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摘要:高性能混凝土的使用可满足混凝土结构的的高耐久性、安全使用期长,提高生产效率,加快施工进度。外界温度给混凝土的拌合、浇注、养护带来一系列的问题,温度控制不当,就会影响混凝土耐久性能,造成混凝土结构质量下降。本文从高性能混凝土施工出发分析了其施工工序中的温度控制措施。
关键词:高性能混凝土;温度控制;浇筑;拆模;养护
一、控制部分原材料的温度与配合比
搅拌后的混凝土热量与搅拌前原材料所含热量是相等的,要想控制混凝土的出机温度就要从控制原材料的温度入手。一般来说,要想将混凝土出机温度降低1℃,需要将水泥温度降低8℃,或将水温降低4℃,或将骨料温度降低2℃。因为砂石料降温较困难,因此主要是采取措施降低水温和水泥温度:夏季将蓄水池加盖板,防止日晒;拌合机上水管路不直接暴露在阳光下;在供水强度满足时直接将自来水引到搅拌机,以降低拌合水温度。水泥采用易于散热的袋装水泥,进场后经过水泥库贮存,降至自然温度以后再使用。
优化混凝土配合比,降低水泥用量,减少水泥水化热,这样就降低了混凝土的绝热升温。一般方法有:减小坍落度,掺大块石(毛石混凝土),使用减水剂,缓凝剂,掺混合材,采用先进的搅拌工艺等。同时,严格控制砂石骨料的含泥量,在保证混凝土稠度及流动条件下,尽量节省水泥,降低混凝土绝热温升。
二、控制混凝土出罐温度与运输
在混凝土的各种原料中间,石子的比热较小,但每立方米混凝土中石子所占的重量最大;而水的比热最大,但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此,对混凝土出罐温度影响最大的是石子及水的温度。为了降低出罐温度,其最有效的办法是降低石子和水的温度。如果在气温较高的季节施工时,为了防止太阳直接照射,可在砂石堆场上搭设必要的遮阳蓬,或通过对原材料实行预冷却或用掺冰的水拌和混凝土等方法,来降低混凝土浇筑温度,同时也降低了最高温升。
高温天气,为混凝土运输车设置隔热遮阳布,有效降低运输过程中的混凝土温度回升;合理安排浇筑仓位、尽量缩短混凝土运输时间;混凝土入仓后及时进行平仓振捣,加快覆盖速度,缩短混凝土的暴露时间;混凝土运输、浇筑工器具如汽车泵、皮带机、溜筒、振捣棒等提前浇水冷却或采取遮阳措施;
三、降低混凝土浇筑温度
(1)根据混凝土浇筑量,浇筑安排在早晚、夜间和阴天进行,尽量避开白天高温时段施工。(2)温度较高时浇筑仓位采用鼓风机喷雾降温。(3)混凝土分层控制:对于槽墩、闸墩等有基础混凝土的结构,分层厚度宜为1~2m,同时上下层浇筑间隔为5~10d为宜,且必须满足上下层温差在允许范围内;对于槽身、倒虹吸管身、挡土墙等的混凝土分层厚度结合设计结构变化部位以及施工缝的控制为原则,合理安排分层厚度,且必须满足上下层温差在允许范围内。(4)在施工过程中,预先在结构体内预埋水循环冷却管,当浇筑完成后或浇筑过程中及时通冷却水,利用水管的导热性能,由冷却水的流动带走混凝土的部分热量,降低混凝土的温度。冷却管施工中注意:冷却管接口采用90度弯管钢管接口,按口安装时应设置防水胶带,确保接头不漏水。冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分区布置,进水管口设在靠近混凝土中心处,出水口设在混凝土边缘区,每层水管网的进、出水口进行相互错开。布管时,水管要与筏板主筋错开,当局部管段错开有困难时,适当移动水管的位置。水管网安装完成后,将进、出水管口与进出水总管、水泵接通,进行通水试验,以确保水管畅通且不漏水。对于温控要求较严的高性能混凝土工程,可以在混凝土中心部位安装测温实施测出混凝土的内部温度,通过水的流速和初期温度来控制混凝土的内部温度。
四、拆模过程中混凝土的温度控制
混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度应满足规定外,还应考虑拆模时混凝土的温度(由水泥水化热引起)不能过高,以免混凝土接触空气时降温过快而开裂。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。在一般情况下,结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20℃(预应力箱梁和截面较为复杂时,温差大于15℃)时不宜拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模。在寒冷季节,若环境温度低于0℃时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节,应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。拆模时混凝土芯部与表层、表层与环境之间的温差不得大于20℃。混凝土内部开始降温前不得拆模。模板拆除时,为防止因内外温差过大造成混凝土开裂,必须事先对混凝土内部温度与环境温度进行测试,只有当混凝土内部温度与环境温度之差低于15℃时,方可进行模板拆除。
五、养护阶段的温度控制
混凝土养护时的温度控制方法,可分为降温法和保温法两类。
降温法是在混凝土内部预理水管,通人冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的结构物开裂。冷却水管可采用直径25mm或19mm的钢管或铝管,按蛇形排列,水平管距为1.5~3.0m,垂直管距亦为1.5~3.0m,并通过立管相连接。通水流量一般为14~20L/min,为了保证水管降温效果,可将进、出水管的直径加大到50mm。
保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯末、湿砂等),利用混凝土的初始温度加上水泥水化热的温升,在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃
除了上述采用降温法和保温法控制混凝土温度外,还可以采用蓄水法和水浴法。
蓄水法是在混凝土终凝后,在其表面蓄以一定高度的水,水有一定的隔热保温效果,可以推迟混凝土内部水化热温度的迅速失散,这样可望在指定的日期内,控制混凝土表面温度与内部中心温度之间的差值,使混凝土具有较高的抵抗温度变形的能力。
水浴法是利用构筑物的滑升平台的内外吊架,安装二圈环形喷水管,用高压水泵将冷水送到环形喷水管,喷淋到顶部混凝土的内外壁表面,水流自上而下,水流除了湿润混凝土表面外,还带走了大量热量,使得被太阳晒热了的混凝土表面温度下降;当喷淋水暂停时,附在混凝土表面的残余水,又因水分蒸发带走了一部分热量。由于环形喷水管喷淋水基本上是均匀的,这就达到了既养护混凝土,又降低了混凝土内外温差,以及减小各方位日照温差的目的。
六、混凝土冬季施工的控制
混凝土冬季施工的控制可以是通过计算混凝土拌和物的温度以及施工中产生的温度损失,确定浇筑混凝土的硬化初始温度。在此基础上测定或估计养生硬化时间数据和相应的混凝土温度变化数据,从而推算混凝土在其冻结前可能具有的成熟度与强度。若其超过受冻临界强度值,则可断定所施工的混凝土结构不会发生受冻损坏;反之,则需采取冬季施工措施,以提高混凝土的强度与抗冻性能,保证冬施混凝土结构的完好。可采用的措施是:加热混凝土原材料;施工现场的保温;缩短运输时间;实施各类加热保温法养生;利用负温早强混凝土材料;掺加抗低温和早强的外加剂等。
结束语
高性能混凝土施工中的温度控制工作是一项复杂的系统工程,除了从骨料、配合比设计、拌和、运输、浇筑、冷却通水、养护外露面保温几个环节作好工作外,合理安排仓位、科学配备资源、加快入仓速度及加强仓面保护等对混凝土温控也有十分重要的作用。
参考文献:
[1]曲平.高性能混凝土施工中的温度控制[J].建材技术与应用,2011年3期.
[2]邵长青.高性能混凝土夏季施工综合温度控制技术[J].铁道科学与工程学报,2010年2期.
关键词:高性能混凝土;温度控制;浇筑;拆模;养护
一、控制部分原材料的温度与配合比
搅拌后的混凝土热量与搅拌前原材料所含热量是相等的,要想控制混凝土的出机温度就要从控制原材料的温度入手。一般来说,要想将混凝土出机温度降低1℃,需要将水泥温度降低8℃,或将水温降低4℃,或将骨料温度降低2℃。因为砂石料降温较困难,因此主要是采取措施降低水温和水泥温度:夏季将蓄水池加盖板,防止日晒;拌合机上水管路不直接暴露在阳光下;在供水强度满足时直接将自来水引到搅拌机,以降低拌合水温度。水泥采用易于散热的袋装水泥,进场后经过水泥库贮存,降至自然温度以后再使用。
优化混凝土配合比,降低水泥用量,减少水泥水化热,这样就降低了混凝土的绝热升温。一般方法有:减小坍落度,掺大块石(毛石混凝土),使用减水剂,缓凝剂,掺混合材,采用先进的搅拌工艺等。同时,严格控制砂石骨料的含泥量,在保证混凝土稠度及流动条件下,尽量节省水泥,降低混凝土绝热温升。
二、控制混凝土出罐温度与运输
在混凝土的各种原料中间,石子的比热较小,但每立方米混凝土中石子所占的重量最大;而水的比热最大,但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此,对混凝土出罐温度影响最大的是石子及水的温度。为了降低出罐温度,其最有效的办法是降低石子和水的温度。如果在气温较高的季节施工时,为了防止太阳直接照射,可在砂石堆场上搭设必要的遮阳蓬,或通过对原材料实行预冷却或用掺冰的水拌和混凝土等方法,来降低混凝土浇筑温度,同时也降低了最高温升。
高温天气,为混凝土运输车设置隔热遮阳布,有效降低运输过程中的混凝土温度回升;合理安排浇筑仓位、尽量缩短混凝土运输时间;混凝土入仓后及时进行平仓振捣,加快覆盖速度,缩短混凝土的暴露时间;混凝土运输、浇筑工器具如汽车泵、皮带机、溜筒、振捣棒等提前浇水冷却或采取遮阳措施;
三、降低混凝土浇筑温度
(1)根据混凝土浇筑量,浇筑安排在早晚、夜间和阴天进行,尽量避开白天高温时段施工。(2)温度较高时浇筑仓位采用鼓风机喷雾降温。(3)混凝土分层控制:对于槽墩、闸墩等有基础混凝土的结构,分层厚度宜为1~2m,同时上下层浇筑间隔为5~10d为宜,且必须满足上下层温差在允许范围内;对于槽身、倒虹吸管身、挡土墙等的混凝土分层厚度结合设计结构变化部位以及施工缝的控制为原则,合理安排分层厚度,且必须满足上下层温差在允许范围内。(4)在施工过程中,预先在结构体内预埋水循环冷却管,当浇筑完成后或浇筑过程中及时通冷却水,利用水管的导热性能,由冷却水的流动带走混凝土的部分热量,降低混凝土的温度。冷却管施工中注意:冷却管接口采用90度弯管钢管接口,按口安装时应设置防水胶带,确保接头不漏水。冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分区布置,进水管口设在靠近混凝土中心处,出水口设在混凝土边缘区,每层水管网的进、出水口进行相互错开。布管时,水管要与筏板主筋错开,当局部管段错开有困难时,适当移动水管的位置。水管网安装完成后,将进、出水管口与进出水总管、水泵接通,进行通水试验,以确保水管畅通且不漏水。对于温控要求较严的高性能混凝土工程,可以在混凝土中心部位安装测温实施测出混凝土的内部温度,通过水的流速和初期温度来控制混凝土的内部温度。
四、拆模过程中混凝土的温度控制
混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度应满足规定外,还应考虑拆模时混凝土的温度(由水泥水化热引起)不能过高,以免混凝土接触空气时降温过快而开裂。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。在一般情况下,结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20℃(预应力箱梁和截面较为复杂时,温差大于15℃)时不宜拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模。在寒冷季节,若环境温度低于0℃时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节,应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。拆模时混凝土芯部与表层、表层与环境之间的温差不得大于20℃。混凝土内部开始降温前不得拆模。模板拆除时,为防止因内外温差过大造成混凝土开裂,必须事先对混凝土内部温度与环境温度进行测试,只有当混凝土内部温度与环境温度之差低于15℃时,方可进行模板拆除。
五、养护阶段的温度控制
混凝土养护时的温度控制方法,可分为降温法和保温法两类。
降温法是在混凝土内部预理水管,通人冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的结构物开裂。冷却水管可采用直径25mm或19mm的钢管或铝管,按蛇形排列,水平管距为1.5~3.0m,垂直管距亦为1.5~3.0m,并通过立管相连接。通水流量一般为14~20L/min,为了保证水管降温效果,可将进、出水管的直径加大到50mm。
保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯末、湿砂等),利用混凝土的初始温度加上水泥水化热的温升,在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于20℃
除了上述采用降温法和保温法控制混凝土温度外,还可以采用蓄水法和水浴法。
蓄水法是在混凝土终凝后,在其表面蓄以一定高度的水,水有一定的隔热保温效果,可以推迟混凝土内部水化热温度的迅速失散,这样可望在指定的日期内,控制混凝土表面温度与内部中心温度之间的差值,使混凝土具有较高的抵抗温度变形的能力。
水浴法是利用构筑物的滑升平台的内外吊架,安装二圈环形喷水管,用高压水泵将冷水送到环形喷水管,喷淋到顶部混凝土的内外壁表面,水流自上而下,水流除了湿润混凝土表面外,还带走了大量热量,使得被太阳晒热了的混凝土表面温度下降;当喷淋水暂停时,附在混凝土表面的残余水,又因水分蒸发带走了一部分热量。由于环形喷水管喷淋水基本上是均匀的,这就达到了既养护混凝土,又降低了混凝土内外温差,以及减小各方位日照温差的目的。
六、混凝土冬季施工的控制
混凝土冬季施工的控制可以是通过计算混凝土拌和物的温度以及施工中产生的温度损失,确定浇筑混凝土的硬化初始温度。在此基础上测定或估计养生硬化时间数据和相应的混凝土温度变化数据,从而推算混凝土在其冻结前可能具有的成熟度与强度。若其超过受冻临界强度值,则可断定所施工的混凝土结构不会发生受冻损坏;反之,则需采取冬季施工措施,以提高混凝土的强度与抗冻性能,保证冬施混凝土结构的完好。可采用的措施是:加热混凝土原材料;施工现场的保温;缩短运输时间;实施各类加热保温法养生;利用负温早强混凝土材料;掺加抗低温和早强的外加剂等。
结束语
高性能混凝土施工中的温度控制工作是一项复杂的系统工程,除了从骨料、配合比设计、拌和、运输、浇筑、冷却通水、养护外露面保温几个环节作好工作外,合理安排仓位、科学配备资源、加快入仓速度及加强仓面保护等对混凝土温控也有十分重要的作用。
参考文献:
[1]曲平.高性能混凝土施工中的温度控制[J].建材技术与应用,2011年3期.
[2]邵长青.高性能混凝土夏季施工综合温度控制技术[J].铁道科学与工程学报,2010年2期.