大体积混凝土温度控制

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  摘要:因为大体积的混凝土在施工的过程中,会有一些技术的问题出现,这其中最关键的就是要不断的降低凝聚材料的水化热问题,这样就可以降低混凝土的温度,减少混凝土的内外温差,通过这样的一个方法都够有效的控制温度,这样就可以达到控制混凝土爆破的目的。由于我们国家经济发展迅速,在工厂上出现了一些大型的基础设施,然而这些设施的增加就致使混凝土出现了一些裂缝,这是一个很普遍但是又很难解决的工程问题。本文结合了一些实例,对大体积混凝土出现裂缝的成因就进行相关的研究分析,并且提出有效的防护措施,取得了一个比较好的效果[1]。除此之外,还提出了对大体积混凝土的施工过程中,温度控制的标志以及依据。
  关键词:大体积混凝土, 温度,控制
  中图分类号:TV544+.91文献标识码:A文章编号:
  
  Abstract: because of the large size of the concrete in the construction process, there will be some technological problems, this one of the most critical is to continuously reduce condensed materials ReWenTi hydration, which can reduce the temperature of the concrete, reduce the temperature difference between internal and external concrete, through such a method is effective control of temperature, which can achieve the purpose of blasting control the concrete. Due to our national economy is developing fast, the factory in appeared on some large infrastructure, however these facilities increase of leading concrete appeared some crack, this is a very common but difficult to solve engineering problems. Based on some examples, large concrete cracking is the cause of the related research and analysis, and put forward effective protective measures, made a better effect [1]. In addition, also proposed to the mass concrete construction process, the sign of temperature control and basis.
  Keywords: mass concrete, temperature, control
  
  
  0 引言
  大體积混凝土结构的施工中很重要的一个课题就是如何抑制温度应力以及温度变形而导致的裂缝。所以说,不仅仅要掌握温度的变化规律,还要在技术以及施工的过程中严格控制温度,采取一系列的综合措施,只有这样,才能防止温度裂缝现象的产生,才能保证工程质量的可控。根据一些规定知道:混凝土的室内外的温差要在 25℃以内。根据《GB 50496-2009 大体积混凝土施工规范》规定,混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土称之为大体积混凝土;而美国的混凝土研究会ACI 就制定了这样的一个规定:在给大体积混凝土进行浇灌的时候,要解决水化热以及由于它而引起的体积的变形问题,从而尽最大的限度减少混凝土的爆裂程度。混凝土是由很多种材料共同组成的一种非均匀的质体,它的特点是:有比较高的抗压的强度、很好的额耐久性、抗拉的强度比较低、使变形的能力变差,比较容易出现开裂等等。但是大体积混凝土的结构有一个很大的截面积,也就是说因为外荷载而导致的裂缝这种现象不会出现,但是水泥会在化学反应中释放出一定的水化热,这主要是由于温度以及混凝土收缩共同决定的。经过了这样的一个过程,会产生比较大的温度收缩力和温度应力,这就导致了一些大体积混凝土结构出现裂纹,而这些裂缝会给工程带来不同程度的损害。从这就能看出,如果能降低混凝土的内外温差,就可以有效的防止大体积混凝土出现一些裂缝,这是一个很重要的措施。接下来的几个小结都是通过选择合适的原材料,确定合理的施工方法,保证室内外的温差不超过25℃,减少内部的应力,从而有效的控制大体积混凝土裂缝现象的出现。
  
  1大体积混凝土施工温度控制
   混凝土温度控制很好的一个案例就是承台大体积的混凝土,它在施工的过程中,使用的主要技术就是使胶凝材料的水化热程度降低,这样就可以使混凝土的温度降低,减少混凝土的内外温差,控制好温度应力,从而控制了混凝土的开裂问题。从混凝土配合比控制来说,在规范范围之内要尽量少的使用水泥,采用效果比较好的减水剂,这样可以降低水与水泥的比例[2]。骨料主要使用的是配置较优良的砂石料,这个配料的优势就是可以增大混凝土的和易性。主要的措施以及使用量如下所述:
  1.1 通过加入粉煤灰来降低水泥的使用量
   可以使用30%的粉煤灰取代水泥,但是要注意等量这个问题,这样可以比较大程度上的减少混凝土的绝热温升情况[3]。
  1.2 缓凝型高性能减水剂
   可以使用性能较好的减水剂,而且时间的要求是在八个小时左右。最终的目的就是能够减慢水泥水化以及放热的速度,当然速度就是由时间控制的,这就为不同层次的浇筑提供了一个很好的时间支持。
  1.3 混凝土的温控与防裂
   1)可以对水采用循环使用的方法。相关的方法为:冷却管要控制在50毫米左右,间距的控制为0.8米左右,而且还要检测不同的出水以及进水的温度,这样可以有效的控制温度的范围[4]。
   2)对不同的层次采用分层浇筑的方法,这样有利于混凝土的算热。斜向的长度主要就是4到5 米左右,斜度主要控制在30到45°左右,保证每层的厚度不大于 0.5 米,还有很重要的一个是在对混凝土进行浇灌前,要在上层的混凝土中加入一些引水剂。
   3)通过场地的布置来测量温度。主要采用的方法就是用热电偶测温法,整个操作过程主要分为三个部分,在每两个点之间设置一个点,主要是中间这个层次可以适当的减少一些。
   4) 控制以及监测混凝土的温度。在浇筑混凝土的过程中要有专人在现场进行指导,以及在过程中实施温度的控制,这样就可以控制温度的养护以及记录一些数据,确保混凝土的质量。
   5) 测量温度。每次完成混凝土的浇筑工作的1到3天后,都要在早午晚各测一次,在之后的4到7天内,只需早晨和晚上测量一次,8 到14 天后,每天测量一次即可。这样可以根据不同的记录方法二确定适合自己的养护方法。
   6) 进行热工的计算。在大体积混凝土的施工过程中,为了能够确保施工的质量,不让混凝土的表层和内部出现较大的温差,通常来讲是大于25 ℃ 。为了防止混凝土的内部以及表层出现开裂,就要在配合相关设计以及优化之外,进行一些有关混凝土热工的计算,根据不同的计算值来确定不同的保护措施。上面的这些计算值都是一些估计值,只能在工作的过程中为施工提供一些帮助,并不能解决实际的问题。而且在施工前还要进行气温的测量,要重新测量温度的变化,只有这样才能保证热工的计算无误[5]。
  1.4 混凝土配合比设计
   要考虑到大体积混凝土的不同的工艺以及工作性能、耐用性等等要求。这样的一个配合比是最好的,采用普通的硅酸盐水泥 266 kg/m3,相关的比例显示是:粉煤灰∶水泥∶砂∶碎石(5~15mm):碎石(16~31.5mm)∶水∶外加剂= 1∶0.418∶2.842 ∶1.498∶2.333∶0.012∶0.128。
  
  2、由于温度导致的裂缝控制措施
   浇筑混凝土时,会有一个升温的阶段,但是由于水泥在化学反应的过程中要释放许多的热量,而大体积混凝土的结构又比较坚硬,所以说热量都聚集在一起,不容易散发出来,而内部的温度却在上升这就使混凝土的内外表面有一个很大的温差,会在混凝土的表面形成第一种裂痕,这就是表面的裂缝;而之后,混凝土还会有一个降温的阶段,这时内部对外部就有一个约束的力量,随之而来的是表面产生一个较大的拉力,但是混凝土的初期有一个较大的抗压力,这时混凝土的表面就会有裂缝出现;除此之外,在混凝土的收缩过程中,会使混凝土的表面出现一个收缩的变形,而在这个过程中就会出现一种裂缝。因为混凝土在降温以及收缩的过程中,会比较容易的产生第二种裂缝,也就是收缩裂缝。
  2.1 表面裂缝控制
   为了防止大体积混凝土的底板出现表面的裂缝,这就要使内部的温度和表面的温度之间的比能够减少,这样就会满足《规范》中的有关温差控制的要求,主要采用以下三个防范措施。
  2.1.1 内部温度控制
   如果想降低混凝土内部的最高温度,可以采取的措施就是在满足指标的情况下,在每立方米上降低水泥的使用,或是选择一个比较好的水泥。相关的措施如下所示:
   (1)优质水泥的选择:选择粉煤灰或是硅酸盐制成的水泥,一般情况下是425 或 525的普通类型;
   (2)控制不同骨料之间的质量:可以使用不同大小的碎石,但要把泥块含量控制在1%,含泥量不超过 2%;
   (3)使用比较高效的TW-4型的高效减水剂,这样可以控制混凝土凝结所用的时间。
  2.1.2 成型时的温度控制
   减少混凝土浇灌时的最高温度,这样就是降低原料本身的温度,最终的目标就是减少混凝土的混合物以及出机的温度。
  2.1.3 表面温度控制
   因为要对大体积混凝土的表面采用保温的养护方法,所以说要能保持一定的温度或是通过加热来保护混凝土内外部的温差,这样不至于引起表面裂缝的产生。采用保温以及潮湿的养护方法,可以在混凝土凝结后,使用一些物质对混凝土进行保温以及潮湿养护的操作手段,这样能够减少温差,可以延缓反应的速度。
  2.2 收缩裂缝的控制
   在混凝土最初的降温阶段会出现收缩裂缝,也就是说当降温时,可能会由于散热而产生收缩的现象,而且会伴随出现硬化,这些现象的产生都是由于混凝土内部的水分在不断的蒸发或是胶质体本身具有的胶凝作用而产生的,但是混凝土在硬化时会出现收缩。所以要解决大体积混凝土的徐变收缩以及降温收缩这两个很重要的问题。
  2.2.1 温度应力
   因为很多材料才构成的混凝土。所以说混凝土具有这些材料的所有性质,以及混凝土在施工过程中体现的多样性,所以说控制混凝土是很困难的。
  3大体积混凝土温度控制实例分析
  3.1龙库特大桥39号圆形墩大体积混凝土的温度控制
   龙库特大桥39号圆形墩大体积混凝土的底板采用的方法就是通过控制混凝土温度以及整浇长度的计算,这样就很有效率地防止了大体积混凝土出现温度的裂缝,这就取得了一个很好的效果。有效地控制一些外界条件引起的裂缝,可以使用混凝土温度的理论,通过对混凝土温度的变化以及整浇的长度计算,这样就可以预留一些施工的缝隙,而且在施工的过程中注意水泥的使用量、减水剂以及骨料等等相关因素,这样就比较成功地防止了混凝土在每个阶段的温度适应力,把温度不断的减少,这样就可以控制水分的蒸发速度,所以说经过了这样的处理,混凝土的强度就达到了我们最初的设计值,也就不会出现裂缝。
   龙库特大桥39号圆形墩大体积混凝土的施工,是使用了温度应力的理论,通过这个指导施工生产,这是一个很重要的例子,为之后的大体积混凝土的施工过程提供了一个很宝贵的经验。所以说只要通过合理的计算以及结合合理的施工实践,大体积混凝土的温度裂缝是可以控制的。
  3.2月象连续梁大体积混凝土温度的控制
   月象连续梁是32m+48m+32m的预应力混凝土制成的,体积是1334立方米,对应的混凝土的级别是C50。这个工程最大的特点就是可以通过大体积混凝土而实现对温度的控制。这是由于混凝土在浇筑程序后,因为会经历三个不同的时期,他们分别是:温升期、冷却期以及稳定期。无论是这些阶段中的哪一个,混凝土的体积都会伴随着不同的变化,梁体混凝土都会受到不同的影响而出现不同的温度应力。但是如果超过了混凝土本身的抗压能力,就会出现断裂,所以在这个过程中,施工马上就要被停止[6]。
   因为不同的温度对混凝土的破坏能力不同,所以我们采用优化混凝土的配合比来设计以及进行相关的热工计算,其中主要的数据请看表1、2、3、4。由于这些数据的合理搭配,使得月象连续梁成为一个成功的典范。
  
  
  4 结论与建议
   1) 在混凝土的内部温度达到最大值后,一旦降温就会出现裂缝;所以说这时应该做的就是加强表面的养护,不断的减少气温变化的冲击,这样可以降低温度的梯度,可以达到降低温差的目的。像一些大体积混凝土,温度控制的好坏就会直接决定大体积混凝土是否有一个较好的质量,但是如果大体积混凝土进行过浇灌操作,那么其他的一些措施都是比较被动的,没有一个是高效的。所以说在具体的施工过程中可以积累相关的经验,主要是掌握相关数据的控制方案,这对其他工程的完成是有一定的指导意义的,这就为之后的大体积混凝土的施工提供了宝贵的经验。
   2 ) 如果能保证满足设计的强度,就要尽可能的降低混凝土的强度等级。与此同时,还要使用矿渣硅酸盐的水泥,这样能够减少水泥的使用量,而且在施工的过程中可以加入一定量的粉煤灰这样能够改善混凝土的和易性,而且可以降温,减少收缩的能力,这样就可以有效的提高混凝土的抗裂性。
   3) 降低混凝土的温度,把水管内的水进行冷却,这样就可以控制混凝土内部的温度最高值。
  
  【参考文献】
   [1]中华人民共和国交通部.JTJ041—2000公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2010:12-14.
  [2]朱伯芳.大體积混凝土温度应力与温度控制[M].北京:中国电力出版社,2009:13-15.
  [3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:12-17.
  [4]王潇洲.大体积混凝土施工的养护措施及温度应力计算[J].铁道建筑,2011(8):136-138.
   [5]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制研究[M].北京:中国电力出版社,2009:25-27.
  [6]徐至钧.混凝土结构裂缝预防与修复[M].北京:机械工业出版社,2010:28-39.
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