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混凝土质量就得抓温度!

发布日期:2019-05-05 ??浏览次数:

混凝土质量就得抓温度!

 

现场试验

20±5℃

便于操作的场地:整理资料的工作室(用于记录、台账等);制作试件的操作室(混凝土预养护温度20±5℃);标准养护室(温度20±2℃,相对湿度95%以上);值班休息室等。同时应制定相应的规章制度上墙。一般试验操作室(含工作室)要求使用面积10~15平方米。标准养护室根据工程的大小建立,面积一般为5~15平方米,室内墙面、顶面做聚苯材料保温,安装温湿度自动控制器(制冷制热、喷水),保证养护室温度20±2℃,相对湿度95%以上。

600℃

实体检测强度:以前工程结构验收时,往往采用回弹的方法对结构构件进行强度检测。由于回弹是利用构件表面硬度换算为构件抗压强度,受各种外界因素影响较大(平整度、光洁度、密实度、碳化)所以评定验收存在较多误差。现在采用实体验收,即:在建筑结构安全重要部位浇注混凝土时多成型一组试件,与结构同时进行养护,当养护温度与时间积累计达到600℃×天的积时,将此试件送交有资质的试验室进行抗压强度检测,数理统计后再乘1.1系数取用。



 

外加剂配制

80℃

外加剂在配置大体积混凝土中有至关重要的作用:有效减水,减少混凝土中自由水,从而减小后期的收缩;延缓混凝土的凝结时间,使混凝土水化速度放慢,使强度增长推迟,应力产生也会持后;适当加入膨胀剂在充分湿热养护的条件下,能产生部分膨胀值,以抵消硬化后的部分收缩(内部最高温度小于80℃时才有此效果)。

配合比

水化热温度

水泥是混凝土产生热源的最根本的材料,用量的多少与温度高低有直接的关系。利用外加剂的作用,在水灰比不变的前提下尽量降低水泥用量,减少水化热,降低温度。采取增加掺合料的方法,用低水胶比保证强度混凝土。

混凝土中总用水量的20%左右用于水泥水化,其余均为工作性要求。当总用水量越多时,水泥水化的量就会增加,前期水化会越充分,速率也会越快,对整体控制温升值很不利。所以有效减少水的用量,也是很关健的措施。

浇注温度

减小混凝土开裂的措施:1.降低混凝土拌合物浇筑温度;2.延缓混凝土的凝结时间,硬化后的早期强度发展不要过快;3.低热水泥;4.用粉煤灰部分取代水泥;5.用低热膨胀(收缩)系数的骨料;6.少量稳定的引气成分;7.选择水泥要以耐久性为基础,不能只注意强度。

温度应力

一、温度应力的形成过程

温度应力的形成过程可分为以下3个阶段:

1、早期

自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30d。这个阶段的特征一是水泥放出大量的水化热,二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。

2、中期

自水泥放热作用基本结束时开始至混凝土冷却到稳定温度时为止,这个时期中,温度应力主要是由于混凝土的冷却以及外界气温的变化而引起,这些应力与早期所形成的残余应力相叠加。此期间混凝土的弹性模量变化不大。

3、晚期

混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这些应力与前2种的残余应力相叠加。

二、温度应力形成原因

温度应力形成的原因可分为两类:

1、自生应力

边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如,桥梁墩身、结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。

2、约束应力

结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

以上2种温度应力往往与混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝,减轻温度应力,可以从控制温度和改善约束条件2个方面着手。

控制温度的措施:

1、采用改善骨料级配,用硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;2、拌合混凝土时对水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;3、热天浇筑混凝土时应减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;4、在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;5、规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;6、施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。

改善约束条件的措施:

1、合理地分缝分块;2、避免基础大起大伏;3、合理安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;4、混凝土的早期养护。

实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成,寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此,混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;(2)防止混凝土超冷,应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;(3)防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护,其主要目的在于保持适宜的温湿条件,从而达到2个方面的效果,一方面是使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;另一方面是使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温、湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析,新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,在施工中应切实重视起来。

温度产生的裂缝

水泥水化产生很多的热量,使混凝土内部温度值很高,形成内部受压外部受拉,规范规定当受压温度与受拉温度超出25℃时,会产生温差应力,其累计值过大就易使混凝土温差层开裂。升温过程也是应力产生的过程,升温速度越快,应力产生越大。如果降温时的速率大于升温时,形成降温温度梯度过大产生应力,也会使混凝土的内部出现开裂。以上两种开裂的表现形式是很难见的,一般只有依靠测温记录的数值来判断。所以测温的重要性就在于此。

降低最高温度

1、降低温升值:(1)选用低热水泥;(2)或选用低标号水泥;(3)尽量降低水泥用量;(4)掺加低收缩掺合料。

2、降低浇筑温度值:(1)使用低温水;(2)砂石冷却;(3)混凝土罐车保温或水冲降温;(4)遮阳或覆盖。

3、掺加缓凝剂延缓峰值时间。

4、基础混凝土内掺加大块石料(吸收部分热量)。

5、放慢浇筑速度:根据环境条件充分利用混凝土的初凝时间,使热量逐步释放达到降低最高温度值的目的。

升温阶段

混凝土终凝后开始硬化并产生热,中心温度不断上升并往四面扩散,建议此时仅覆盖塑料布即可,不要进行保温处理,以免造成温度积蓄过多,会延长降温阶段的时间。

降温阶段

混凝土温度达到峰值并持续一段时间后开始降温,这个阶段是大体积混凝土关键阶段。一般测温点以平面5~8m的间距布置在结构有代表性的位置,垂直基准点布置在混凝土上表面往下(表层)和下底面往上(底层)50mm~100mm处,控制指标以相邻两点的层温度差值不大于25℃,表层点值与混凝土表面(塑料布与混凝土间)的温度差不大于25℃,是控制混凝土表层与表面不出现开裂。由于混凝土块体在升温及降温阶段都处在塑料布覆盖的条件下,与大气环境不产生介质交换,所以大气温度与块体内部温度不产生利害关系,不考虑控制指标。但可以考虑与表面的温度差。

由于降温是一个缓慢的阶段,随时观察测温结果对混凝土块体进行适宜的保温养护是非常重要的,从经验中总结出,当温度差连续12h(4h×3)超标时就应考虑加强保温处理。当温度差连续12h小于15℃时,可采取白天掀开部分保温层降温,这样有利于整体施工进度。

关于降温速率

如前所说,控制降温速率是很重要的工序,过快的降温速度会使混凝土应力松弛过快出现开裂。有关规范要求降温速率在1.5℃/d,从经验中总结降温速率可控制在2.0℃/d~3.0℃/d,因为这个速率对于膨胀剂的7天潮湿养护是可以达到的,同时施工一般也能满足。对于施工放线要视温度及温差的具体情况来定,一般可采取:不撤保温,定主要基准点和白天气温好逐步掀开保温层放线。

养护

大体积混凝土的养护应该达到两种目的:保持充分潮湿和控制温差。采用何种养护方式主要看施工季节和混凝土内部的最高温升值来确定,但最终都必须保证混凝土不因内外温差过大而开裂。

拆模与加筋

在商品混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的商品混凝土尽早拆模。当商品混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起商品混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。

在商品混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上商品混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止商品混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。

加筋对大体积商品混凝土的温度应力影响很小,因为大体积商品混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋商品混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与商品混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。

由于钢的弹性模量为商品混凝土弹性模量的7~15倍,当内商品混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200千克每平方厘米。因此,在商品混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高商品混凝土抗裂性的效果较好。商品混凝土和钢筋商品混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

来源:泵车信息平台

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中国砂石协会

2019年05月05日

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