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大体积混凝土(水化热)施工技术措施

制定大体积混凝土施工技术方案或措施的主要目的在于防止混凝土圬工主体产生温差(温度收缩、膨胀)裂纹。施工技术措施的主要手段是控制混凝土的水化热量,以达到限制混凝土主体内部与混凝土表面、混凝土表面与外界环境温度差值。
(大体积混凝土裂缝的原因很多。其中由混凝土水化热造成温差裂缝是主要因素。混凝土浇筑之后,内部水化热温度迅速升高(浇筑的厚度越大、其内部水化热温升值越大)、膨胀,而表面温度升幅较小,使内部的膨胀受到表面的约束,形成表面受拉而内部受压的状态。当混凝土水化热温度下降后,其内部温度下降幅度要比表面降温幅度大的多,相应的内部冷却收缩比表面大的多,内部的收缩仍受到表面的约束。冷却收缩的拉应力超过了原来的压应力,使内部压应力变为拉应力,同样使表面由拉应力变为压应力。由于混凝土的抗拉强度很低,当混凝土出现的拉应力超过其抗拉强度(特别是早期抗拉强度很低)时,就会产生裂缝。这种裂缝早期多出现在表面上,晚期多出现在内部。当表面温度突变收缩时,也会产生收缩裂缝。)
根据混凝土热工计算可知,混凝土抵抗温差裂纹的限度不超过+25oC。因此,公路工程《桥涵施工技术规范》规定上述温差不宜超过+25oC。当上述温差超过+25oC时,混凝土就会产生明显的裂纹。在具体施工中一般控制在+20oC以内。
在总体施工方案部署时,大体积混凝土尽量安排在较低气温季节施工,以减少混凝土拌合物的热量,控制混凝土入模温度。大体积混凝土施工技术方案,在施工前必须编制实施性施工技术方案,必须进行混凝土热工计算。
大体混凝土控制水化热技术措施主要有:
1、分层多次浇筑,避开混凝土集中水化热量。当设计没有特殊要求时,可以将大体积混凝土水平分层多次浇筑成型。每一层浇筑厚度不宜超过2m,尽量控制在最薄程度。两层之间浇筑时间差应躲过混凝土产生水化热高峰时间,混凝土水化热产生的高峰时间一般在终凝以后3~5天,两层浇筑间隔时间应控制在7天。两层之间应在强度达到规范要求后进行凿毛,并设置抗剪力钢筋。
2、采用低水化热水泥,降低混凝土的水化热量。优先采用大坝水泥,次之采用矿渣水泥,不宜使用硅酸盐水泥和普通水泥。
3、减少水泥参量,降低混凝土水化热量。施工配合比优先使用中粗砂和较大粒径碎石。在结构没有特殊要求的条件下,可以掺加一些片石。片石参量不宜超过圬工总量的25%,片石石质强度应满足施工技术规范要求。
4、采用低温拌合水,以降低混凝土搅拌、入模温度,混凝土入模温度最好控制在+5~+15oC,不宜超过+20oC。其他拌合物应存储在阴凉环境下,避免阳光暴晒。在当地地下水水质检验满足混凝土施工要求时,可将地下水直接进行混凝土搅拌,已利用地下水的低温。当环境日平均气温较高时(一般超过+30oC),增加制冰机,拌合水掺加冰屑降温,以降低混凝土的入模温度。搅拌水掺冰屑数量、比例应通过热工计算确定。
5、混凝土拌合掺加缓凝剂,延长混凝土水化热集中放热峰值时间,以降低混凝土水化热最高温度。缓凝剂的掺量应通过试验确定,缓凝时间控制在最大值。根据施工情况,混凝土缓凝时间一般控制在6~10小时。
6、当环境气温较高时(一般在+30oC以上),混凝土圬工体内增设散热管道,通过注入循环水冷却混凝土。混凝土体内安设的散热管道,一般采用φ45~75mm普通钢管,钢管布置密度应通过热工计算确定。一般是上下多层布置,竖向间距不宜大于100cm,水平间距不宜大于150cm。冷却水采用水泵强制循环水。混凝土结构成型后,将冷却散热管注满水泥浆。
7、加强混凝土表面覆盖保温、洒水养护。减少混凝土表面散热量,缩小混凝土表面与外界环境温度的差值(不宜超过+20oC)
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