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2、混凝土浇水养护的时间:对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d;
对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d;
摘要:文章介绍了高性能混凝土的发展现状及其在交通工程中的应用,
关键词:高性能混凝土;施工;养护
Abstract: the article introduces the current situation of the development of the high performance concrete and the application in the traffic engineering,
Keywords: high performance concrete; The construction; maintenance
1引言
随着建筑事业的蓬勃发展和建筑技术的快速进步,混凝土在工程中获得了更加广泛的应用,但普通混凝土在耐久性方面已出现了许多问题,种种工程事故,使人们认识到在结构设计时,对使用材料的耐久性应像力学性质一样予以仔细考虑。城市建设、建筑工程、地下及水下工程、海洋开发与核能工程等,都需要大量混凝土,在许多特种结构中,对混凝土的性能提出更高的要求。进入20个世纪90年代以后,高效减水剂和超细矿物质掺合物的应用,使混凝土进入了高科技时代,能按材料科学的观点与方法,根据要求设计其性能,又有客观工程要求,因此,高性能混凝土(简称HPC)就自然而然地提出来了。
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。我国著名的混凝土科学家、中国工程院院士吴中伟教授对高性能混凝土的定义为:高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,是以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用的要求,对下列性能有重点地予以保证,即耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。
2HPC的特点
高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。
高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物应具有较高的流动性,混凝土在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。
高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特护工程的特殊部位,控制结构设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50~100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。
高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。
配制高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂,从而使混凝土具有综合的优异的技术特性,但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷:(1)自干燥引起的自收缩;(2)脆性。
概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限,降低工程造价。
3HPC在交通工程中的应用
3.1HPC在公路中的应用
高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度,为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境,高性能混凝土在公路应用中,其耐久性优点极为突出,一方面它可以提高路基施工质量,确保路基不下沉;另一方面需解决公路混凝土强度等级低,水泥用量少,从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性为主要指标,同时要具有高强、高早强、高施工性(高流动、高粘聚性、高可浇注性)等优异性能。其配制的基本思想是:通过对原材料进行选择,优化混凝土配比,掺入复合高效外加剂,同时掺入一些经过处理工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等,并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑,以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。但如果能从改变公路混凝土的施工工艺出发,不采用滑模摊铺施工,而采用高流态(接近自流平),坍落度达240-270mm的混凝土来施工,则该方法进一步丰富了公路高性能混凝土的内涵,其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。
3.2HPC在桥梁中的应用
高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造,包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性,具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能,早期强度高,韧性高和体积稳定性好,在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用,延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土,而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土,设计寿命100年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇,成为特殊的掺和材料,使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性,又易于施工,直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定,还能能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是:①跨径更长;②主梁间距更大;③构件更薄;④耐久性增强;⑤力学性能加强。
4影响HPC性能的因素及HPC需要养护的原因
4.1影响HPC性能的因素
4.1.1温度的影响
养护温度对普通混凝土和高性能混凝土的强度影响很大。高温加速了混凝土的水化过程。浇筑温度和养护温度越高,混凝土的极限强度越低,养护温度越高,混凝土早期强度越高。低温养护的混凝土具有相对均匀的微结构,特别是混凝土空隙的分布较均匀。虽然在较低温度养护不能获得较高的早期强度,但最终导致高的极限强度。控制养护期间混凝土的温度是重要的,特别是在炎热天气下。
4.1.2湿度的影响
Spears认为,当混凝土内部相对湿度RH小于80%时,水泥水化将停止。养护环境相对湿度越低,混凝土水份散失的速率越快。同普通混凝土相比,高性能混凝土拌合物泌水少,粘聚性大。泌水蒸发很快使高性能混凝土更易于产生塑性收缩裂缝,而且通常在混凝土初凝时就产生塑性收缩裂缝。
4.1.3养护时间的影响
养护时间对混凝土的长期性能有显著影响。对一给定的水灰比,混凝土强度随着龄期的增长而增加。从理论上说,水份迁移从毛细形为转为扩散以后,养护就可以停止。从毛细行为到扩散,混凝土中水份损失的转变时间取决于混凝土的配合比,环境条件和暴露面的面积与混凝土构件的体积比。
4.2HPC需要养护的原因
高性能混凝土与普通强度混凝土普通混凝土比有一个更低的水灰比,混凝土产生自干燥的倾向,为防止自干燥导致混凝土早期较大的收缩,应保证湿养供水或涂养护剂,甚至采用内养护。
高性能混凝土中一般都掺有矿物外加剂,有必要通过较长时间的湿养护,保证混凝土性能的正常发展。
为了缩短施工工期,加快模板周转,使用高强度等级,高早强水泥,易使混凝土养护不充分。
现代建筑结构的发展,超高层建筑结构和异型建筑结构很难保证充足的供水养护。当前,混凝土的养护机理需要研究.混凝土养护也需要管理和控制,就某建筑工程而言,很难确定混凝土养护是否到位,目前还没有标准可参考,而且现场养护技术也是混凝土迫切需要解决的施工技术难题。
5HPC的养护方法
高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14天。不能直接在新浇筑混凝土暴露的表面使用水。为了方便,将高性能混凝土的整个养护过程分为两个阶段,初期养护和湿养护。初期养护应在新拌高性能混凝土浇筑以后立即开始,湿养护在混凝土终凝后开始。
5.1常规养护
混凝土养护要注意湿度和温度两个方面。养护不不仅是浇水保湿,还要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时,应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异。采取保温和散热的综合措施,可以防止温降和温差过大。
混凝土的潮湿养护通常采用喷水或保水方法,或用湿砂土,湿麻袋覆盖。预制混凝土或寒冷天气中浇筑的混凝土通常用密封罩内送蒸汽的方法保持潮湿。在遮阳防晒条件下进行混凝土潮湿养护,往往比向混凝土外露面洒水养护还有效。密封薄膜养护(不透水塑料薄膜或养护剂形成的薄膜)在水源不足时是很好的保温养护手段,但应注意薄膜密封前混凝土表面必须处于饱水状态。
拆除模板或撤除保温防护后,如表面温度骤降,混凝土就可能会产生龟裂。只有当混凝土任何部位的温度都处于逐渐下降状态时,才能撤除防护。大体积混凝土不能降温过快,因为当混凝土内外存在温差时,表面骤冷的混凝土产生裂缝的可能性很大。 混凝土采用干热保温时,必须补充足够的水分。
5.2炎热环境下的养护
同普通混凝土相比,高性能混凝土具有较高的早期强度。但在后期,高性能混凝土强度的发展类似于普通混凝土。因此,用高的温度养护高性能混凝土并不理想。根据构件的尺寸,水泥含量,水胶比,环境条件,炎热条件下采取如下措施控制养护期混凝土的温度是必要的:
①降低混凝土的浇筑温度;②覆盖有很好隔热性能的材料;③混凝土宜在低温度时段的时候浇筑;④对新浇筑混凝土的暴露面进行覆盖。
5.3低温(负温)环境养护
低温下混凝土采用自然养护时宜使用不透明的塑料薄膜覆盖或喷洒养护液。
在负温条件下养护时,不得浇水,混凝土浇筑后,应立即用塑料薄膜及保温材料如稻草或者干草覆盖,进行保温,防止混凝土冻结。用以玻璃纤维、海绵橡胶、纤维素、矿棉、乙烯泡沫和聚氨脂泡沫材料制成的保温毯效果更佳。在寒冷气候条件下,需要额外的热量来保持10℃一15℃,这样有利养护的温度,可以采用加热线圈,便携式的循环加热器或蒸汽来提供所需的热量。
所有情况下,都应避免混凝土中水份的损失。
6 结语
高性能混凝土比普通混凝土难施工的多。配合比的选定、原材的控制都要有很高的要求。高性能混凝土养护比混凝土更加严格。如今我国HPC发展形势一片良好,但是要使HPC 在交通工程中推广使用还需一个认识和实践的过程,对HPC的养护也要进行更深入的研究和探讨。
参考文献:
[1] 廉慧珍,阎培渝.21世纪的混凝土及其面临的几个问题[J]. 建筑技术,1996,(1):14-16
关键词:混凝土浇筑;运输;处理;养护
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、混凝土的浇筑
混凝土浇筑的施工过程包括浇筑前的准备作业、浇筑时的运输及入仓铺料、平仓振捣等。
(一)浇筑前的准备作业
在浇筑前的准备作业中我们要注意以下两方面:
1、基础面的处理
我们在施工前。应结地基进行处理。对于砂砾地基,应清除杂物,整平建基面,再浇10―20cm低强度等级的混凝土作垫层,以防浆漏;对于土基,应先铺碎石,盖上湿沙,压实后,再浇混凝土;对于岩基,在爆破后,用人工清除表面松软岩石、棱角和反坡,并用高压水枪冲洗,若有油污,也必须冲洗干净,最后用高压风吹至岩面无积水,经质检合格才能开仓浇筑。
2、施工缝的处理
施工缝是浇筑块问临时的水平和垂直结合缝,也是新老混凝土的结合面。在新混凝土浇筑前,必须采用高压水枪或风沙枪将老混凝土表面含游离石灰的水泥膜清除,并使表层石子半露,形成有利于层问结合的麻面。表面上松动砂石和软弱混凝土层,同时还应加以凿毛,用水冲洗干净并充分湿润,一般不宜少于24h,残留在混凝土表面的积水应予清除。水平施工缝的处理应符合下列规定:
(1)在施工缝处继续浇筑混凝土时,已浇筑的混凝土抗压强度不应小于1.2N/mm2。混凝土达到1.2N/ram2的时间,可通过试验决定,同时,必须对施工缝进行必要的处理。
(2)注意施工缝位置附近回弯钢筋时,要做到钢筋周围的混凝土不受松动和损坏。钢筋上的油污、水泥砂浆及浮锈等杂物也应清除。
(3)在浇筑前,水平施工缝宜先铺上10―15cm厚的水泥砂浆一层,其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。
(4)从施工缝处开始继续浇筑时,要注意避免直接靠近缝边下料。另外,在混凝土浇筑过程中,应及时清理混凝土表面的泌水,因为混凝土表面泌水现象普遍存在,为保证浇筑质量,要及时清除泌水。泌水现象如果不及时清除,会严重影响混凝土质量。对纵缝表面可不凿毛,但应冲洗干净,以利灌浆。
(二)混凝土运输及入仓铺料
1、混凝土运输
混凝土运输要保证运输效率高、成本低,转动次数少,不易分离。混凝土运送至浇筑地点,如混凝土拌合物出现离析或分层现象,应对混凝土拌合物进行二次搅拌。混凝土运至浇筑地点时,应检测其稠度,所测稠度值应符合设计和施工要求。其允许偏差值应符合有关标准的规定。混凝土拌合物运至浇筑地点时的温度,最高不宜超过35℃;最低不宜低于5℃。
2、混凝土入仓铺料
在混凝土浇筑中,一般采用三种方式:平铺法、台阶法或者斜层浇筑法。无论采取哪种方法
浇筑,间隔的时间要尽可能地缩短,一般隋况下,在上一层浇筑初凝前就要做下一层的浇筑。这个时问问隔一定要控制严格,应该根据混凝土浇筑的初凝时间试验结果来确定。混凝土铺料层间间隔超过混凝土允许间隔时间,会出现冷缝,使层问的抗渗、搞剪和抗拉能力明显下降,影响工程质量。混凝土允许间隔时问的确定参考下表:
混凝土允许间隔时间(分钟)
混凝土浇筑
时气温(℃) 中热硅酸盐水
泥、硝酸盐水泥、普
通硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥、
矿渣硅酸盐水泥、火山灰质
硅酸盐水泥
21-30 90 120
11-20 135 180
5-10 195
按一般情况来看,整个施工工程量大,且需要浇筑的混凝土面积较大以及一次连续性的浇筑层厚度不大,而且浇筑能力不足时,可以采用台阶式连续浇筑法。目前为止,斜层连续浇筑的混凝土浇筑方式应用还是较为普遍的,它的优势是容易振捣,能够保证浇筑的质量,可以利用混凝土的层面散热,而且还可以防治并且降低大体积混凝土浇筑时的过陕升温。
(三)混凝土平仓振捣
入仓内成堆的混凝土料,按规定要求必须均匀铺平。平仓可用插入式振捣器插入料堆顶部振动,使混凝土液化后自行摊平,也可以用平仓振捣机进行平仓振捣。在振捣过程中应注意如下几点:
1、根据混凝土体积的大小选用功率合理的振动棒或平板振动器。
2、振捣时应进行梅花式振捣,两次振捣的间距应该在40cm左右,且如混凝土深度在40cm,插入下一层20cm。
3、振捣应在混凝土表面不泛浆、不冒泡、混凝土不再下沉时可停止振捣。振捣时遵守应快插慢拔的工艺。
二、混凝土的养护
《水工混凝土施工规范》(DL/T5144―2001)中规定:塑性混凝土应在浇筑完毕后6~18h内开始洒水养护,低塑陛混凝土宜在浇筑完毕后立即喷雾养护,并及早开始洒水养护;混凝土应连续养护,养护期内始终使混凝土表面保持湿润。养护时间不宜少于28天,有特殊要求的部位宜延长养护时间。
混凝土养护方法有三种:
1、洒水养护可适用于任何部位,有利于控制水流,可防止长流水对机电安装的影响。
2、覆盖养护是对已成型的结构物,用不同的材料进行覆盖。没有特殊要求的用麻袋、草包覆盖,混凝土表面有光洁要求的如立柱、防撞墙、现浇箱梁等用吸水性较好的土工布覆盖,定时洒水保证覆盖材料、混凝土表面潮湿,为混凝土提供一个良好的温度、湿度环境。
3、化学剂养护是指在混凝土表面形成不透水的薄膜,达到养护混凝土的目的。
混凝土养护要注意以下两方面:
1、高温干燥季节的养护。高温干燥季节混凝土水份容易损失,如不采取相应的措施,极易引起早凝、产生塑性裂缝、混凝土强度降低和耐久性能下降等。所以施工时一定要采取降温措施,如选择夜间浇筑避免阳光直射、及时调整混凝土配比等。同时必须注意的是要给混凝土模板降温,因为如果模板温度太高,混凝土浇筑后表面将很快失去水份,造成混凝土麻面起砂等病害。因此一定要定时洒水,保证混凝土表面一直处于湿润环境,切忌在养护初期造成混凝土表面时干时湿,因为处于时干时湿的混凝土强度很容易降低,而且容易产生干缩裂缝。所以在混凝土浇筑的7天内,要防止水份蒸发,保持混凝土表面的湿润。总之,这个季节混凝土养护的重点是保湿。
2、寒冷季节的养护。寒冷季节当气温低于5℃时混凝土早期养护不当,会造成混凝土受冻,混凝土受冻后,它的水化作用即停止,温度回升后,虽然可以继续进行,但混凝土表面已变酥,失去强度,甚至出现较大的裂缝。所以要特别加强混凝土的早期保温养护,在混凝土强度达到设计强度50%前不得受冻,保温养护从以下几方面进行:
(1)提高混凝土的拌制温度。首先可考虑对拌合水的加热处理,还可考虑对骨料进行加热,目的是保证初期水泥水化温度,提高混凝土早期强度。
(2)提高模板的保温性能。桥梁建设中使用的大部分是钢模板,导热性能好,温度容易散失,所以要在模板外面包裹草帘等保温材料或使用加厚模板、双层模板等措施,拆模后覆盖保温养护。
(3)采用蒸气养护。
关键词:后张法箱梁自动温控
中图分类号:TV331文献标识码: A
1概述
32m箱梁采用单箱单室斜腹板箱型截面,梁长32.6m,顶宽13.4m,底宽5.5m,梁高3.05m,每榀箱梁为327m3混凝土。由于大体积混凝土浇筑之后水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,易使表面出现裂缝,采取蒸汽养护,减小水泥水化热引起的混凝土内部温度非线性分布所产生的温度拉应力,以防有害裂缝产生。
2系统方案
联合专业厂家,开发箱梁蒸汽养护温度测控系统,该系统由计算机工作站、分布式远程通讯测控模块、数字温度传感器、蒸气阀门电动执行器而组成的一个高性能蒸汽养护控制系统,可方便设定工艺曲线。可单独或同时对各个台座上生产的桥梁进行温度检测、控制、记录、打印。允许各梁处于不同的蒸养阶段,通过计算机的键盘和鼠标的操作,技术人员可以根据不同产品所要求的工艺参数,改变静停时间,升温时间、恒温时间和恒温温度等参数。系统软件采用国内先进的组态软件进行二次开发而成,操作简单,动画显示,可方便设定理想温度工艺曲线,实时记录打印实际运行温度曲线,有实时温度超差报警等功能,可查阅历史温度记录数据并集中打印温度控制曲线。
2.1系统图
图1 自动温控养护系统图
2.2工作原理
⑴本系统温度工艺控制曲线如下图所示:
图2蒸养系统温度工艺控制曲线
图7中,T0――初始温度,设定为25℃
TJ――恒温温度,设定为45℃
t0――静停时间,设定为4h
t1-t0――升温时间,设定为4h
t2-t1――恒温时间16h
t3-t2――降温时间
曲线A为工艺给定温度控制曲线。
曲线B为初始温度T01时的温控曲线。
曲线C为初始温度T02时的温控曲线。
⑵温度控制原理
①若初始温度T02>T0时,则按曲线C进行控制。当0≤t<t0,即在静停阶段时,系统给出关阀信号。
当t0≤t<t1,即在升温阶段,系统以t=t0时的实际温度T0作为升温温度的起点,每隔一定时间计算一次给定温度。
当t1≤t<t2,即在恒温阶段,给定温度为恒温温度。
当t2≤t<t3,即在降温阶段,给定温度以小于10℃/h速率下降。直到降温时间则结束对该回路的温度控制。
②若初始温度为T01<T0时,在静停阶段则以T0为设定值,开启电磁阀,将温度升至T0。
2.3测温点的布置
环境温度:每孔梁视为5个部位,分为底部、中部、顶部、东侧、西侧; 其中,底部、顶部、东侧、西侧四个部位各纵向安装9个数字温度传感器(每隔4m一个),中部安装4个数字温度传感器(纵向8m一个),共40个温度传感器;温度传感器借助于养护罩支架和模型支架将其悬挂或固定在布置点上。
表层温度:在箱内底板顶层布置5个温度传感器,纵向每隔8m布置,借助PVC管插入混凝土表层5cm。
混凝土内部温度:在混凝土内部选择三个截面,安装3组温度传感器,分别是梁端、距梁端1/4位置和距梁端1/2位置,测量混凝土内部水化热的情况,每路安装7个数字温度传感器,每次试验使用21支传感器。
内部的温度传感器在混凝土箱型梁浇筑的过程中按照图5所示进行布置,将传感器固定在最接近的钢筋上,同时将电缆线连接并沿梁中钢筋的走向简单固定引出,在梁的端部将所有的电缆线捆扎并固定。
在现场分控箱内安装一个温度传感器用于测量蒸养棚外部的空气温度。
每次试验,全梁内外共安装67个温度传感器。
2.4蒸汽控制回路的布置
制梁台座的两侧,各布置3段蒸汽管道,共6路蒸汽管路,采用6个电动调节阀进行自动控制。
2.5 蒸养工艺制度
蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。考虑到箱梁试制时已进入冬季,蒸养时间按28h设计,梁体实际初始温度为10℃,程序设定初始温度为25℃。具体养护工艺制度:静停期间匀速升温2 h(不超过2℃/ h),再匀速升温2h至25℃,升温期间匀速升温 3h~5h至45℃,恒温45℃养护13h~15h,匀速降温4h~6h后转入标准养护。
①静停浇筑完2h以内;匀速升温,升温速度控制在2℃/h以下。
②静停浇筑完2h~4h升温,升温至25℃;
③升温浇筑完4h以后,升温速度控制在10℃/h以下。
④恒温恒温时蒸汽温度不宜超过45℃,梁体芯部混凝土温度不宜超过60℃,最大不得超过65℃。恒温养护时间根据拆模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等通过试验确定。
⑤降温试验室根据随梁养护混凝土试件强度结果,出具停汽通知单后开始降温。降温速度控制在10℃/h以下。针对梁体降温速度较慢的情况,拟采用通风、箱内喷淋等降温措施,喷淋水温与梁体温差不应超过15℃。撤除保温设施时,梁体表面温度与环境温度之差不得大于15℃。
3养护参数的初步确定
3.1升温时间计算
假设环境温度为t1=10℃,混凝土养生恒温温度为t0=45℃,升温速度不宜大于v1=10℃/h,根据相关规定,升温时间为T1=(t0-t1)/v1=(45-10)/10=3.5h,取4h。
3.2降温时间计算
拆模允许温度t2=t1+15=25℃,降温速度v2=10℃/h,根据相关规定,降温时间为T2=(t0-t2)/v2=(45-25)/10=2h,取降温时间为4h。
3.3恒温时间确定
恒温时间计算:28h-4h(静停)-4h(升温)-4h(降温)=16h
3.4锅炉选择
3.4.1一榀32m箱梁养生所需日热量Q计算
升温时间为4h,钢模起始温度因静停4h后与混凝土温度相同,根据《客运专线预应力混凝土预制梁技术条件》及《高性能混凝土技术条件》规定,灌筑时预制梁混凝土拌和物入模温度宜在5~30℃,模板温度宜在5~35℃钢模,现取偏低温度控制计算,取升温起始温度为10℃;公式:Q=m*c*t/h
⑴钢模需热量
Q1= m1*c1*t/h=(100+65+40)*1000*0.63*(45-10)/4=1130063 kJ/h
其中:m1----钢模(外模、内模、底模)总重
c1----钢板比热,查《建筑施工计算手册》P1001表17-20,c1=0.63 kJ/kg*h
t----温度变化值
h----升温时间
⑵混凝土升温需热量
Q2= m2*c2*t/h=327.62*2.5*1000*1.05*(45-12-15)/4=3870011kJ/h
其中:m2----混凝土总重
c2----混凝土比热,查《建筑施工计算手册》P1001表17-20,c1=1.05 kJ/kg*h
t-----温度变化值,因混凝土水化热的影响,计算在24h内因水化热而使混凝土温度升高的数值tc,t=60-tc-5
根据《建筑施工计算手册》P653公式11-15:tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ计算
其中:mc----每立方米混凝土水泥用量,取373kg/m3
Q----每千克水泥水化热量 ,取Q=461 J/kg
e----常数,取2.718
ρ----混凝土的质量密度,取2500kg/m3
m----与水泥品种比表面、浇筑时温度有关的经验系数,取0.2
t----龄期
故tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ=373*461*(1-e-(0.2*1))/(1.05*2500)
=12℃
⑶蒸养蓬罩内部采暖耗热量计算
《建筑施工计算手册》P1086公式18-31:Q3=3.6ΣF*K(Tn-Ta)w计算
其中: F----围护结构的表面积,按36*(5.5*2+16)+5.5*16*2计算
K----围护结构的传热系数,K=1/(Rn+Ra+R)=1/(0.144+0.043+1)=0.84
Td----室内计算温度,按45℃计算
Ta----室外计算温度,按10℃计算
w-----透风系数,按1.3计算
故:Q3=3.6*(36*(5.5*2+16)+5.5*16*2)*0.84*(45-10)*1.3=1579564kJ/h
Q=Q1+Q2+Q3=6579638kJ/h
3.4.2一榀32m梁养生蒸汽用量计算
《建筑施工计算手册》P1089公式18-33:W=Q/(I*H)
其中:I----在一定压力下蒸汽的含热量,根据制梁场台座及锅炉房布置,蒸汽输送距离为300m以内,故蒸汽压力取0.05N/mm2,故I=2644 kJ/kg
H----有效利用系数,一般为0.4~0.5,取0.45
故:W=Q/(I*H)=6579638/(2644*0.45)=5530kg/h=5.53t/h
选择两个3t锅炉能满足使用要求。
4自动温控工艺验证
长沙梁场32mZ-102号箱梁混凝土浇筑于2007年11月28日16:53结束,静停4h,于21:00开始送汽升温,程序设定了4h达到恒温45℃,到11月29日1:00接近恒温,升温及恒温曲线与理论曲线较吻合,下午17:00开始降温,环境温度控制如图3所示。
图3环境平均温度历史曲线
4.1混凝土水化热的发展规律
根据32mZ-102#箱梁混凝土水化热温度随时间变化的测试结果,水化热温度在混凝土浇筑完成后26~30h后达到最高,其中又以3号点(腹、顶板连接处,混凝土最厚位置)温度为最高,高峰时达到了64℃,如图4。
图41/2位置混凝土内部温度曲线
4.2混凝土的水化热下降规律
可大致分为两极端:第一阶段:11月30日早6时~12月1日10时,梁体降温约0.52~0.98℃/h,第二阶段:12月1日10时~12月3日7时,梁体降温速度缓慢,约0.21~0.35℃/h,温度下降曲线见图5。
图5 混凝土内部平均温度曲线
4.3自然状态下箱梁混凝土与环境的温差变化规律
根据32mZ-102#箱梁试验可以看出,经过28h后箱梁芯部温度为58℃,个别点达到了63℃,表面平均温度52℃,拆除两端蓬布后的环境温度为27℃,与表层环境温度的差值在15℃之外,因此,既要保证快速制梁的分工序时间目标实现,又要防止梁体由于温差过大而出现早期裂缝,是下一步需要研究解决的课题。
4.4恒温期间环境温度分布规律
恒温期间箱梁顶部环境温度相对较高,平均温度达到了48.5℃,梁体两侧温度较低,分别为43.9℃、43.1℃,此为蒸汽密度较低,相对集中在顶部的缘故,如何让环境温度各部分分布均匀,还需进一步作研究解决。
图6恒温期梁体各位置温度分布(2007年11月29日8:18)
4.5混凝土强度的上升发展
梁体混凝土浇筑过程中制作了混凝土检测试件,一部分随梁同条件养护,其中,底板试件放置于箱梁两侧,腹板试件放置于梁体内腔,顶板试件放置于顶板人行道板上,另一部分放置标准养护箱(按理论曲线设置温度)养护,经过不同时段的混凝土强度检测,经过28h养生后的混凝土强度与标准养护箱内的试件强度接近,能在40h内达到设计强度的80%,能满足快速预制研究大纲的目标要求,试块强度结果如表1,混凝土强度发展曲线如图7。
表1 试块强度记录表
时间
项次 11月29日 11月30日 备注
13:00 15:00 17:00 21:00 1:00 5:00 8:00
浇筑后
20h 浇筑后
22h 浇筑后
24h 浇筑后
28h 浇筑后
32h 浇筑后
36h 浇筑后
39h
箱内环境温度 (℃) 46.1 45.6 45.0 40.8 40.0 38.5 23.2 21:00-01:00升温 01:00-17:00恒温17:00-08:00降温
随梁
养护 试件
强度
(MPa) 顶板 29.2 29.1 29.9 38.9 43.7 39.1 41.8
腹板 36.1 38.6 40.4 43.7 43.9 47.5 50.8
底板 33.9 36.1 35.8 39.2 39.9 46.1 41.3
养护箱温度 (℃) 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0
养护箱
试件
强 度
(MPa) 顶板 30.9 32.8 34.7 35.9 36.8 37.8 43.9
腹板 35.7 33.5 39.9 40.4 41.9 41.8 49.1
底板 37.9 38.5 39.0 40.5 49.7 51.9 51.1
图7 混凝土试件强度发展曲线
5研究成果推广应用
5.1采用自动温控系统对箱梁进行蒸汽养护,可使箱梁各部位环境蒸汽分布均匀,达到最佳养护效果。采用大范围多点测量、控制供气的方法,可以实时、真实测量全梁内外的温度,,使用高温电缆,可以很方便地深入到全梁的各个部位,进行温度测量,安装非常容易、简单,运行可靠。实时记录保存温度历程曲线、全过程自动控制供气量。本系统具有安装简单、操控容易、界面友好、运行可靠的技术特点,特别适宜于各种对于温度控制要求严格的自控蒸养环境。
5.2 建立出一套比较完善的蒸养工艺制度,具体养护工艺制度:静停4h(本次试验为达到效果,在静停的时间内将环境温度上升到25℃,可认为是常温条件下静停),再匀速升温 4h至45℃,恒温45℃养护15h~17h,匀速降温3h~5h后转入标准养护。这套工艺制度缩短了梁体养护时间,从而加快了台座周转频率,28h结束养生并在40h内达到初张拉要求的混凝土强度。
6不足之处及下一步研究方向
6.1蒸汽养护自动控制系统可以很好地实现升温、恒温阶段工艺曲线与实际温度曲线的吻合,但在降温阶段由于混凝土自身的降温速度很慢,温控系统对于控制混凝土芯部及表面降温速率显得无能为力。延缓环境的降温时间,势必将延长整个蒸养时间,不利于缩短制梁台座循环周期。因此如何通过温控系统实现对混凝土芯部降温过程的控制是需进一步研究的课题。
6.2对蒸养混凝土的疲劳、徐变等长期性能进行测试,根据试验数据分析蒸养混凝土疲劳、徐变等性能特点。
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关键词:商品混凝土;混凝土浇筑;及时养护;建筑业;建筑施工 文献标识码:A
中图分类号:TU37 文章编号:1009-2374(2016)13-0118-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.057
混凝土浇筑后实体出现裂缝,在施工过程中这种弊病最为常见。商品混凝土要规避平常养护流程的多样弊病,注重辨析细微状态下的实体裂缝。浇筑后养护的各步骤,养护都应被看成侧重点。施工要侧重防控裂缝的弊病,缩减突发断裂的总体概率。妥善管理浇筑的质量,确保养护得到最佳的质量,这就为后续的建造流程增添了必备保障。从现有状态看,养护流程现状仍没能完善,存有若干漏洞。未来实践之中仍应不断完善,总结珍贵的养护经验。
1 养护的重要性
建造必备的混凝土(含商品类的混凝土)有着复杂的内在架构,施工及后续保养都有其侧重点。相比其他混凝土,商品混凝土也存在养护的隐患。混凝土若没能及时有效的养护将会出现裂缝,影响着后续的施工。由此可见,商品混凝土附带的裂缝应被有效消除,要采纳综合途径来防控这种裂缝。从建筑现状看,施工主体存有如下的认知偏差:商品混凝土经由搅拌站予以供应,施工之中发觉了某一弊病也应交由起初的搅拌站,施工单位不必负责。这种认知之下更易忽略细微情形的浇筑及养护隐患,带来了渗漏开裂。这就从本源上缩减了施工可获取的总体质量,埋藏后续的更多隐患。
最近几年,商品混凝土正被采纳并推广,这就提升了可选取的技术水准。然而,伴随着各类疑难日渐凸显,引发后续的过多投诉。混凝土存有质量弊病可归类为多样成因,但根本上没能随时有效地去养护。商品混凝土浇筑后及时有效的养护是混凝土质量的关键,应耐心着手去保养才可获取更为优良的混凝土质量。
2 浇筑后续的养护流程
2.1 适当拟定起初的养护时点
适当去调控初始的养护时点,设定最适宜的养护时段,这样才可防控缓慢状态下原材料的形变。有些混凝土并没能增添内在的减水剂,早期出现了较小状态下的形变及收缩。在这个时点若能及时去养护、适当喷洒必备的水体即可促进内在原材料的快速水化,从根本上增添实体强度。从现有规程来看,施工过程依循的指标含有各时段内的养护,在规程之中明晰浇筑后间隔半天即可开始养护。若添加了适宜比例的减水剂,那么经过6小时特有的初凝时段则可以去养护。若超越了6小时仍旧依循常规流程内进行洒水养护,错过了最优的控制时段,那么很难再去调控初始收缩带来的变形。
2.2 养护流程内的保湿
施工时段之内的养护保湿应被划归为重点,针对混凝土实体固有的表层应喷洒必备的水体,表层没失水之前则应增添预设的养护步骤。详细来看,保湿养护含有如下要点:真正去操作时,要衡量这一时段的天气变化、原材料表现出来的本性,在综合衡量的基础之上才能拟定最佳的洒水方案。喷水养护之初,若发现混凝土实体表层附带某些裂痕即可判别为失水的现状,此时还要接着去观察失水带来的深层缺陷。辨识了深层缺陷后,确保增设的养护是有成效的。
混凝土养护必经的时段内,要确认实体表层是潮湿的且不会凸显失水的状态。结构不可缺水或缓慢失水,这样才会和设定好的养护指标相吻合。现有养护流程常常没能慎重设定初始的养护时点,直至浇筑完毕以后的次日才予以洒水。这种养护并没能做好及时且充分,有些状态下反而扩展了裂缝,影响结构安全。
2.3 设定养护必备的周期
混凝土养护可分成多流程,可设定一周的湿养护,设定的时段密切关系着混凝土实体的质量。依照搜集获取的现有资料,相比于28天设定的养护时段,初始一周养护可增加超过70%的抗压强度。由此可见,可设定一周特有的湿养护时间,维持这一周之内混凝土不会失水。越是提早养护,混凝土失水速率越低。为了预防缺陷,要慎重使用最适宜的失水防控流程。经由三天的养护,混凝土将得到超出55%的抗压强度,前三日尤为侧重防控失水。这一时段若能确保养护,那么后续即可维持一周的湿润,获取优良的后续施工实效。
养护流程之中的首日尤为重要,若首日的混凝土缺失偏多的内在水分,后续将很难再去修补。实践之中发现:初始不去注重养护,次日才开始着手去洒水养护。这样一来,养护结束以后仍发现了较多裂缝,这种根源可被归纳为没能及时养护。这是由于混凝土于首日已经增添了内在的粗大孔隙且很难愈合。无论选用哪类流程,都确认初期混凝土不能失水。
2.4 后期的再次抹压
养护时段之内的二次抹压仍是必要的,振捣密实状态下要维持最适宜的平整度。在这时,抹平表层可借助于木质工具,这一流程被看成初始的抹平。经由抹平流程以后若没能及时着手去保养,那么初凝到来以前还应再去抹压,这种流程设定成二次的抹压。再次抹压侧重去消除凸显的表层缺陷,消除明晰的塑性裂痕。与此同时也增加了表层的致密程度,确保表层是密实的,在最大范畴内缩减了内在迁移的水分,减缓混凝土水分蒸发速率且混凝土更能抗裂。
一次及后续的二次抹压都不会影响混凝土的初凝。在较长时段内,若周边环境没能完全湿润,那么实体将会凸显失水,这也增加了缺陷。失水带来了更大的内在裂缝直至混凝土实体开裂。这是因为日益拓展的孔道变得更深,加深裂缝因而表现出开裂。没能及时养护、不够充分养护,这种状态之下唯有依托于后续的抹压才可缩减开裂,修补初始养护的弊病。二次抹压可选取手动的流程,但这种步骤耗费着较多劳动且欠缺了力度。与此同时,若裂缝已经延展较深,也无法去消除。对于此,可选取圆盘架构的抹光机来增添表层的致密性,消解表层缺陷。经由抹压之后就要予以保湿,这样规避了后续失掉更多的水分。早期确认最佳的水化状态,提高了混凝土的耐久性。
3 养护技术侧重点
筛选养护方案要依循现场的环境状态、湿度以及气温、浇筑的混凝土构架、原材料的更多特性。养护可选取蓄水的方案、覆盖以便于保湿、洒水及涂刷养护剂等必要的养护。寒冷冬季内可选蓄热性的养护。拟定的养护流程应被贯穿于总体的建造过程,可综合筛选多样的养护而非局限于偏窄的某些流程。为了确保实效,参照选出来的构架部分可设定最适宜的流程以便养护。具体来看,养护技术涵盖了如下侧重点:
3.1 筛选适宜的方式
针对暴露出来的混凝土表层要增设覆盖养护,浇筑以后就要及时添加这种养护。大体积混凝土可选取常态流程的洒水办法,但要审慎调控喷洒的总次数。夜晚不可中断喷洒,混凝土测定的内外温度应被调控得最合适,维持测定的梯度温差,全天养护都不可间断。冷却降温耗费着较高成本,若没能妥善去管控还会增添额外的更多耗费。冷却降温应能确认均匀,不可突然去降温。
针对墙体及柱体可设定喷淋来养护,条件准许时还可选购某类的喷涂剂以此来覆盖养护。柱体用作承重,外在包裹着塑料布。针对于剪力墙,可选涂刷养护。平面构架经由浇筑以后,可选成型状态下的薄膜以便覆盖。然而卫生间上覆楼板、楼顶布设的外在平面若要获取优良的抗渗状态则最好设定蓄水养护。现存施工常常忽略了底板必备的养护,浇筑结束后并没能及时养护。在外的实体表层应被均匀保养,不可漏掉某一部分。
3.2 确认起始点
养护应当及时,还要确保持续,若没能持续予以施工,后续养护趋向于形式而缺失了本质。现存规程中明确:可调配的养护制剂含有硅酸盐特性的水泥、矿渣调制成的水泥养护至少持续一周,可掺入混同的矿物、各类的外加剂。若原材料预设了超出C60特有的强度等级,那么要预设14天以上必备的养护时段。针对于首层柱体、底层的地下室、外在墙体都应能超过3天划定的养护时段。养护耗费的时段关乎设定好的混凝土配比、湿度及周边温度、外在风速及风力,可选蒸汽养护且随时测定升降状态下的混凝土温度。综合衡量多样的内外要素,这样设定的养护流程才会是及时的,不会延误设定的养护时间。
3.3 调控外在的温度
确认最佳的各时段温度,它整合了内外范畴的真实温度,含有测得的真实温差。若这一时段外在温度没能超出5℃,那么并不适宜选取洒水养护。现有施工现场平日的均温以此来调控并衡量,但这并不会便于随时调控。对此要采取当日测定出来的最低温度,把它设定成可参照的环境温度。若混凝土现有体积是较大的,则要尤为慎重调控外在温度,现场要注重辨析多样的关联要素。
4 结语
严格管控浇筑的流程以此来获取最佳的混凝土质量,依循设定好的工艺步骤予以操控,这样做在最大范畴内规避了开裂。在很多情形下,若起初没能尽早去保养,直至次日才着手去保养并蓄水将会增添板面附带的裂缝,影响建筑施工。可选取的养护流程含有多类,要依循真实情形的场地状态来养护,确认混凝土不会缺失水分。唯有尽早去养护才会规避潜在的裂缝干扰,经由设定的养护步骤来确保必备的浇筑质量。
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