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1、关于混凝土承台冷却管布置的设计计算中铁十二局集团兰新铁路指挥部2010年07月目 录1. 工程概况32. 计算项目及参数32.1 计算项目32.2 计算参数33. 承台混凝土热工计算33.1 混凝土龄期为3d时43.1.1 最大绝热温升43.1.2 混凝土中心计算温度43.1.3 混凝土表层（表面下50100mm处）温度53.1.4 中心温度与表层温度温差73.1.5 表层温度与外界大气温度温差73.2 混凝土龄期为6d时73.2.1 最大绝热温升73.2.2 中心计算温度73.2.3 表层温度73.2.4 中心温度与表层温度温差73.2.5 表层温度与外界大气温度温差73.3 混凝土龄期为9
2、d时73.3.1 最大绝热温升73.3.2 中心计算温度73.3.3 表层温度83.3.4 中心温度与表层温度温差83.3.5 表层温度与外界大气温度温差83.4 混凝土龄期为12d时83.4.1 最大绝热温升83.4.2 中心计算温度降温系数83.4.3 表层温度83.4.4 中心温度与表层温度温差83.4.5 表层温度与外界大气温度温差83.4.6 中心温度平均降温速度83.4.7 表层温度平均降温速度83.5 混凝土龄期为15d时93.5.1 最大绝热温升93.5.2 中心计算温度93.5.3 表层温度93.5.4 中心温度与表层温度温差93.5.5 表层温度与外界大气温度温差93.5.
3、6 中心温度平均降温速度93.5.7 表层温度平均降温速度94. 循环冷却水104.1 混凝土温度降低释放的热量104.2 循环水带走的热量计算104.3 循环管长度104.4 循环冷却水管布置111. 工程概况2. 计算项目及参数2.1 计算项目承台尺寸为30.4m*19.9m*6.0m，混凝土总量为3629.76m。根据承台高度，分两层浇注，每层厚度为3m，每单元混凝土量为1814.88 m。承台混凝土浇筑完成后，覆盖保湿保温材料，控制温度裂缝和收缩裂缝，保证施工安全和质量。2.2 计算参数承台尺寸：30.4m*19.9m*6.0m。承台混凝土标号：C30。散热管材料：48钢管，壁厚3.5
4、mm。混凝土施工环境温度：13至33。混凝土配合比：水泥：280kg，砂：776kg，碎石：1116kg，减水剂：3.63kg，水：145kg3. 承台混凝土热工计算混凝土施工环境温度：13至33。混凝土入模温度控制在30以内。如超过30，采取向拌合水中加冰的方法。环境温度取33（按照最高施工环境温度）。为了避免水泥水化热引起的温度应力导致裂缝，应在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜（保湿用）和阻燃草帘被（保温用）。当混凝土表层与外界温差不大于20，底板混凝土中心与表层的温差不大于25，且平均降温速度小于1.52.0/d时才可拆除承台混凝土保温层。分别取3d、6d、9d、12d、15d的龄期对承台大体
5、积混凝土各项温度指标进行计算。3.1 混凝土龄期为3d时3.1.1 最大绝热温升T(h)=mc Q (1-1/(emt)/C T(h)混凝土最大绝热温升值（）；mc混凝土中水泥（包括膨胀剂）用量（kg/m），水泥用量为280 kg/m；Q水泥28d水化热(kJ/kg)，取375(kJ/kg)；m系数,随浇注温度改变；t混凝土的龄期（d），t=3d；C混凝土的比热，取0.97kJ/(kg.K)；混凝土密度，取2400(kg/m)； e为常数，取2.718。T(h)=31.763.1.2 混凝土中心计算温度T1（t）Tj+Th （t）式中 T1（t）t龄期混凝土中心计算温度（）；Tj 混凝土浇筑温
6、度（），取30；（t）t龄期降温系数，根据厚度与龄期确定 。T1（3）=3031.760.6851.603.1.3 混凝土表层（表面下50100mm处）温度(1) 保温材料厚度（保温材料为阻燃草帘被）d=0.5hx(T2-Tq)kb/(Tmax-T2)式中d 保温材料厚度；h 混凝土浇筑块体厚度；x所选保温材料导热系数；T2 混凝土表面温度（）；Tq 施工期大气平均温度，取33；混凝土导热系数；Tmax 计算得混凝土最高温度（）；计算时取T2Tq20，TmaxT225Kb 传热系数修正值。保温层由易透风材料组成，在混凝土面层上再铺一层不透风材料，为一般刮风情况，因此Kb取2.0。d=0.144
7、m。因此在混凝土表面应覆盖3层阻燃草帘被（按1层阻燃草帘被50mm计算），才能符合底板混凝土保温层厚度要求。(2) 混凝土表面模板及保温层的传热系数=1/(d/+1/q)式中混凝土表面模板及保温层等的传热系数W/（m2K）；d各保温材料厚度；各保温材料导热系数；q空气层的传热系数，取23w/（mK）。 =0.95 W/（m2K）(3) 混凝土虚厚度H=k/式中h混凝土虚厚度；k 折减系数，取2/3；混凝土导热系数。h=k/=1.635m(4) 混凝土计算厚度Hh2 h 式中 H混凝土计算厚度；h混凝土实际厚度。H3.01.63526.27m(5) 混凝土表层温度T2（3）Tq 4* h(H-
8、h)T1(t)- Tq/ H2式中 T2（3）3天龄期时混凝土表面温度（）；Tq 施工期大气平均温度，取33；h混凝土虚厚度（m）；H 混凝土计算厚度（m）；T1（3）混凝土中心温度（）。T2（3）47.343.1.4 中心温度与表层温度温差T1（3）-T2（3）51.9-47.344.56253.1.5 表层温度与外界大气温度温差T2（3）-Tq47.34-3314.34203.2 混凝土龄期为6d时3.2.1 最大绝热温升T(h) =41.163.2.2 中心计算温度T1（6）Tj+Th（t） =30+0.6741.16=57.573.2.3 表层温度T2（6）51.943.2.4 中心温
9、度与表层温度温差T1（6）-T2（6）57.57-51.945.63253.2.5 表层温度与外界大气温度温差T2（6）-Tq51.94-3318.94203.3 混凝土龄期为9d时3.3.1 最大绝热温升T(h) =43.943.3.2 中心计算温度T1（9）Tj+Th（t） =30+0.6343.94=57.683.3.3 表层温度T2（9）52.023.3.4 中心温度与表层温度温差T1（9）-T2（9）57.68-52.025.66253.3.5 表层温度与外界大气温度温差T2（9）-Tq52.02-3319.02203.4 混凝土龄期为12d时3.4.1 最大绝热温升T(h) =44
10、.763.4.2 中心计算温度降温系数T1（12）30+0.5744.76=55.513.4.3 表层温度T2（12）50.363.4.4 中心温度与表层温度温差T1（12）-T2（12）55.51-50.365.15253.4.5 表层温度与外界大气温度温差T2（12）-Tq50.36-3317.36203.4.6 中心温度平均降温速度（T1（9）T1（12）/3 =（57.68-55.51）/3=0.72/天3.4.7 表层温度平均降温速度（T2（9）T2（12）/3=(52.02-50.36)/3=0.55/天3.5 混凝土龄期为15d时3.5.1 最大绝热温升T(h) =453.5.2
11、 中心计算温度T1（15）30+0.4545=50.253.5.3 表层温度T2（15）46.33.5.4 中心温度与表层温度温差T1（15）-T2（15）50.25-46.33.95253.5.5 表层温度与外界大气温度温差T2（15）-Tq46.3-3313.3203.5.6 中心温度平均降温速度（T1（12）T1（15）/3 =（55.51-50.25）/3=1.75/天3.5.7 表层温度平均降温速度（T2（12）T2（15）/3=(50.36-46.3)/3=1.35/天因此，大体积混凝土在龄期达到9d后，混凝土开始降温，中心与表层温差小于25，且混凝土降温速度小于1.52/d，混凝
12、土表面温度与大气温度差值小于20。因此根据验算，从第12天起可拆除混凝土表面覆盖的草帘被，使自然冷却。以上仅为理论计算值，实际拆除保温材料时间应由现场测温记录结果确定。4. 循环冷却水4.1 混凝土温度降低释放的热量Q1=c1m1t1Q1混凝土释放的热量(kJ)；C1混凝土的比热；m1混凝土的质量（kg）；t1温度降低值。Q1=0.97*1814.88*2400*2=8450081.28 kJ4.2 循环水带走的热量计算Q2=c2m2t2Q2循环水带走的热量(kJ)C2水的比热，取4.187；m2循环水的质量（kg）；t2温度升高值。Q1=Q2m2= Q2/C2/t2=403634 kg4.3 循环管长度散热管材料：48钢管，壁厚3. 5mm。按照每天24小时，每小时循环10次计算，循环管长度L= m2/（0.785*0.041*0.041*1000）/24/10=1275m安全系数1.4。每单元管路总长为1785m。4.4 循环冷却水管布置每个单元（厚度为3m）冷却水管分三层，每层设置3个循环水系统。循环冷却水管采用48钢管，壁厚3.5mm。每层中，管间距为1.0m，根据承台平面尺寸布置管道，每个循环水系统为200m。每层总长度为600m。层间距为0.9m。每单元共计1800m。在混凝土养生过程中应根据冷却水进、出口温差监测情况，及时调整水温及水流量。
