取砂、石溫度30℃、水泥和水25℃,砂、石含水率1%,代入計算式:
=28.1℃
混凝土的中心溫度為:
第3天:t3=28.1+50.6×0.71=64.0℃
第6天:t6=28.1+50.6×0.7=63.5℃
第9天:t9=28.1+50.6×0.68=62.5℃
第12天:t12=28.1+50.6×0.61=59.0℃
第30天:t30=28.1+50.6×0.22=39.2℃
由此可知,混凝土在第3天的中心溫度最高,為64.0℃
4、混凝土表面溫度計算:
tb(t)=ta+4 h′(h- h′) △t(t)/h2
式中: tb(t)——齡期t時,混凝土的表面溫度(℃)
ta——齡期t時,地區的平均溫度(℃);
h——混凝土的計算厚度,h=h+ h′;
h——混凝土的實際厚度(m);
h′——混凝土的虛厚度(m),h′=kλ/β;
k——計算折減係數,取0.666;
λ——混凝土的導熱係數,取2.33w/(m·k);
β——模板及保溫層的傳熱系數(w/(m2·k)),β=1/(∑(δi/λi)+1/βa)
δi——各種保溫材料的厚度(m);
λi——各種保溫材料的導熱係數(w/(m·k));
βa——空氣層傳熱系數,取23 w/(m2·k);
△t(t)——齡期t時,混凝土內最高溫度與外界氣溫之差(℃),△t(t)=tmax-ta
β=1/(0.001/0.04+0.01/0.14+1/23)=7.15
h′=0.666×2.33/7.15=0.22
h=3.5+2×0.22=3.94m
tb=28+4×0.22(3.94-0.22) ×(64.0-28)/3.942 =35.2℃
5、溫度差計算:
混凝土中心溫度與表面溫度之差:tmax-ta=64.0-35.2=28.8℃>25℃
混凝土表面溫度與大氣溫度之差:tb-ta=35.2-28=7.2℃<25℃
由此可知,混凝土中心溫度與表面溫度相差較大,需採取降溫措施,本工程擬採用布設冷卻水管方式降低混凝土內外溫差,使之控制在25℃以下,確保混凝土施工質量,使之不出現貫穿性溫度裂縫和乾縮裂縫。
二、冷卻水管布置及拱座混凝土降溫計算
1、由前述計算可知,當混凝土的最高溫度達到64.0℃時,混凝土的內外溫差為64.0-35.
2=28.8℃;而混凝土的內外溫差應控制在規範允許的25℃範圍,因此溫差需降低3.8℃後才能滿足要求,為求安全餘量,在此將降溫幅度提高2℃,即為5.
8℃,需排出的水化熱量為:
q=t1×c×ρ×v
式中: t1——內外溫差超出25℃的量,取5.8℃;
c——混凝土比熱,取0.96kj/(kg·℃);
混凝土密度,ρ=2400 kg/ m3;
v——混凝土體積,v=46.7×16×3.5=2615m3
q=5.8×0.96×103×2400×2615=34.9×106kj
2、吸收熱量所需水的質量
m= q/cpm(t1-t2)
式中: q——需排出的水化熱量(kj);
cpm——水的比熱容,取4.2 kj/(kg·℃);
t1——出水溫度(℃),取50℃;
t2——入水溫度(℃)。取30℃
m=34.9×106/4.2(50-30)=0.42×106 kg
3、吸收熱量所需水的體積
v=m/ρ
式中: v——消耗水的體積(m3);
水的密度,取1000 kg/ m3;
v=0.42×106/1000=0.42×103 m3
4、管徑計算
s=v/v流·t′
式中: s——冷卻管的內壁面積(m2);
v流——水的流速(m/s),取1m/s;
t′——消耗熱量所需時間(h),取48h。
s=0.42×103/1/3600/48=1.71×10-3 m2
水管內半徑r=(s/π)0.5=0.024m。
本工程的冷卻水管管徑選用d50,考慮到冷卻管的連線方式及剛度要求,壁厚採用2.5mm。
三、結論
通過計算表明:汽輪發電機基礎底板大體積混凝土中心溫度與表面溫度之差>25℃時,採取在混凝土中埋設冷卻水管通水降溫的方法是行之有效的,符合汽輪發電機基礎底板溫度控制要求。
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