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        大體積混凝土技術(shù)應(yīng)用研究

        2020-09-22 13:27:18張洪彬
        理論與創(chuàng)新 2020年14期
        關(guān)鍵詞:水化熱大體積混凝土

        張洪彬

        【摘? 要】本文從原材料選擇、配合比設(shè)計到降溫措施等方面進行研究,來降低大體積混凝土的水化熱,減少混凝土內(nèi)外溫差,降低混凝土出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險。結(jié)果表明,選用低比表面積水泥、降低單方混凝土水泥用量、在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋置冷卻水管等措施,能夠使混凝土的內(nèi)外溫差控制在較為理想的范圍內(nèi)。

        【關(guān)鍵詞】大體積混凝土;水化熱;循環(huán)冷卻水管

        引言

        隨著建筑行業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的不斷完善和進步,混凝土結(jié)構(gòu)的建筑形式也越來越多樣化,大體積結(jié)構(gòu)也越來越常見,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)等。大體積混凝土的特點是水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部升溫比較快?;炷羶?nèi)外溫差較大時,會使混凝土產(chǎn)生裂縫,影響結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。因此大體積混凝土首先要考慮的是如何降低水化熱,減小混凝土內(nèi)外溫差的問題。本文作者認(rèn)為應(yīng)該從原材料的選擇、配合比設(shè)計以及施工澆筑過程中采取必要的措施等三個方面進行控制,再制定一套完善的施工方案,在實際施工過程中保證各個環(huán)節(jié)按既定方案實施,才能獲得良好的工程效果。

        1.工程概況

        四院四部和十七所綜合實驗樓工程位于北京市門頭溝區(qū),其設(shè)備基礎(chǔ)最大一次澆筑尺寸長、寬、高分別為34米、17.5米、4.1米,混凝土強度等級為C35P8,澆筑時平均氣溫為25℃。由于本工程屬于航天系統(tǒng)一個比較重要的工程,要求試驗設(shè)備基礎(chǔ)混凝土在澆筑硬化后不準(zhǔn)出現(xiàn)裂縫,所以經(jīng)過各方多次討論論證要求混凝土里表溫差控制值為不大于22℃,最終以不出現(xiàn)裂縫為準(zhǔn)。

        2.原材料情況

        2.1水泥

        選擇了唐山金馬啟新水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5低比表面積水泥。由于水泥的比表面積低,這樣就可以延緩混凝土的放熱速率,降低混凝土的放熱峰值,水泥的具體指標(biāo)如表1所示:

        2.2粉煤灰

        大唐同舟科技有限公司張家口分公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰,需水量比99%~102%,細度18%~22%,燒失量2.75%~3.50%。

        2.3礦粉

        河北銀水實業(yè)集團有限公司生產(chǎn)的S95級礦粉,7天活性指數(shù)80%以上,28天活性指數(shù)100%以上,比表面積410m2/kg~430m2/kg,流動度比98~102%。

        2.4砂

        河北易縣Ⅱ區(qū)中砂,細度模數(shù)2.5~2.8,含泥量≤3.0%,泥塊含量≤1.0%。

        2.5石

        河北易縣5~25mm連續(xù)級配卵碎石,含泥量≤1.0%,泥塊含量≤0.5%,針片狀含量≤8%。

        2.6減水劑

        北京東方億達建材有限公司生產(chǎn)的YD-A1聚羧酸系高性能減水劑,減水率26%-29%,PH值4-6。

        3.配合比設(shè)計情況

        在配合比設(shè)計時,首先在保證混凝土強度的情況下要盡可能降低水泥的用量,增加礦物摻合料的用量,以此來減少混凝土的水化熱。在和施工單位進行協(xié)商之后,決定采用90d齡期標(biāo)養(yǎng)試件強度作為混凝土強度評定的標(biāo)準(zhǔn)。我司試驗室經(jīng)過多次試驗,最終確定了如表2所示施工使用的配合比。

        混凝土拌合物性能及硬化后性能如表3所示:

        通過表3可以看出,混凝土的工作性能能夠滿足施工澆筑的需要,硬化后的性能能夠滿足設(shè)計需要。

        4.理論熱工計算

        混凝土澆筑時的天氣溫度情況大概是白天最高溫度在30℃左右,夜間最低溫度在20℃左右,日平均氣溫在25℃左右。生產(chǎn)時原材料溫度測定值如表4所示,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公式計算出澆筑完畢后混凝土中心溫度和混凝土里表溫差如表5所示:

        通過熱工計算可以看出,混凝土的里表溫差符合大體積混凝土溫度控制的規(guī)定值,但不符合方案要求控制值,所以施工單位決定采用在混凝土內(nèi)部埋置冷卻水管的辦法來降低混凝土內(nèi)部的溫度,使里表溫差滿足要求。

        5.埋置循環(huán)冷卻水管

        在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中埋置循環(huán)冷卻水管用以降低混凝土自身溫度是一種比較有效的降溫措施,在許多大體積混凝土中都有應(yīng)用。本工程在混凝土澆筑前埋置好循環(huán)冷卻水管,冷卻水管按上下左右間隔1米埋設(shè),冷卻水管直徑為5cm?;炷翝仓戤吅蟀才艑H擞^察入水口和出水口的水溫差,根據(jù)水溫差,及時調(diào)整泵水速度。水溫差大時,提高水速;水溫差小時,降低水速。根據(jù)施工現(xiàn)場對混凝土溫度的監(jiān)測結(jié)果來看,混凝土內(nèi)部最高溫度和里表溫差最大值出現(xiàn)在混凝土澆筑后的第3天,從第3天開始混凝土內(nèi)部溫度和里表溫差都在隨著時間的推移而下降,混凝土澆筑后各齡期里表溫差值最大值如表6所示:

        混凝土最終的里表溫差值符合要求,并且在后續(xù)觀察中沒有發(fā)現(xiàn)混凝土表面有裂縫現(xiàn)象,獲得了良好的使用效果。

        6.施工現(xiàn)場混凝土強度統(tǒng)計情況

        施工現(xiàn)場共計制作混凝土試塊12次,其標(biāo)養(yǎng)試塊在各個齡期的強度統(tǒng)計情況如下:7天強度值在17.5MPa—20.8 MPa, 90d強度區(qū)間范圍為41.5MPa—43.9MPa?;炷猎噳K標(biāo)養(yǎng)90天強度達到設(shè)計值的118%—125%之間,符合設(shè)計強度等級要求。

        7.混凝土澆筑過程中應(yīng)注意的事項

        (1)混凝土澆筑時盡量選擇下午或者夜間開始澆筑,以減少混凝土被陽光直曬的幾率。

        (2)混凝土澆筑時,要嚴(yán)格按分層厚度要求進行分層澆筑,避免局部拌合物堆積過高現(xiàn)象。

        (3)混凝土澆筑完畢后,要立即采取合理的措施對混凝土進行保溫保濕養(yǎng)護,時間應(yīng)不少于14天。

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