大體積混凝土施工的溫控措施

1、大體積混凝土施工的溫控措施        摘 要:對于大體積混凝土建筑,水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化,是導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫的主要原因。根據(jù)我國大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn),為防止產(chǎn)生溫度裂縫,應(yīng)著重在控制混凝土溫升、延緩混凝土降溫速率、減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸值、改善約束和完善構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面采取措施,而混凝土溫升的控制尤為重要,本文著重對此進(jìn)行了論述。 關(guān)鍵詞:高層建筑;大體積混凝土;溫控措施 Abstract:For mass concrete construction, cemen

2、t caused by hydration heat of concrete pouring temperature and internal stress of dramatic changes in temperature, is the main reason for cracks in concrete occur. According to the structure of mass concrete construction experience, in order to prevent temperature cracks in the concrete should be fo

3、cused on in the control of temperature rise. Slow cooling rate of concrete. To reduce shrinkage. To enhance the value of ultimate tensile concrete. To improve the binding and improve the structure design, so as to take measures to , and the concrete temperature control is particularly important, the

4、 paper highlights the covenant. Key words:high-rise building;mass concrete;temperature control measures 大體積混凝土結(jié)構(gòu)在降溫階段由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮,再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應(yīng)力的。因此,控制水泥水化熱引起的溫升,即減小了降溫溫差,這對降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。在高層建筑的大體積混凝土施工過程中,控制因水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升,必須采取多種合理措施。 1 選用中低熱的水泥品種,充分利用混凝土的后期強(qiáng)度 混凝土升溫的熱源是水泥水化熱,在施工中應(yīng)

5、選用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量。為此,施工大體積混凝土結(jié)構(gòu)多用325#、425#礦渣硅酸鹽水泥。如425#礦渣硅酸鹽水泥其3天的水化熱為180 kJ/kg,而普通425#硅酸鹽水泥則為250 kJ/kg,水化熱量減少將近30%。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,1 m3的混凝土水泥用量,每增減10 kg,水泥水化熱將使混凝土溫度相應(yīng)升降1。因此,為控制混凝土溫升,降低溫度應(yīng)力,減少產(chǎn)生溫度裂縫的可能性,根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載情況,可采用f45、f60、f90替代f28作為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度,這樣可使1 m3混凝土水泥用量減少 40kg/m370 kg/m3,混凝土的水化熱溫升相應(yīng)減少47。由于高層建筑

6、基礎(chǔ)底板大體積混凝土結(jié)構(gòu)承受的荷載要在較長時(shí)間之后才施加其上,所以只要能保證混凝土的強(qiáng)度在28 d之后繼續(xù)增長,且在預(yù)計(jì)的時(shí)間(45、60或90 d)能達(dá)到或超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可。利用混凝土后期強(qiáng)度,要專門進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì),并通過試驗(yàn)證明28 d之后混凝土強(qiáng)度能繼續(xù)增長。 2 摻加外加劑 為了滿足送到現(xiàn)場的混凝土具有一定坍落度,如單純增加單位水泥用量,不僅多用水泥,加劇混凝土收縮,而且會(huì)使水化熱增大,容易引起開裂,因此,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿?。木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑,對水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng),并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。因此,在混凝土中摻入水泥重量0.25%的木鈣減水劑(即木質(zhì)

7、素磺酸鈣),它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善,同時(shí)又減少了10%左右的拌和水,節(jié)約10%左右的水泥,從而降低了水化熱。 目前,有一種新型“減低收縮劑”,常用的有UEA、AEA,是摻入后可使砼空隙中水分表面張力下降,從而減少收縮的新材料,它可減少收縮40%60%,但是能否起到有效地控制收縮裂縫的作用,還應(yīng)注重其條件和后期收縮。試驗(yàn)資料表明,在混凝土內(nèi)摻入一定數(shù)量的粉煤灰,由于粉煤灰具有一定活性,不但可代替部分水泥,而且粉煤灰顆粒呈球形,具有“滾珠效應(yīng)”而起潤滑作用,能改善混凝土的黏塑性,并可增加泵送混凝土(大體積混凝土多用泵送施工)要求的0.315 mm以下細(xì)粒的含量,改善混凝土可泵性,降低混

8、凝土水化熱。另外,根據(jù)大體積混凝土的強(qiáng)度特性,初期處于高溫條件下,強(qiáng)度增長較快、較高,但后期強(qiáng)度就增長緩慢,這是由于高溫條件下水化作用迅速,隨著混凝土的齡期增長,水化作用慢慢停止的緣故。摻加粉煤灰后可改善混凝土的后期強(qiáng)度,但其早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸值均有少量降低。 1         3 粗細(xì)骨料選擇 為了達(dá)到預(yù)定的要求,同時(shí)又要發(fā)揮水泥最有效的作用,粗骨料應(yīng)達(dá)到最佳的最大粒徑。對于土建工程的大體積鋼筋混凝土,粗骨料的規(guī)格往往與結(jié)構(gòu)物的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關(guān),宜優(yōu)先采用以連續(xù)級(jí)配的粗骨料

9、配制混凝土。因?yàn)橛眠B續(xù)級(jí)配粗骨料配制的混凝上具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強(qiáng)度。在石子規(guī)格上可根據(jù)施工條件,盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子。因?yàn)樵龃蠊橇狭?可減少用水量,而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。同時(shí)亦可減少水泥用量,從而使水泥水化熱減小,最終降低混凝土的溫升。當(dāng)骨料粒徑增大后,容易引起混凝土的離析,因此必須優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì),施工時(shí)加強(qiáng)攪拌、澆筑和振搗工作。 根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明,采用5 mm25 mm石子,1 m3混凝土可減少用水量15 kg左右,在相同水灰比的情況下,水泥用量可減少20 kg左右。粗骨料顆粒的形狀對混凝上的和易性和用水量也有較大的影響。因此,粗

10、骨料中的針、片狀顆粒按重量計(jì)應(yīng)不大于15%,細(xì)骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料表明,當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)為2.79、平均粒徑為0.38的中、粗砂,它比采用細(xì)度模數(shù)為2.12、平均粒徑為0.336的細(xì)砂,1 m3混凝土可減少用水量20 kg2 kg,水泥用量可相應(yīng)減少28 kg35 kg。這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。泵送混凝上的輸送管道除直管外,還有錐形管、彎管和軟管等。當(dāng)混凝土通過錐形管和彎管時(shí),混凝土顆粒間的相對位置就會(huì)發(fā)生變化,此時(shí)如混凝上的砂漿量不足,便會(huì)嚴(yán)生堵管現(xiàn)象。所以在級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)提高一些砂率是完全必要的,但是砂率過大,將對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。因此在滿足

11、可泵性的前提下應(yīng)盡可能使砂率降低。 另外,砂、石的含泥量必須嚴(yán)格控制。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn),砂、石的含泥量超過規(guī)定,不僅會(huì)增加混凝土的收縮,同時(shí)也會(huì)引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低,對混凝土的抗裂是十分不利的。因此,在大體積混凝土施工中建議將石子的含泥量控制在小于1%,砂的含泥量控制在小于2%。 4 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度 為了減低大體積混凝土總溫升和減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差,控制出機(jī)溫度和澆筑溫度同樣重要。對于出機(jī)溫度的控制,根據(jù)攪拌前混凝土原材料總的熱量與攪拌后混凝土總熱量相等的原理,得到的混凝土出機(jī)溫度的理論公式可以得知,混凝土的原材料中石子的比熱較小,但其在1 m3混凝上中所占的重量較大;水的比熱最

12、大,但它的重量在1 m3混凝土中只占一小部分。因此,對混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度,砂的溫度次之,水泥的溫度影響很小。為了進(jìn)一步降低混凝土的出機(jī)溫度,其最有效的辦法就是降低石子的溫度。在氣溫較高時(shí),為防止太陽的直接照射,可在砂、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置,必要時(shí)須向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料。混凝土從攪拌機(jī)出料后,經(jīng)攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸、卸料、泵送、澆筑、振搗、平倉等工序后的混凝土溫度稱為澆筑溫度。關(guān)于澆筑溫度的控制,我國有些規(guī)范提出不得超過25,否則必須采取特殊的技術(shù)措施。在土建工程的大體積鋼筋混凝土施工中,澆筑溫度對結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差影響不大,因此對主要受早期溫度應(yīng)力影響的結(jié)構(gòu)物,沒有必要對澆筑溫度控制過嚴(yán),但是考慮到溫度過高會(huì)引起較大的干縮以及給混凝土的澆筑帶來不利影響,適當(dāng)限制澆筑溫度是合理的。建議最高澆筑溫度控制在40以下為宜,這就要求在常規(guī)施工情況下合理選擇澆筑時(shí)間,完善澆筑工藝以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。 大體積混凝土澆筑后,對混凝土進(jìn)行保濕和保溫養(yǎng)護(hù)是重要的,進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)也是一種很好的方法,混凝土終凝后,在其表面蓄存一定深度的水,具有一定的隔熱保溫效果,這樣可延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率,縮小混凝土中心和混凝土表面的溫差