大体积混凝土温度裂缝控制技术应用进展论文_吴世忠,邹云磊

中国核电工程有限公司 福建省福清市 350300

摘要:随着施工技术的发展,大体积混凝土在工程施工中的应用范围将越来越广,为了提高大体积混凝土的施工质量,需要在施工过程中对于混凝土的材料、温度、养护等方面进行严格控制,应对温度裂缝进行预防控制,并在施工过程中对结构温度进行实时监测,及时发现处理问题,针对相应的监测、控制技术也应当进行相应的研究,提高温度裂缝预防控制技术水平。鉴于此,本文对大体积混凝土温度裂缝控制技术应用进行了分析探讨,仅供参考。

关键词:体积混凝土;温度裂缝;预防措施

一、大体积混凝土温度裂缝产生的机理

升温阶段:因水泥发生水化反应,使得水化热大量产生,此时混凝土内部的温度总是比表面温度高,中心区集聚的热量通过表面不断向外散发。根据热胀冷缩的原理,此时大体积混凝土结构中心部位的混凝土的膨胀速度总要大于表面混凝土的膨胀速度,混凝土表面与中心部位的质点间就形成了相互约束,相对混凝土的表面区域,中心区的混凝土属于约束膨胀,往往不会开裂;混凝土表面区域则属于约束收缩,就在表面区域内产生一定的拉应力,当这种拉应力足够大,一旦超过了混凝土的极限抗拉强度,裂缝就会产生,而且一般都是在混凝土表面产生裂缝。

降温阶段:因混凝土内部的热量一般是通过外表面向周围散发,大体积混凝土结构内部温度不断降低,混凝土的体积就会收缩。此时,混凝土中心区的温度与其表面的温度仍存在一定的差值,使得表面部分与中心部分混凝土的冷缩程度不同,在混凝土内部会产生较大的内约束,同时地基与边界条件对混凝土产生较大的外约束,混凝土的体积收缩也产生约束性收缩。内外约束的作用,使收缩的混凝土产生拉应力,当这种差值过大时,也一样会产生表面裂缝。同时,随着混凝土龄期的增长,强度不断增大,弹性模量也在增高,因此,降温阶段时,都是收缩产生的拉应力较大,而且除了抵消在升温阶段时产生的拉应力外,混凝土中还要形成较高的拉应力。而这种拉应力超过了混凝土的极限抗拉强度时,甚至会使大体积混凝土产生贯穿裂缝。

二、大体积混凝土温度裂缝控制技术应用

1、采取降热、保温措施

1.1 保温措施

在大体积混凝土施工温度控制中,应充分考虑寒潮、气温年变化及气温日变化的影响,计算温度应力,并结合内外温差控制要求,采取相应的保温措施。大混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿度。混凝土的浇筑完成后,在混凝土表面洒水,再覆盖一层塑料薄膜,然后在塑料薄膜上覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等)进行养护,保温材料夜间要覆盖严密,防止混凝土暴露。

1.2 水管冷却

根据工程特点,制定合理的冷却水管埋设、设计方案利用循环水降低混凝土内部的温度,可将混凝土内部温度降至稳定温度,降低内外温差。

2、施工处理

(1)优化施工过程。大体积混凝土出现温度裂缝的内在原因便是由于混凝土的抗拉性能较差。因而,在施工过程中应当创造均匀密实的环境,在浇筑处理时重点加强温度控制,减少内外温差及内部热量的堆积;控制混凝土的出机温度即降低石子温度,在高温季节施工时应当搭设遮阳棚避免砂石受到太阳直接照射,为了减少混凝土出机到浇筑的温度差异,一般会针对不同的施工季节采取不同的方式;混凝土的浇筑工作应当连续进行,浇筑过程中严格控制混凝土的入模温度,外界温度较高时可以采用加盖草袋喷冷水的方式保证混凝土浇筑温度最高不超过28 ℃。

(2)加大温度检测力度。温度控制是防止大体积混凝土温度裂缝产生的关键,水泥水化热与外界气温变化是混凝土出现温度裂缝的主要因素,为了控制裂缝的出现,在混凝土施工浇筑过程中,应当对混凝土温度进行全面监测,从原材料、混凝土搅拌、入模、浇筑、成型的各个环节进行系统实测,沿垂直方向在混凝土的表面、中部、板底分别设置测温管,在混凝土升温阶段每2 h测一次,降温阶段每6 h测一次,当内部温差超过20 ℃时,测温人员应当及时报告工地负责人,由相关人员依据实际情况采取相应的措施控制温差。

3、选材合理,改善配比

3.1控制原材料

水泥:选取具有较低水化热和较长凝结时间的水泥,如粉煤灰水泥、矿渣水泥或大坝水泥等。进行不同水泥的水化热试验,通过比较分析,择优选取低水化热的水泥。粗骨料:采用5~31.5mm连续级配碎石,针片状颗粒的含量小于10%,含泥量小于1%。细骨料:选用优质的中粗河砂,含泥量小于2%,控制细度模数在2.3~2.7mm。粉煤灰:作为一种优质的掺和料,应选用一级粉煤灰,尽可能保证低烧失量。水:达到饮用水标准。外加剂:选取缓凝高效减水剂。

3.2改善配比

首先应尽量减少水泥用量。在保证混凝土强度的前提下,最可靠的控温措施之一就是尽量减小水泥用量。水泥用量通常不超过 350kg/m3;其次是粉煤灰的掺用。在混凝土进行粉煤灰的掺加是为了取代部分水泥,降低水泥用量和水化热,并能充当填充材料。其用量通常是水泥用量的30%~40%;最后为高效减水剂的掺加。高效减水剂的掺加对混凝土有双重效果,不但能够缓凝混凝土,推迟水化热峰值,减少混凝土表面温度梯度;同时还可以降低水灰比,避免因水灰比过大而出现塑性收缩。

4、强养护

大体积混凝土容易遭受太阳暴晒和雨水、冷空气袭击,导致表面有较大温度变化,产生裂缝。所以必须加强混凝土的养护。混凝土浇筑完成后,适时加覆盖物并洒水进行养护;同时保证供应冷却水的供应,加强保温、保湿养护,减小内外温差。在其内部和表面设置测温点,加强温度观测,并随时了解混凝土浇筑后温度情况,掌握混凝土温差变化,控制混凝土内外温差于25℃以内。

5、降低混凝土入模温度

增加了根据浇筑时的气温条件,计算冰屑使用量的内容,并根据计算结果在混凝土搅拌时加入适量冰屑,保证入模温度不超过25℃。规划好了各个浇筑点的混凝土运输线路,保证混凝土罐车运输线路最短。现场与后台安排专人负责罐车的调度,并保持通讯畅通,使混凝土运输车不在现场留置时间不超过30分钟。混凝土浇筑前施工人员应落实了个先决条件,落实情况如下:对混凝土原材料采取覆盖、提前洒水等措施,降低骨料温度,运输车停放在不被太阳直射的区域等待。检查冰消的储备量,达到了计算使用量的1.5倍。现场浇筑时,每个浇筑点前两车及后续每1小时检查一次入模温度及塌落度,加强了对混凝土入模前测温的检查力度,进行避免温度过高的混凝土浇筑。

实施效果:通过采取上述各项控制混凝土入模温度的措施,有效的降低了混凝土入模温度,混凝土入模温度为22℃,达到了控制目标入模温度≤25℃的要求,更远远满足规范中入模温度≤30℃的要求,实施后混凝土入模温度对比见下图。

结束语

综上所述,大体积混凝土施工温度控制在当前的核电工程施工过程中是一个不可回避的问题,需要核电建设单位和科研单位的高度重视,特别在当前核电工程大体积混凝土结构应用越来越广泛的今天,我们需要将大体积混凝土施工温度控制作为核电工程施工技术攻关的突破口,采取有效合理的措施和技术提高对大体积混凝土施工的温度控制,实现核电工程施工的质量提升和安全保障。实际的大体积混凝土施工温度控制工作应该落实到核电工程建设的每个环节,通过严格的技术控制和程序要求,实现对核电工程大体积混凝土结构的温度控制,保证核电工程的工程质量和安全。

参考文献

[1]王玉锁.大体积混凝土裂缝成因及控制技术研讨[J].山西建筑,2014,40(06):113-114.

[2]杨化奎,程桢.大体积混凝土温度裂缝控制理论研究[J].黑龙江科学,2014,5(05):184-185.

[3]张银泽.大体积混凝土施工中的裂缝控制及温度监测[J].山西建筑,2014,40(23):128-129.

[4]包义勇.大体积混凝土裂缝控制技术[J].现代经济信息,2014(17):373.

论文作者:吴世忠,邹云磊

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期

论文发表时间:2018/5/14

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

大体积混凝土温度裂缝控制技术应用进展论文_吴世忠,邹云磊
下载Doc文档

猜你喜欢