論大體積混凝土的溫控和防裂

1、論大體積混凝土的溫控和防裂論文關(guān)鍵詞:大體積混凝土;溫度控制;防裂措施論文摘要:在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，不管采取什么措施，大體積混凝土都會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，不僅影響美觀，而且可能會(huì)影響到構(gòu)造的整體性和耐久性。本文扼要表達(dá)了溫控設(shè)計(jì)的根本要點(diǎn)及溫度裂縫產(chǎn)生的原因。概述了進(jìn)步大體積混凝土抗裂才能的主要因素及一些防裂措施。一、前言隨著我國(guó)建筑行業(yè)施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，大體積混凝土技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程工程中，大體積混凝土壩的裂縫及其防治一直水水電工程界非常關(guān)注的重大技術(shù)問(wèn)題，研究溫度控制及防裂措施具有非常重要的意義。二、溫度控制要點(diǎn)和溫度裂縫產(chǎn)生原因大體積混凝土如混凝土

2、壩的溫度控制是混凝土壩設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題，對(duì)于保證混凝土壩工程的質(zhì)量、加快施工進(jìn)度等方面，起到關(guān)鍵性作用。在混凝土溫度控制設(shè)計(jì)中，一般以根底溫差的設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，以單獨(dú)澆注塊的溫度應(yīng)力為理論根底，在限制應(yīng)力或應(yīng)變的條件下估算允許溫差。理論說(shuō)明，澆注塊的分塊尺寸越小，應(yīng)力越小，根底允許溫差就越大?；炷翗?biāo)號(hào)高，防裂才能強(qiáng)，但因水泥用量增加，故水化熱溫升也較高，從而使?jié)仓K早期約束應(yīng)力較大，后期冷卻約束拉應(yīng)力也較大。澆筑層厚度對(duì)水化熱溫升有直接的影響，薄層澆筑水化熱溫升較低，冷卻后約束應(yīng)力較校一般澆筑塊高度超過(guò)4.5時(shí)，大壩內(nèi)部混凝土根本上處于不散熱的絕熱狀態(tài)。對(duì)大壩混凝土的溫度控制，最關(guān)鍵的是要掌握混

3、凝土的溫度變化規(guī)律和將溫度應(yīng)力控制在混凝土的允許范圍內(nèi)。在施工過(guò)程中，混凝土溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的變化過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，需要模擬實(shí)際施工過(guò)程，考慮各種復(fù)雜因素，如混凝土的彈性模量、線脹系數(shù)、徐變、抗拉強(qiáng)度、極限拉伸值、熱力學(xué)指標(biāo)、溫度、荷載、自生體積變形等。大體積混凝土構(gòu)造，澆注后水泥的水化熱很大，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土的內(nèi)部溫度將顯著升高，而混凝土外表那么散熱較快，這樣形成較大的溫度梯度，引起較大的外表拉應(yīng)力而超過(guò)混凝土極限抗壓強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土外表產(chǎn)生外表裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土澆注后的升溫階段。假如此時(shí)混凝土外表不能保持潮濕的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，那么混

4、凝土外表由于水分蒸發(fā)較快而使初期的混凝土產(chǎn)生干縮，加劇裂縫的產(chǎn)生。這是混凝土澆注后由于溫升產(chǎn)生的第一種裂縫。由于溫升影響產(chǎn)生的第二種裂縫是收縮裂縫。這種裂縫產(chǎn)生在混凝土的溫降階段，即當(dāng)混凝土降溫時(shí)，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過(guò)程中，由于混凝土內(nèi)部拌和水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮，在收縮時(shí)由于受到基底或構(gòu)造本身的約束，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，假如產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限拉升強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種裂縫有時(shí)會(huì)貫穿全斷面，成為構(gòu)造性裂縫，帶來(lái)嚴(yán)重的危害。三、防止混凝土裂縫的傳統(tǒng)技術(shù)措施為了防止產(chǎn)生危害性的裂縫，必須采取一

5、系列技術(shù)措施包括合理選擇混凝土原材料，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制混凝土溫度，選擇合理的分縫分塊和構(gòu)造形式等。一水泥水化熱溫度1、選用低熱或中熱水泥如礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥或粉煤灰水泥配制混凝土。2、使用粗骨料：滲加粉煤灰等滲和料、或滲加減水劑，改善和易性，降低水灰比，控制塌落度，減少水泥用量，降低水化熱量。3、利用混凝土后期90天、180天強(qiáng)度，降低水泥用量。4、在根底內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，降低混凝土水化熱溫度。5、在厚大無(wú)筋或稀筋的厚大混凝土中，摻加20%以下的塊石吸熱，并節(jié)省混凝土。二降低混凝土澆灌入模溫度1、避開(kāi)熱天選擇較低溫季節(jié)澆筑混凝土：對(duì)現(xiàn)澆量不大的塊體，安排在下午3時(shí)

6、以后或夜間澆筑。2、夏季采用低溫水或冰水拌制混凝土，對(duì)骨料噴冷水霧或冷氣進(jìn)展預(yù)冷，或?qū)橇线M(jìn)展護(hù)蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置，運(yùn)輸工具加蓋防止日曬，降低混凝土拌和物溫度。3、摻加緩凝型減水劑。采取薄層澆灌，每層厚2030，減緩澆筑強(qiáng)度，利用澆筑面散熱。4、在根底內(nèi)設(shè)通風(fēng)和加強(qiáng)通風(fēng)加速熱量散發(fā)。三峽工程針對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)的混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)環(huán)節(jié)均采取了有力、有效的溫控措施。如對(duì)混凝土用量最大的原材料粗骨料采取兩次預(yù)冷，即在進(jìn)拌和樓前，在料倉(cāng)內(nèi)吹冷風(fēng)進(jìn)展一次風(fēng)冷；進(jìn)拌和樓后，又在貯罐內(nèi)進(jìn)展二次風(fēng)冷，使各級(jí)骨料平均溫度到達(dá)零下16。拌和時(shí)，加冷制水摻片冰拌和，用以控制混凝土的澆筑溫度。在壩體內(nèi)分布安裝冷卻水管，混凝土

7、澆筑后即開(kāi)場(chǎng)通冷卻水，用以控制壩體最高溫度，并使壩體提早到達(dá)穩(wěn)定溫度。三進(jìn)步混凝土極限拉伸強(qiáng)度1、選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土振搗，進(jìn)步混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減少收縮，保證施工質(zhì)量。2、采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除外表泌水，以進(jìn)步混凝土強(qiáng)度。3、在根底內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋，在根底突然變化、轉(zhuǎn)折部位，底板與墻轉(zhuǎn)折處、孔洞轉(zhuǎn)角及周邊部位，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中。4、在根底與墻、地坑等接縫部位，適當(dāng)增大配筋率，設(shè)暗梁，以減輕邊緣效應(yīng)，進(jìn)步抗拉伸強(qiáng)度，控制混凝土裂縫開(kāi)展。5、加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，進(jìn)步早期相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。四、防裂新技術(shù)近3

8、0年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與工程理論經(jīng)歷的積累，通過(guò)多種途徑，采取綜合性措施來(lái)解決大壩混凝土的抗裂問(wèn)題。其中氧化鎂新材料和g水泥混凝土筑壩新技術(shù)的出現(xiàn)，打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，提出了筑壩新理論和筑壩新技術(shù)。據(jù)此，既可實(shí)現(xiàn)快速施工又大大拓寬和完善了水工混凝土筑壩防裂技術(shù)。理論證明，g混凝土筑壩技術(shù)是大體積混凝土施工的革命，是國(guó)內(nèi)外筑壩技術(shù)的重大創(chuàng)新和打破。采用g混凝土筑壩防裂原理是：在后天內(nèi)中摻入適量的特制的輕燒g，利用g水化所釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，使混凝土產(chǎn)生自生體積膨脹，抵消其在溫降過(guò)程中的體積收縮；也就是利用其獨(dú)特的具有延遲性的、不可逆變形及長(zhǎng)期穩(wěn)定的微膨脹性能來(lái)補(bǔ)償大壩混凝土在溫降時(shí)的

9、體積收縮和溫度變形。更確切地說(shuō)，就是利用g混凝土的限制膨脹來(lái)補(bǔ)償混凝土的限制收縮，到達(dá)防裂目的。假設(shè)輔以其它適當(dāng)?shù)木C合性措施，可以取代傳統(tǒng)的溫控措施，如混凝土拱壩需分橫縫，柱狀、薄層、長(zhǎng)間歇澆筑，預(yù)埋冷卻水管冷卻，封縫灌漿等施工工藝，施行通倉(cāng)連續(xù)施工，大大加快了筑壩速度，從而實(shí)現(xiàn)了工程界長(zhǎng)期希望到達(dá)的快速施工的目的。其防裂理論的根本特征是：把傳統(tǒng)的通過(guò)預(yù)冷來(lái)降低和控制混凝土筑壩溫度的方法，改為調(diào)節(jié)后天控制大壩混凝土的體積變形，到達(dá)大壩防裂的目的。這項(xiàng)筑壩防裂新技術(shù)從1990年初開(kāi)場(chǎng)，已先后在我國(guó)大中型水利水電工程中得到成功應(yīng)用，其中包括常規(guī)混凝土和碾壓混凝土重力壩拱壩，碾壓混凝土壩周邊及上游防滲體、根底墊層墊座、根底深槽、填塘封洞、導(dǎo)流洞封堵、閘壩工程、廠壩連接及導(dǎo)流底孔、壓力鋼管外圍回填等不同工程