豐振海
摘? ? 要:懸索橋、斜拉橋等大型橋梁,其承臺(tái)及塔柱底部起步段,圍巖級(jí)別較差或黃土地區(qū)的隧道一次模筑混凝土襯砌等多采用大體積混凝土。本文通過對(duì)原材料選擇、對(duì)配合比試驗(yàn)研究、施工中常見問題等,總結(jié)出采用低水化熱膠凝材料、高效緩凝減水劑及具有良級(jí)配好碎石,可有效減少混凝土水化熱,降低混凝土施工溫差,減少混凝土裂縫,提高混凝土澆筑質(zhì)量,能大幅度提高混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性能,給各工程參建單位帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞:混凝土;水化熱;裂縫;大體積;配合比
1? 大體積混凝土的概念及在工程中的應(yīng)用
1.1? 混凝土工程發(fā)展概況
隨著我國交通事業(yè)的飛速發(fā)展,大型的跨河橋梁大規(guī)模新建,工程質(zhì)量顯得越來越重要。根據(jù)人們?nèi)找姘l(fā)展的空間變化及社會(huì)發(fā)展的各種新的要求,大體積混凝土越來越多的應(yīng)用于工程實(shí)體中,也開始應(yīng)用于更多的領(lǐng)域,常見的大體積混凝土有大壩、深基礎(chǔ)底板、反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)、鋼鐵廠設(shè)備基礎(chǔ)等,涉及公路、水運(yùn)、鐵路、市政、大壩、機(jī)場(chǎng)、建筑、發(fā)電站、儲(chǔ)備庫等各個(gè)領(lǐng)域。
1.2? 常見大體積混凝土工程
懸索橋、斜拉橋等大型橋梁結(jié)構(gòu),索塔、大型樁基礎(chǔ)和承臺(tái)以及個(gè)別隧道的模筑混凝土一次襯砌。
一般規(guī)定:當(dāng)基礎(chǔ)邊長大于200mm,厚度大于1m,體積大于400m3時(shí)稱為大體積混凝土。并不是混凝土總方量大。如:機(jī)場(chǎng)水泥混凝土路面總方量大,但最小厚度不足一米,所以機(jī)場(chǎng)水泥混凝土路面并不是大體積混凝土?;蛘呤翘厥獾氖┕すに嚭褪┕l件對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間有特殊要求的工程項(xiàng)目,也按照大體積混凝土的要求進(jìn)行控制。
2? 大體積混凝土使用中的常見問題
2.1? 大體積混凝土施工中存在開裂隱患的原因
原材料方面的影響:應(yīng)選擇顆粒飽滿、形狀方正的碎石,好的顆粒形狀更利于混凝土的工作性。砂石料含泥量和泥塊含量及機(jī)制砂石粉含量,以及砂中粒徑小于0.075mm顆粒含量都應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)范要求,不得超標(biāo),細(xì)顆粒含量過多易引起混凝土開裂,所以應(yīng)嚴(yán)格控制砂石料中細(xì)顆粒含量,并經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證后方可使用。砂石料品質(zhì)方面,應(yīng)選擇顆粒飽滿、形狀方正的碎石,好的顆粒形狀更利于混凝土的工作性。嚴(yán)格控制砂石料吸水率,砂巖及砂巖制備的機(jī)制砂,僅能用于噴射混凝土和現(xiàn)場(chǎng)拌制的干硬性混凝土,由于吸水率過大,對(duì)混凝土工作性影響較大,極易導(dǎo)致混凝土工作性變化過大,無法控制;水泥宜選用低熱和中熱水泥。水泥不宜過粗和過細(xì),水泥在生產(chǎn)過程中,若出現(xiàn)過粉磨,會(huì)導(dǎo)致水泥過細(xì),水泥水化反應(yīng)相對(duì)時(shí)間縮短,混凝土水化熱釋放集中,混凝土結(jié)構(gòu)物溫差相對(duì)較大,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,很容易導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋,若出現(xiàn)欠粉磨,水泥顆粒偏大,水泥水化反應(yīng)不充分,會(huì)導(dǎo)致水泥強(qiáng)度不合格。外加劑應(yīng)選擇性能穩(wěn)定、穩(wěn)定性能高的外加劑,并經(jīng)過試驗(yàn)室反復(fù)驗(yàn)證其性能和摻入混凝土后對(duì)混凝土各方面的影響。外加劑的摻量應(yīng)在一定范圍內(nèi),摻量太低,容易導(dǎo)致混凝土性能受外加劑影響過于敏感,不利于混凝土工作性能的調(diào)控,摻量過高,又不經(jīng)濟(jì),如果在混凝土生產(chǎn)中忽略了外加劑引入的水分,還容易導(dǎo)致實(shí)際用水量增加,導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低,所用摻合料滿足細(xì)度要求的同,還要注意一些化學(xué)指標(biāo),尤其是近年來多次發(fā)現(xiàn)的脫硫粉煤灰,應(yīng)嚴(yán)禁使用,在工程使用中通過加大檢測(cè)頻率,做到車車檢測(cè),使樣品具有代表性,確保其品質(zhì)穩(wěn)定。
配合比方面的影響:在原材料各項(xiàng)品質(zhì)控制穩(wěn)定后,根據(jù)原材料各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù),以施工圖紙和施工工藝為依據(jù),參考施工技術(shù)方案,結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求,設(shè)計(jì)出滿足各方面要求的配合比。在開始施工后,對(duì)混凝土及時(shí)跟蹤,根據(jù)材料性能波動(dòng)和施工水平區(qū)別,統(tǒng)計(jì)混凝土各方面性能,不斷優(yōu)化改進(jìn)配合比,使混凝土與施工水平契合度更高,使工程質(zhì)量更好、施工生產(chǎn)成本更可控。
施工方面的影響:規(guī)范施工,避免過振漏振,避免漿料分離,混凝土過干時(shí)不得私自加水解決。大體積混凝土的缺點(diǎn)是水化熱大,水化熱相對(duì)集中,易導(dǎo)致混凝土開裂。振搗不科學(xué),更容易導(dǎo)致混凝土漿料分離,引起結(jié)構(gòu)物內(nèi)部缺陷,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部質(zhì)量差異,使結(jié)構(gòu)物受力后更容易產(chǎn)生安全質(zhì)量事故。
養(yǎng)護(hù)方面:大體積混凝土工后降溫通常是在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部提前預(yù)埋導(dǎo)管和監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備,施工后檢測(cè)混凝土溫升,及時(shí)通水降溫冷卻,導(dǎo)管位置及布置方式,及降溫速度和混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)外溫差,均應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.2? 大體積混凝土施工中水化熱的產(chǎn)生及控制
為防止大體積混凝土由于水化熱集中,溫度差異過大,導(dǎo)致混凝土開裂影響工程質(zhì)量。應(yīng)優(yōu)先采用低水化熱膠凝材料體系、引入摻合料、高效緩凝減水劑及級(jí)配良好的砂石配制混凝土在實(shí)體工程中的應(yīng)用,總結(jié)混凝土力學(xué)性能和水化熱等性能,采取降溫措施等減低和延緩混凝土溫升。通過降低拌和水溫度的措施控制混凝土出機(jī)溫度,也可以明顯控制混凝土早期水化,最直接的辦法是向混凝土拌合用水中投入適量冰塊,效果明顯,但需要保證冰塊用水要滿足拌合用水要求,冰塊化成水后的水量應(yīng)計(jì)入混凝土拌合用水。
3? 大體積混凝土施工注意事項(xiàng)
3.1? 大體積混凝土施工常見特點(diǎn)和措施
大體積混凝土工作流程大致如下:第一步:原材料選定。第二步:配合比優(yōu)化。第三步:標(biāo)準(zhǔn)化施工。第四步:標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。第五步:成品維護(hù)。
大體積混凝土施工過程中根據(jù)實(shí)際施工情況,為避免混凝土內(nèi)部溫升過快,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部或外部缺陷,可以采用分層澆筑的辦法。也就是把混凝土結(jié)構(gòu)物分層澆筑,其原理是減小混凝土結(jié)構(gòu)物最小斷面。易于水泥混凝土水化熱的及時(shí)分散。
3.2? ?大體積混凝土施工后養(yǎng)護(hù)辦法及要求
大體積混凝土施工后養(yǎng)護(hù)辦法十分重要,一定程度上對(duì)混凝土質(zhì)量的影響起決定作用。水泥的特點(diǎn)是水硬性材料,只有與水接觸才會(huì)發(fā)生水化反應(yīng),但在水化成型前,拌合用水又不宜過多,水泥水化需水量應(yīng)由試驗(yàn)取得。常見的養(yǎng)護(hù)辦法和要求是:如果采用內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管水循環(huán)降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫差,應(yīng)嚴(yán)格控制水溫及水流速度和降溫速度,降溫速度和冷卻水進(jìn)水口與出水口溫差均應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求,避免溫差過大對(duì)混凝土產(chǎn)生不利影響?;炷帘砻骛B(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)具體施工部位及施工環(huán)境,采取相應(yīng)的措施,混凝土表面應(yīng)灑水覆蓋養(yǎng)生,對(duì)夏季風(fēng)沙較大、氣候干燥的地區(qū),也可以在混凝土硬化后鋪一層濕砂活濕的土工布或土工膜,經(jīng)常灑水,保證混凝土表面濕潤。對(duì)冬期施工的混凝土,還應(yīng)采取保暖措施,如:蒸汽養(yǎng)生,蒸汽養(yǎng)生的濕度一般大于90%,溫度一般不超過60[℃]。養(yǎng)護(hù)時(shí)間可根據(jù)具體情況確定,一般不少于7天,對(duì)受力或有特殊要求的混凝土,還應(yīng)該滿足相關(guān)要求。不具備蒸汽養(yǎng)生的可加施工棚,來確保冬期養(yǎng)生溫度濕度滿足相關(guān)要求。
4? 結(jié)束語
選用優(yōu)質(zhì)高品質(zhì)且性能穩(wěn)定的原材料、科學(xué)合理的配合比、客觀真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、熱情高效的服務(wù)態(tài)度,使各種原材料、配合比、施工環(huán)境、施工工法和環(huán)境達(dá)到高度契合,可最大程度的消除和減少大體積混凝土危害。采用低水化熱膠凝材料體系、高效緩凝減水劑及級(jí)配和各項(xiàng)指標(biāo)良好的材料的思路和理念,能更很好的控制混凝土水化熱差異造成的影響。大體積結(jié)構(gòu)物的大部分水化熱集中釋放在前(2~3)d內(nèi),使用粉煤灰、礦粉等摻合料可以使混凝土絕熱溫升有所降低,嚴(yán)格控制水化熱,避免溫度積聚,提高大體積的穩(wěn)定性和抗開裂性。注重水泥混凝土養(yǎng)護(hù)及養(yǎng)護(hù)措施,可有效減少大體積混凝土危害的發(fā)生。
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