混凝土裂缝控制的施工计算参考资料: 《建筑施工计算手册》江正荣编著 2001年7月第一版《混凝土结构工程施工及验收规范》GB 50204-92施工计算部分1 已知条件:1.1 混凝土采用C30;此部分采用商品混凝土,根据上年亚泰商品混凝土配合比(C30):水泥:砂:石:水=1:1.89:3.37:0.40,水泥用量360kg/m3,砂子用量682 kg/m3,石子用量1213 kg/m3,水用量145kg/m3,掺高效减水剂,坍落度15cm;混凝土密度ρ=2400㎏/m3
参考资料:
《建筑施工计算手册》江正荣编著 2001年7月第一版
《混凝土结构工程施工及验收规范》GB 50204-92施工计算部分
1 已知条件:
1.1 混凝土采用C30;此部分采用商品混凝土,根据上年亚泰商品混凝土配合比(C30):水泥:砂:石:水=1:1.89:3.37:0.40,水泥用量360kg/m3,砂子用量682 kg/m3,石子用量1213 kg/m3,水用量145kg/m3,掺高效减水剂,坍落度15cm;混凝土密度ρ=2400㎏/m3
1.2 水泥品种:P.O42.5;骨料中砂、石含水率均为1.5%。
1.3 预计混凝土施工时室外环境温度10℃;砂温度11℃,石温度10℃,水泥温度25℃,水温度10℃。
1.4 振捣方法:机械振捣
1.5 养生时相对湿度80%;(措施为打完混凝土后,覆盖塑料布,既不浇水,又不让原有水分跑出)
2 计算
2.1 砼拌和物温度计算
T0=0.22[(TSMS+TgMg+TcMc)+TwMw+TsMs+TgMg]÷0.22[(MS+Mg+Mc)+Mw+Ws+Wg]
=0.22[(11×682+10×1213+25×360)+(10×117+11×682×1.5%+10×1213×1.5%)]÷0.22 [(360+682+1213)+(145-682×1.5%-1213×1.5%)+682×1.5%+1213×1.5%]
=12.5℃
式中:T0——砼拌和物温度(℃)
mw——水用量(㎏)
mce——水泥用量(㎏)
msa——砂子用量(㎏)
mg——石子用量(㎏)
Tw——水的温度(℃)
Tce——水泥的温度(℃)
Tsa——砂子的温度(℃)
Tg——石子的温度(℃)
wsa——砂子的含水率(%)
wg——石子的含水率(%)
c1——水的比热容(kJ/㎏•K)
c2——冰的溶解热(kJ/㎏)
当骨料温度大于0℃时,c1=4.2,c2=0;
当骨料温度小于0℃时,c1=2.1,c2=335;
2.2 混凝土的浇筑温度计算:
TP=T0+(Ta-T0)(θ1+θ2)=12.5+(10-12.5)×0.104=12.24℃ 取12℃
式中:TP——混凝土的浇筑温度(℃)
T0——混凝土的拌和温度(℃)
Ta——混凝土运输和浇筑时的室外气温(℃)
θ1、θ2、θ3——温度损失系数,按以下规定取用:
⑴、 装料、运转、卸料θ1=0.032×3=0.096
⑵、 搅拌运输车运输 θ2=0.0042×10=0.042
⑶、 平仓振捣时间计30min,θ3=30×0.003=0.09
θ1+θ2+θ3=0.096+0.042+0.09=0.104
2.3 计算混凝土绝热升温值 :
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;
——每立方米混凝土水泥用量,取360kg/m3;
——每千克水泥水化热量(表11-8)求得;普通水泥取Q=461J/㎏;
——混凝土比热在0.84~1.05 之间,一般取
——混凝土质量密度:取2400 kg/m3;
e——常数,e =2.718
——与水泥品种比表面、浇捣时温度有关的经验系数,由表11-9查得,一般取m=0.2~0.4;查表11-19得(m=0.406)
——可查表11-10。(P654)
=0.272(1天)
=0.615(3天)
=0.829(7天)
= =72.03℃
℃
℃
℃
2.4 混凝土收缩变形值。
(P656)(P458公式5-184)
:非标准状态下混凝土任意龄期(d)的收缩变形值;
:标准状态下的最终收缩值(即极限收缩值),取3.24×10-4;(P458第4行)
b:经验系数,取0.01;
M1:水泥品种修正系数,普通水泥取1.0;(P657)(M1~M10见P458表5-55)
M2:水泥细度修正系数:普通水泥取3000;取1.35
M3:骨料品种修正系数:吉林地区为砾砂,取1.0;
M4:水灰比修正系数:水灰比为0.40;查表11-13取1.0;
M5:水泥浆量修正系数:估算一般为(水全部重量+水泥全部重量+砂子重量的30%)÷混凝土重量。每立方C30混凝土,水145kg,水泥360kg,砂子(30%)682×30%=204.6kg,混凝土重2400kg。
水泥浆量:(145+360+682×30%)÷2400=29.5%,查表取M5=1.45;偏大,偏于安全。
M6:养护条件修正系数:一天取1.11;三天取1.09;七天取1.0。
M7:环境相对湿度修正系数,按80%计算;取0.7;
M8:构件尺寸修正系数:水力半径的倒数( ),为构件的截面周长(L)除以截面积(A);基础长22.25m,宽12.8m;
则周长为(38.7+15)×2=107.4m;面积为38.7×15=580.5 m2;
水力半径的倒数 ,查表取最大值1.0。
M9:振捣方法修正系数:机械振捣,取1.0;
M10: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)
图纸给定,钢筋Φ22@150 (上层钢筋);Φ22@150 (下层钢筋)计算单元取100×2000截面。
钢筋弹性模量为2.1×105N/mm2;
钢筋(4根)的截面积为1520mm2;
混凝土弹性模量为2.80×104N/mm2;
混凝土的截面积为100×2000=200000mm2;
则配筋率= 查表M10取0.87
2.5 混凝土收缩当量温差
:各龄期(d)混凝土收缩当量温差(℃),负号表示降温;
:各龄期混凝土收缩变形值,数值见2.4条款的计算结果。
:混凝土的线膨胀系数,取1.0×10-5;
℃
℃
℃
2.6 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,也可按(施工计算手册P659表11-14)取 =2.80×104 N/mm2;
2.7 计算混凝土的最大综合温度差(施工计算手册P663公式11-33)
:混凝土的最大综合温度差;
T0:混凝土入模温度,由2.2条计算,为12℃
:混凝土水化热绝热温升值,取2.3条款的计算结果为19.6℃(1天)、44.3℃(3天)、59.7℃(7天);
:混凝土收缩当量温差,取2.5条款的计算结果为-0.43℃(1天);-1.26℃(3天);-2.7℃(7天);
:年平均温度,吉林地区为Th=10℃(估计)
℃
℃
℃
温差超过规范规定的25℃时,建议采用塑料薄膜覆盖,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!
2.8 混凝土的温度收缩应力
(P663 公式11-32)
: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2.6条款计算结果:0.23×104 N/㎜2(1天);0.672×104 N/㎜2(3天);1.32×104 N/㎜2(7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2.7条款的计算结果:14.6℃(1天);30.3℃(3天);39.1 ℃(7天);
γ:混凝土的泊松比,取0.15
S(t):混凝土徐变影响的松弛系数(表11-17):0.06(1天);0.186(3天);0.21(7天);
R:混凝土外约束系数R=1(桩基础);R=0.3(一般土)本工程取0.8。
ft:混凝土的抗拉强度设计值ft=1.1 N/㎜2;
混凝土在第七天的降温收缩应力为:
混凝土表面保温材料所需厚度可按公式δi=0.5hλi(Tb-Ta)K÷λ(Tmax- Tb)
式中δi: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),可按表11-19取用;
λ:混凝土导热系数,取2.3 W/m.k;
Tmax:混凝土中心最高温度(℃);假设62℃
Tb:混凝土表面温度(℃);
Ta:混凝土浇筑后3-5天空气平均温度(℃);
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。
因混凝土内外温差不应超过25℃,否则容易出现裂缝,所以混凝土的表面温度应控制在
62℃-25℃=37℃
保温做法:先覆盖一层塑料布+草帘子+一层彩条布
草帘子厚度:δi=0.5hλi(Tb-Ta)K÷λ(Tmax- Tb)
=0.5×2.4×0.14×(37-10)×2.3÷[2.3×(62-35.9)]=0.17m.取170mm。