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        水利水電工程大體積混凝土溫控途徑

        2019-12-21 07:00:47王曉強
        商品與質(zhì)量 2019年31期
        關(guān)鍵詞:溫控溫度控制溫差

        王曉強

        中國電建集團國際工程有限公司 北京 100036

        1 大體積混凝土概述

        我們通常將混凝土結(jié)構(gòu)中長度不小于1米的混凝土結(jié)構(gòu)稱為大體積混凝土。大體積混凝土具有澆筑量大、結(jié)構(gòu)尺寸大、鋼筋布置多、影響因素多的特點。它還具有強度高、抗沖擊性能好、經(jīng)濟實用、成型性強等優(yōu)點。由于大體積混凝土澆筑面積大,水化熱引起的溫度應力和混凝土本身的特性受到很大影響,容易造成裂縫。水利水電工程建設(shè)項目較多,特別是大壩、涵洞、水閘、橋梁等大體積混凝土應用較多的工程建設(shè)項目[1]。

        2 大體積混凝土產(chǎn)生溫度應力的原因及溫控重要性

        2.1 大體積混凝土產(chǎn)生溫度應力的原因

        水泥是混凝土的基本建筑材料,它在水化時釋放出大量的熱量。水泥的水化熱大致呈甜瓜狀。如果是絕熱混凝土,水化熱可使溫度升高-℃。如果考慮混凝土的原始溫度,混凝土的最高溫度將達到-℃。但水泥的水化熱釋放時間較長,一般需要幾十天到幾個月的時間。一般來說,前一天的放熱量最大。在一般情況下,當構(gòu)件的尺寸和厚度不大時,其放熱速度相對較快。將空氣、土壤和水散發(fā)到周圍環(huán)境中,因此混凝土內(nèi)部的溫度與周圍環(huán)境的溫度相差不大。但由于混凝土的熱耗散,體積增大,混凝土是一種熱耗散相對較差的介質(zhì)。因此,在初始階段,約有一天,混凝土的放熱率大于散熱率,溫度不斷升高。體積因熱而膨脹。從那以后,由于熱量的釋放大大減少,混凝土會由于持續(xù)大量的散熱而導致溫度下降,導致體積收縮。在地基或地基的阻礙下,混凝土的膨脹或收縮產(chǎn)生了混凝土的壓應力或拉應力。

        在加熱階段,混凝土溫度升高,體積膨脹。由于地基等的約束,膨脹受到限制,混凝土產(chǎn)生一定的壓應力。但在初始階段,混凝土強度仍相對較低,彈性模量和松弛系數(shù)也相對較小。因此,壓應力值不大。在冷卻階段,混凝土內(nèi)部溫度達到峰值時,熱釋放率和熱釋放率的水泥都大大減少,和混凝土的溫度逐漸降低,因為散熱速度大于熱釋放率和體積逐漸開始萎縮。同時,由于地基等的約束,收縮不能自由進行,在混凝土中逐漸產(chǎn)生拉應力。在冷卻階段,混凝土的強度和彈性模量會有很大的提高,松弛系數(shù)也會很大。因此,單位溫差引起的應力增量相對較大。因此,隨著混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的逐漸降低,不僅早期的壓應力被抵消,而且一旦此時的拉應力超過混凝土,大的拉應力也可以稱為外部約束應力。在大體積混凝土中,抗拉強度可能引起裂縫,特別是通縫裂縫[2]。

        2.2 溫控的重要性

        大體積混凝土的施工極其復雜。為了避免在澆筑過程中出現(xiàn)裂縫,需要大量的高效操作,極易發(fā)生水化熱反應,尤其是在夏季施工時。這種反應是產(chǎn)生裂縫的重要原因,而溫差也會產(chǎn)生力,導致混凝土膨脹、不均勻沉降等問題。如果混凝土本身的拉力較低,容易產(chǎn)生裂縫,對水電質(zhì)量造成危害。因此,應采取適當?shù)臏囟瓤刂拼胧?,防止裂紋的發(fā)生。大體積混凝土的溫度控制對水利水電工程施工質(zhì)量有很大影響。如果防治不科學,混凝土就難以避免裂縫、碳化等病害,損害混凝土的抗?jié)B性、耐腐蝕性和承載能力。因此,需要采用科學有效的溫度控制方法來延長水利水電的使用壽命,保證水利水電的質(zhì)量。

        3 大體積混凝土防范裂縫溫控方法

        3.1 加強混凝土的溫度監(jiān)測工作

        溫度控制是大致積混凝土工程的關(guān)鍵組成部分,是避免溫度裂縫的關(guān)鍵。做一份好工作的溫度測量、掌控坩堝之內(nèi)的溫度變動,立即變更導電與維護措施,這間的差別混凝土中心溫度與表面溫度,混凝土表面間的差異與大氣溫度不應超過25℃。

        大體積混凝土的簡單測溫方法可以直接測量混凝土內(nèi)部溫度,設(shè)備簡單,精度高,成本低。具體做法如下:(1)使用φ48腳手架鋼管或其他無縫鋼管,壁厚是最好是2毫米,內(nèi)徑是30毫米~50毫米。按照要求的長度切斷,將鋼板一端與比鋼管外徑大10毫米的圓形鋼板緊密焊接,使其不會滲漏。(2)焊接鋼管為等邊三角形,置于底板的加筋網(wǎng)板上,焊接牢固。然后,將橡膠套放置在距鋼管底部50mm處。管子的兩端用鐵絲固定,以確保水不能滲透。內(nèi)管。鋼管口用木塊堵住了。鋼管平面布置為兩點600mm;上管底距混凝土板表面150mm,中管底距板底1/2板厚,下管底距板底150mm。(3)混凝土澆筑后,將自來水注入鋼管中,通過定期將桿式溫度計插入鋼管中,即可知道鋼管下部的混凝土溫度。通過比較不同深度管材的溫度,可以知道混凝土上下點的溫差。

        3.2 控制混凝土溫升

        在冷卻階段,大體積混凝土結(jié)構(gòu)因為溫度上升與水分融化因而膨脹,內(nèi)部應力不能自由變形因而造成溫度應力。所以,掌控水泥水化冷引發(fā)的溫升,即減少冷卻溫差,可減少溫度應力,避免溫度裂縫的發(fā)生,可于泵的頂部展現(xiàn)作用。借以掌控大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于水泥水化冷引發(fā)的溫升,需實行適當?shù)氖┕ご胧#?)降低混凝土澆注溫度。如果材料通過地面;覆蓋棚架,噴水霧等措施降低集料溫度。粗集料通過空氣冷卻、浸水、噴水等方式進行預冷。從預冷庫到攪拌廠房的集料應采取保溫和保溫措施?;炷翑嚢钑r,可用冷水、冰等作冷卻措施。在炎熱季節(jié),應加快混凝土澆筑施工進度,減少混凝土暴露時間;基礎(chǔ)部分的混凝土應在適宜的季節(jié)澆筑。(2)降低大壩內(nèi)外溫差。為了減小壩體內(nèi)外溫差,防止或減少地表裂縫,在低溫季節(jié)到來之前,應將壩體溫度降低到設(shè)計要求的溫度。如果水在大壩中間冷卻,則是通過計算確定的,通常約2個月。水溫與混凝土溫差不應超過20℃,日溫差不應超過1℃[3]。

        4 結(jié)語

        綜上所述,大致積混凝土溫控方法是水利水電工程建設(shè)之中的關(guān)鍵技術(shù)手段,對于水利水電工程質(zhì)量具有關(guān)鍵影響。假如溫度控制效果不顯著,容易出現(xiàn)溫度裂縫,造成鋼筋銹蝕、混凝土耐久性、荷載力降低、碳化等問題。因此,有必要結(jié)合季節(jié)特點對溫控工作方法進行分析,以保證水利水電工程的整體質(zhì)量。

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