂缝的关键时候, 这一点施工中应该更为重视。
四、施工时温度控制
为防止水化热引起的温度裂缝, 施工时温度控制是关键。施工温度控制包括以下两个方面:
(一) 构件内外温差控制
即内部与外表以及外表与大气环境的温差控制。由温差引起的变形和应力值可按式 (1) 和 (2) 计算:
△L=L (t2-t1) α (1)
σt=Ec△L/L=Ec (t2-t1) α (2)
式中:△L—钢筋混凝土构件的变形值;
L—构件的长度;
t2-t1—温差, 即温度变化值;
α—温度膨胀系数;
σt—混凝土温度应力
Ec—混凝土弹性模量
混凝土降温时, 热量从内向外传递扩散, 表面散热快, 温度低, 从而形成内外温差, 由上面理论公式计算出允许混凝土内外温差应是5~10℃。但由于结构构件不可能受到绝对约束, 混凝土也不可能完全没有徐变和塑型变形, 多数工程混凝土的内外温差在10~25℃尚未开裂。因此, 我国有关施工规范对这类大体积混凝土浇筑时规定内外温差宜控制在25℃内。另外, 环境温度越低, 产生内外温差也越大, 引起混凝土开裂的几率增加, 这种情况下可采取表面覆盖等措施进行温差控制以防止混凝土表面散热过快。
(二) 控制混凝土内部温度
水泥水化热引起升温后, 在绝热状态下混凝土内部的稳定可用下式计算:
T=T1+T2=T1+WQ (1-e-mγ) /CΡ
式中:在绝热状态下不同龄期的混凝土内部温度, ℃;
T1——混凝土的浇筑温度, ℃;
T2——在γ龄期时混凝土的绝热温度, ℃;
W——每立方混凝土中水泥用量, kg/m2;
Q——每千克水泥水化热量, kJ;
C——混凝土的比热容, 计算式可取0.97KJ (kg·K)
ρ——混凝土的表面密度, 一般取2500kg/m3;为防射线, 混凝土中掺入重金属 (如钡粉) 时取2800～3000kg/m3;
m——系数, 随水泥品种、比表面及浇筑温度而异;
γ——龄期, d。
实际上, 由于混凝土浇捣时总是暴露在大气中, 与大气存在热量交换, 处于散热而非绝热状态中, 混凝土由水泥水化热引起的温升远比绝热条件下最终水化热的温升要小。另外, 混凝土内部最高温升还与浇筑块的厚度有关, 块体越薄散热越快, 最高升温越低;反之块体越厚散热越慢, 则最高升温越高。因此, 工程实践中引入一个与浇筑厚度有关的系数ξ, 混凝土内部最高温度改用下式计算:
T=T1+T2ξ。
五、控制内部最高温度的措施
综上所述, 混凝土内部最高温度是由浇筑温度和水泥水化热温升两部分组成, 为控制内部最高温度, 针对这两方面可采取以下措施:
(一) 避开炎热天气
尽可能选择温度低的季节浇筑, 尤其应避开炎热天气。当必须在炎热天气浇筑时, 可采用冰水或深井水拌制混凝土, 对骨料进行冰水冷却, 设置遮阳装置以降低混凝土搅拌和浇筑温度。
(二) 合理选择水泥品种和控制水泥用量以降低水化热温升
宜用掺混合材料的硅酸盐水泥, 如矿渣水泥、火山灰水泥, 这些水泥水化热较少。若不得不用普通水泥时, 可掺粉煤灰、有缓凝作用的外加剂, 并减少水泥用量、选择合适的砂石级配、采用强度高的骨料, 降低或延缓水化放热。
(三) 掺缓凝型减水剂
为防止出现施工冷缝, 浇筑过程中需要适当延长凝结时间, 同时缓凝型减水剂在延缓水泥水化的同时使水化放热速度减慢, 有效降低混凝土内部温升峰值, 并能改善混凝土其他方面的性能。
(四) 施工过程合理化
可采用全面分层、分段分层、斜面分层三种混凝土分层浇捣方式。每层厚度不大于300mm, 以加快热量散发, 并使温度分布均匀。
(五) 预埋蛇型石英管
在混凝土体内预埋蛇型石英管, 浇筑后采用通冰水、冷却的方法控制内部温度。最后在用稠度较大的水泥浆将管道填充封堵密实。
(六) 动态监控
对混凝土温度变化进行动态监控, 定期测量浇筑后混凝土表面和内部温度, 控制内部温差不大于25℃。
(七) 保温
覆盖塑料薄膜再加草袋进行保温。覆盖厚度由热工计算结合经验选定。
(八) 减轻对地基对浇筑体约束
在岩石地基或较厚的混凝土垫层上浇筑时, 事先摊铺10mm厚的沥青或二层沥青油毡以消除或减少约束作用, 缓和地基对基础膨胀时的侧向压力。
(九) 配置暗梁
直线加速器机房四周墙体除顶部和底部配有暗梁外, 在墙体中部也宜配置暗梁。
六、结束语
因直线加速器机房严禁泄漏射线的防辐射特殊的设计要求, 且墙体厚度大, 混凝土体积大, 一次性浇筑, 不留施工缝;在混凝土成型过程中, 产生的水化热较大, 容易造成温度裂缝;所以对施工要求非常严格。使用缓凝剂, 缓凝减水剂, 分层浇捣、预埋蛇型石英管, 实行将机房墙体, 楼盖底板混凝土一次连续浇捣的施工方案, 可有效地控制混凝土内外温差, 避免因温差收缩等产生的破坏性裂缝, 达到防辐射混凝土的防护性能。
摘要：机房墙体厚度大、混凝土体积大, 在混凝土成型过程中, 产生的水化热较大, 容易造成温度裂缝, 使用外加剂、缓凝减水剂, 分层浇捣、预埋蛇型石英管, 有效地控制混凝土内外温差, 避免因温差收缩等产生的破坏性裂缝, 达到防辐射混凝土的防护性能。