摘 要 针对大体积混凝土冬期施工中除防止早期混凝土被冻外存在的控制温差、防止裂缝等问题进行分析研究,进而提出大体积混凝土冬期施工中预防和控制裂缝的措施。
关键词 大体积混凝土;冬期施工;温差;防裂
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)091-0087-01
随着现代科技和现代文明的进步,高层、超高层建筑物(构筑物)、高耸结构及大型设备基础大量的出现,大体积混凝土已被广泛采用。与普通钢筋混凝土相比,大体积混凝土具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、施工条件复杂和技术要求高等特点。大体积混凝土除了要满足刚度、强度、耐久性以外,最突出的是如何控制由于温度的变化而引起的混凝土开裂。大体积混凝土的冬期施工,既存在着防止混凝土早期冻坏,还存在着冬期外界基础温度低,防止混凝土因水泥水化热引起的内外温度差产生温度应力裂缝等问题。因此,在大体积混凝土的冬期施工中,必须兼顾防冻和抗裂两个方面。需要从材料选择上、技术措施上等有关环节做好充分的准备工作,保证大体积混凝土的冬期施工顺利进行。
1 大体积混凝土冬期施工特点
1)由于室外气温低,原材料温度较低,增加了混凝土搅拌、浇筑的难度,混凝土在没达到允许受冻强度前受冻。冬期施工是事故多发期,据资料分析,有2/3的质量事故发生在冬期,尤其是混凝土工程。
2)一般情况下,大体积混凝土冬期施工要求正温浇注、正温养护。原材料中不能含有冻块,必要时应加热,混凝土拌和物应该具有一定的温度,以保证在搅拌、运输、浇筑和养护过程中不致冻结。
3)由于大体积混凝土结构厚,体型大,当室外温度较低时,易出现由于内外温差大而发生温度裂缝。大体积混凝土冬期施工时,由于室外气温较低,混凝土原材料温度较低,混凝土浇筑后的温度考虑到水化热的影响,内部温度通常为20℃～30℃。由于冬期施工,当室外基础温度较低为-5℃或者更低时,混凝土的内外温差超过25℃,极易出现温差裂缝。由此可见大体积混凝土冬期施工防裂的重要技术措施是控制混凝土的内外温差。
2 大体积混凝土冬期施工的温差与防裂问题
除了防止混凝土的早期受冻外,防止裂缝也是大体积混凝土冬期施工中的一个重要方面。大体积混凝土裂缝主要是由混凝土因水泥水化热引起的内外温度差而引起的温度裂缝。浇注混凝土时就有一定的温度,加上混凝土中的水泥与水进行水化反应产生的水化热,这两种温度为混凝土的内部的最高温度,与外界环境存在着温差,在降温过程中,产生拉应力,引起混凝土开裂。因此减少内外温差、提高混凝土的极限抗拉能力、改变约束条件等是防止大体积混凝土冬期施工中出现裂缝的措施。但有的情况下不能提高混凝土的极限抗拉能力或是改变约束条件,只能通过降低内外温差来进行大体积混凝土的抗裂。
3 控制内外温差的技术措施
3.1 原材料的选择
1)选择水泥。大量的水化热会大体积混凝土内外温差加大,因此要选择中热或低热品种水泥,降低内外温差。如强度等级为32.5、42.5Mpa的矿渣硅酸盐水泥,其龄期为28d的水化热分别为271KJ/m3和334KJ/m3。
2)选择骨料。①粗骨料的选择,对于大体积混凝土,要根据箍筋间距选择粗骨料最佳的最大粒径。粒径较大的石子,在搅拌时,可减少用水量,减小了混凝土的收缩,减少了水泥的用量,降低了水化热。因此应在施工条件允许的前提下,尽量选用粒径较大、级配良好的石子。一般在施工中,采用粒径为5~40mm的石子,拌制1m3混凝土可减少拌合水15Kg,减少水泥用量20Kg。②细骨料的选择,拌制混凝土时,一般选用中砂或粗砂,减少用水量和减少水泥用量,减少混凝土的收缩和降低水化热。
3.2 掺入外加剂
1)掺入木质素磺酸钙减水剂,能明显改善混凝土的和易性。如在混凝土中掺入水泥质量的0.25%的木质素磺酸钙,可减少10%的拌合水,节约10%的水泥。最终起到减少水化热的作用。
2)加入适量的粉煤灰。由于粉煤灰的“滚球效应”,起到润滑作用,改善混凝土的粘塑性和可泵性,降低了水化热。
3.3 优化混凝土配合比
优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力,在保证混凝土强度及流动度条件下,尽量节省水泥,降低混凝土绝热温升,降低混凝土的水化热。
3.4 控制混凝土的出机温度和浇筑时混凝土的温度
浇筑温度为出机后,经过运输、卸料、泵送、浇筑、振捣等工序后的温度。普通混凝土冬期施工时,要求要有较高的入模温度。但由于室外气温较低,较高的出机温度和浇筑温度,会加大大体积混凝土的内外温差,出现温度裂缝。不能为了防止混凝土的早期受冻,提高混凝土的浇筑温度,可以通过加强保温的措施来防止混凝土受冻。因此应合理选择混凝土浇筑的温度。
大体积混凝土的保温养护方法有:
1)暖棚法。在混凝土块外面搭盖暖棚,在棚内利用电热风机、蒸汽热风机或火炉加热,创造人工气候。
2)表面保温法。侧面用保温模板、保温被、聚苯乙烯泡沫塑料板等,顶面用聚乙烯泡沫塑料板、保温被、砂、锯末等保温,将混凝土浇筑时所包含的热量(决定于浇筑温度)及水化热保存起来,维持所需温度。保温层厚度应通过计算确定。
3)主动加热法。在模板内侧以蒸汽或电热线加热,或在表层混凝土内插入电极,利用混凝土的电阻,以低压(50-100V)加热。
4 大体积混凝土防冻的技术措施
1)防止大体积混凝土受冻可采用掺防冻剂及为其保温的方法来完成。掺用的防冻剂必须保证混凝土本身冻结温度控制在10℃,当天气气温低于-10℃时,可相应地采用保温措施来防止冻害,保温层厚度的设置可根据工程条件及施工时工地的气温而定,一般情况下,用草袋及塑料布保温即可。
2)当采取上述措施后还不能满足混凝土内外温差≤25℃时,可采用加厚保温,浇温水养护,向降温管中注冰水等方法解决。
5 结束语
对于大体积混凝土的冬期施工,应严格控制温度应力和温差,加强混凝土的测温,保温以及养护,采用科学的施工工艺,严格施工管理,保证工程质量。
参考文献
[1]冯桂恒,等.工业建筑大体积混凝土结构施工[J].建筑技术,1988.
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