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建筑工程大体积混凝土温控措施及施工技术的探讨论文
摘 要:大体积混凝土已广泛应用于建筑工程之中,对大体积混凝土的理论研究也很深入,但施工标准的制定还有些滞后。目前的设计、施工、验收标准对建筑工程大体积混凝土的要求很少,文章就建筑工程大体积混凝土温控措施及相关施工技术做了一些初步的探讨。
关键词:大体积混凝土;温控;施工技术
大体积混凝土是指现场浇筑混凝土结构的几何尺寸较大,且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝。城市建设的不断发展与科学技术的不断进步,极大推动了高层以及超高层建筑和许多特殊建筑物的出现,这些建筑基础工程大都采用体积庞大的混凝土结构,大体积混凝土已大量应用在工业与民用建筑中。
大体积混凝土的温度检测和控制贯穿于施工的全过程。温度监测和温度控制是相互联系、相互配合的。在施工中宜采用信息化的施工方法,温度监测的数据要及时反馈,以进行温度控制,采取温度控制的措施后,又要根据温度监测的数据判断温度控制的效果。
1 大体积混凝土的浇筑与养护温控技术
1.1 分层连续浇筑法是目前大体积混凝土施工中普遍采用的方法
分层连续浇筑优点:①便于振捣,易保证混凝土的浇筑质量;②可利用混凝土层面散热,对降低大体积混凝土浇筑块的温升有利。
1.2 大体积混凝土温度控制的参数
(1)混凝土的浇筑温度不宜超过28℃。
(2)混凝土内部与表面的温度之差不宜超过25℃,混凝土的温度骤降不应超过10℃。
1.3 每次混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护
(1)铺设完保温层之后,根据实际情况选取保温材料进行覆盖,塑料薄膜、麻袋、草帘、土、砂等都可作为保温材料,要经过计算确定保温层的总厚度。
(2)大体积混凝土浇筑完成并其收水后,外露表面可选用塑料薄膜、养护纸以及喷涂养护液等保温材料。有的保温材料配合使用能取得良好效果,比如塑性薄膜和浸湿的吸水性织物(麻袋、帆布等)配合,可使混凝土中的水分得以保持,并使其表面水分均匀分布,避免流淌水产生的混凝土表面斑纹。
(3)在昼夜温差大的地区以及特殊恶劣天气频发的地区,施工现场应准备充分的保温材料,同时要依照气温变化趋势和混凝土内温度监测结果及时调整保温层的厚度。
(4)根据温度监测的结果,若混凝土内部升温较快,表面保温效果不好,混凝土内部与表面温度之差有可能超过控制值时,应及时增加保温层厚度。
(5)当混凝土内部与表面温度之差小于20℃时,即可逐层拆除保温层。但要保证混凝土内部与表面温度之差不超过控制值。当混凝土内部与环境温度之差接近内部与表面温度控制值时,即可全部撤掉保温层。冬期施工时,保温养护的时间要保证混凝土在受冻前能够达到受冻临界强度,并要冷却到5℃时,方可全部撤掉保温层。
(6)大体积混凝土基础,也可蓄水养护保温。蓄水深度一般10 mm~30 mm左右,可根据蓄水深度在四周砌砖墙表面抹防水砂浆或用黏土筑成小埂,并设进出水管。通过调整蓄水深度控制温度。
1.4 降低大体积混凝土浇筑温度的措施
(1)降低骨料、拌和用水的温度,通常采取以下措施:①喷水雾进行骨料预冷,其效果也较好。但要有排水措施,使骨料含水量保持稳定。②选定低温地下水或自来水,也可用冰水。水温控制在5℃~10℃时,其降温效果更为显著。③炎夏搭棚遮阳,将骨料放在凉棚内2 d~3 d后使用,可使骨料温度相对曝晒温度降低2℃~4℃,成品骨料堆高6 m~8 m,并保持足够的储备,通过底部和地垅取料可取得同样效果。
(2)可充分利用低温季节和夜间进行浇筑,以降低浇筑温度,减少温控费用。夏季的温度较高,白昼期间要加快混凝土的浇筑速度,同时缩短混凝土日光暴晒时长,减少暴露的面积,降低混凝土拌和物因吸收太阳光造成的温升;夜间在不形成“冷缝”的前提下,尽可能延缓混凝土的入仓覆盖速度,以便早期水化热散发。
(3)当夏季温度较高时,混凝土泵管上可覆盖草等材料,并经常喷水保持湿润,以较少混凝土拌和物因运输而造成的温度回升。
2 防止大体积混凝土裂缝的温控技术措施
对于大体积混凝土,由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,是导致发生裂缝的主要原因。因此,如何控制温度是重中之重。
2.1 混凝土的温升控制
在降温阶段,降温和水分蒸发等原因会使大体积混凝土结构形成收缩,加之存在的外约束不能自由变形而产生温度应力。控制水泥水化热引起的温升,可以减小降温温差,它对降低温度应力有很好作用,同时防止产生温度裂缝。混凝土升温的热源是水泥水化热,为控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升,要选用中低热的水泥品种,并尽量降低水泥用量,大体积混凝土结构施工选用325#、425#矿渣硅酸盐水泥,实验统计结果显示可使水化热量减少超过20%。
2.2 掺加粉煤灰及其他外加剂
长期实践表明,在混凝土内掺入粉煤灰,可以改善混凝土黏塑性,因为粉煤灰具有一定活性,可替代部分水泥,另外粉煤灰颗粒呈球形,能发挥“滚珠效应”起到润滑的作用,该措施能增加泵送混凝土施工要求的0.315 mm以下的细粒含量,改善混凝土可泵性,降低混凝土水化热。为满足送到现场的混凝土具有一定坍落度,仅依靠增加单位水泥用量,会浪费水泥,加剧混凝土的收缩,会使水化热增大,引发混凝土开裂。必须选择适当的外加剂。木质素磺酸钙是一种阴离子表面活性剂,对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低而引起加气作用。在混凝土中掺入一定比重的木质素磺酸钙,可改善混凝土的和易性,又可降低拌和水,节约水泥水量,降低水化热。目前,许多新型的减低收缩剂已经在广泛使用。
2.3 利用混凝土的后期强度
长期实践得知,单位体积混凝土水泥使用量,每变化10 kg,混凝土温度会因水泥水化热相应变动1℃。为控制混凝土温升,降低温度应力,极大程度避免温度裂缝,结合实际,可采用f 45、f 60或f 90替代f 28作为混凝土设计强度,单位统计混凝土水泥使用量可大幅减少,混凝土的水化热温升也随之大幅降低。
2.4 粗细骨料选择
为达到工程要求,充分发挥水泥效用,粗骨料应达到最佳的最大粒径。建筑工程的大体积钢筋混凝土,粗骨料的规格与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺等有很大关系,自然连续级配的粗骨料配制混凝土和易性好,经济用量能达到较好抗压强度,可作为首选。要根据施工状况,选用粒径大、级配良好的石子,同时优化级配设计,做好搅拌、浇注以及振捣工作。粗骨料中针、片状颗粒按重量计不超过15%为宜,细骨料采用中、粗砂较好,可降低混凝土温升并减少收缩。泵送混凝土输送过程中,级配设计要考虑砂率大小,砂率过大对混凝土强度产生影响,满足可泵性的条件下,尽可能的降低砂率。此外,砂、石的含泥量必须严格控制,砂、石的含泥量若超过规定,不仅会增加混凝土的收缩,同时也会降低混凝土抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利,要不断探索,将石子和砂的含泥量控制在适当的范围内。
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