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2、混凝土澆水養護的時間:對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7d;
對摻用緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土,不得少于14d;
摘要:文章介紹了高性能混凝土的發展現狀及其在交通工程中的應用,
關鍵詞:高性能混凝土;施工;養護
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
隨著建筑事業的蓬勃發展和建筑技術的快速進步,混凝土在工程中獲得了更加廣泛的應用,但普通混凝土在耐久性方面已出現了許多問題,種種工程事故,使人們認識到在結構設計時,對使用材料的耐久性應像力學性質一樣予以仔細考慮。城市建設、建筑工程、地下及水下工程、海洋開發與核能工程等,都需要大量混凝土,在許多特種結構中,對混凝土的性能提出更高的要求。進入20個世紀90年代以后,高效減水劑和超細礦物質摻合物的應用,使混凝土進入了高科技時代,能按材料科學的觀點與方法,根據要求設計其性能,又有客觀工程要求,因此,高性能混凝土(簡稱HPC)就自然而然地提出來了。
高性能混凝土是一種新型高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。我國著名的混凝土科學家、中國工程院院士吳中偉教授對高性能混凝土的定義為:高性能混凝土是一種新型的高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土,是以耐久性作為設計的主要指標,針對不同用的要求,對下列性能有重點地予以保證,即耐久性、施工性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性。為此,高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比,選用優質原材料,且必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。
2HPC的特點
高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力,但不一定具有高強度,中、低強度亦可。
高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物應具有較高的流動性,混凝土在成型過程中不分層、不離析,易充滿模型;泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。
高性能混凝土的使用壽命長,對于一些特護工程的特殊部位,控制結構設計的不是混凝土的強度,而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作50~100年以上,是高性能混凝土應用的主要目的。
高性能混凝土具有較高的體積穩定性,即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱,硬化后期具有較小的收縮變形。
配制高性能混凝土的特點是低水膠比并摻有足夠數量的礦物細摻合料和高效減水劑,從而使混凝土具有綜合的優異的技術特性,但由此也產生了兩個值得重視的性能缺陷:(1)自干燥引起的自收縮;(2)脆性。
概括起來說,高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土,能最大限度地延長混凝土結構的使用年限,降低工程造價。
3HPC在交通工程中的應用
3.1HPC在公路中的應用
高性能混凝土具有高施工性、高體積穩定性、高耐久性及足夠的力學強度,為此它能相對長時間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環境,高性能混凝土在公路應用中,其耐久性優點極為突出,一方面它可以提高路基施工質量,確保路基不下沉;另一方面需解決公路混凝土強度等級低,水泥用量少,從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性為主要指標,同時要具有高強、高早強、高施工性(高流動、高粘聚性、高可澆注性)等優異性能。其配制的基本思想是:通過對原材料進行選擇,優化混凝土配比,摻入復合高效外加劑,同時摻入一些經過處理工業廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等,并從混凝土拌和物的流動性、施工工藝方面考慮,以獲得高流態、低離析、質量均勻的高強混凝土。同時其耐久性要大大好于普通混凝土。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發,不采用滑模攤鋪施工,而采用高流態(接近自流平),坍落度達240-270mm的混凝土來施工,則該方法進一步豐富了公路高性能混凝土的內涵,其帶來的經濟效益和社會效益將是不可估量的。
3.2HPC在橋梁中的應用
高性能混凝土廣泛用于很多離岸結構物和長大跨橋梁的建造,包括長大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應用性,具有易于澆注、搗實而不離析、高超的、能長期保持的力學性能,早期強度高,韌性高和體積穩定性好,在惡劣的使用條件下壽命長、高強度、高流動性與優異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應用,延長橋梁的使用年限和獲得更好的經濟效益。人們所關注的是高性能混凝土,而不僅僅是高強度混凝土。耐久性、養護的難易程度以及建設的經濟性已成為工程建設的目標。當前國內應用較好的如上海東海大橋用的混凝土,設計壽命100年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇,成為特殊的摻和材料,使海工混凝土既有高強度、耐久性、抗腐蝕等特性,又易于施工,直接節約材料成本2000萬元。不僅效果穩定,還能能提前感知混凝土的過度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應用的優點是:①跨徑更長;②主梁間距更大;③構件更薄;④耐久性增強;⑤力學性能加強。
4影響HPC性能的因素及HPC需要養護的原因
4.1影響HPC性能的因素
4.1.1溫度的影響
養護溫度對普通混凝土和高性能混凝土的強度影響很大。高溫加速了混凝土的水化過程。澆筑溫度和養護溫度越高,混凝土的極限強度越低,養護溫度越高,混凝土早期強度越高。低溫養護的混凝土具有相對均勻的微結構,特別是混凝土空隙的分布較均勻。雖然在較低溫度養護不能獲得較高的早期強度,但最終導致高的極限強度。控制養護期間混凝土的溫度是重要的,特別是在炎熱天氣下。
4.1.2濕度的影響
Spears認為,當混凝土內部相對濕度RH小于80%時,水泥水化將停止。養護環境相對濕度越低,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。泌水蒸發很快使高性能混凝土更易于產生塑性收縮裂縫,而且通常在混凝土初凝時就產生塑性收縮裂縫。
4.1.3養護時間的影響
養護時間對混凝土的長期性能有顯著影響。對一給定的水灰比,混凝土強度隨著齡期的增長而增加。從理論上說,水份遷移從毛細形為轉為擴散以后,養護就可以停止。從毛細行為到擴散,混凝土中水份損失的轉變時間取決于混凝土的配合比,環境條件和暴露面的面積與混凝土構件的體積比。
4.2HPC需要養護的原因
高性能混凝土與普通強度混凝土普通混凝土比有一個更低的水灰比,混凝土產生自干燥的傾向,為防止自干燥導致混凝土早期較大的收縮,應保證濕養供水或涂養護劑,甚至采用內養護。
高性能混凝土中一般都摻有礦物外加劑,有必要通過較長時間的濕養護,保證混凝土性能的正常發展。
為了縮短施工工期,加快模板周轉,使用高強度等級,高早強水泥,易使混凝土養護不充分。
現代建筑結構的發展,超高層建筑結構和異型建筑結構很難保證充足的供水養護。當前,混凝土的養護機理需要研究.混凝土養護也需要管理和控制,就某建筑工程而言,很難確定混凝土養護是否到位,目前還沒有標準可參考,而且現場養護技術也是混凝土迫切需要解決的施工技術難題。
5HPC的養護方法
高性能混凝土早期強度增長較快,一般3天達到設計強度的60%,7天達到設計強度的80%,因而,混凝土早期養護特別重要。通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養護為主,澆水養護為輔,使混凝土表面保持濕潤。養護時間不少于14天。不能直接在新澆筑混凝土暴露的表面使用水。為了方便,將高性能混凝土的整個養護過程分為兩個階段,初期養護和濕養護。初期養護應在新拌高性能混凝土澆筑以后立即開始,濕養護在混凝土終凝后開始。
5.1常規養護
混凝土養護要注意濕度和溫度兩個方面。養護不不僅是澆水保濕,還要注意控制混凝土的溫度變化。在濕養護的同時,應該保證混凝土表面溫度與內部溫度和所接觸的大氣溫度之間不出現過大的差異。采取保溫和散熱的綜合措施,可以防止溫降和溫差過大。
混凝土的潮濕養護通常采用噴水或保水方法,或用濕砂土,濕麻袋覆蓋。預制混凝土或寒冷天氣中澆筑的混凝土通常用密封罩內送蒸汽的方法保持潮濕。在遮陽防曬條件下進行混凝土潮濕養護,往往比向混凝土外露面灑水養護還有效。密封薄膜養護(不透水塑料薄膜或養護劑形成的薄膜)在水源不足時是很好的保溫養護手段,但應注意薄膜密封前混凝土表面必須處于飽水狀態。
拆除模板或撤除保溫防護后,如表面溫度驟降,混凝土就可能會產生龜裂。只有當混凝土任何部位的溫度都處于逐漸下降狀態時,才能撤除防護。大體積混凝土不能降溫過快,因為當混凝土內外存在溫差時,表面驟冷的混凝土產生裂縫的可能性很大。 混凝土采用干熱保溫時,必須補充足夠的水分。
5.2炎熱環境下的養護
同普通混凝土相比,高性能混凝土具有較高的早期強度。但在后期,高性能混凝土強度的發展類似于普通混凝土。因此,用高的溫度養護高性能混凝土并不理想。根據構件的尺寸,水泥含量,水膠比,環境條件,炎熱條件下采取如下措施控制養護期混凝土的溫度是必要的:
①降低混凝土的澆筑溫度;②覆蓋有很好隔熱性能的材料;③混凝土宜在低溫度時段的時候澆筑;④對新澆筑混凝土的暴露面進行覆蓋。
5.3低溫(負溫)環境養護
低溫下混凝土采用自然養護時宜使用不透明的塑料薄膜覆蓋或噴灑養護液。
在負溫條件下養護時,不得澆水,混凝土澆筑后,應立即用塑料薄膜及保溫材料如稻草或者干草覆蓋,進行保溫,防止混凝土凍結。用以玻璃纖維、海綿橡膠、纖維素、礦棉、乙烯泡沫和聚氨脂泡沫材料制成的保溫毯效果更佳。在寒冷氣候條件下,需要額外的熱量來保持10℃一15℃,這樣有利養護的溫度,可以采用加熱線圈,便攜式的循環加熱器或蒸汽來提供所需的熱量。
所有情況下,都應避免混凝土中水份的損失。
6 結語
高性能混凝土比普通混凝土難施工的多。配合比的選定、原材的控制都要有很高的要求。高性能混凝土養護比混凝土更加嚴格。如今我國HPC發展形勢一片良好,但是要使HPC 在交通工程中推廣使用還需一個認識和實踐的過程,對HPC的養護也要進行更深入的研究和探討。
參考文獻:
[1] 廉慧珍,閻培渝.21世紀的混凝土及其面臨的幾個問題[J]. 建筑技術,1996,(1):14-16
關鍵詞:混凝土澆筑;運輸;處理;養護
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
一、混凝土的澆筑
混凝土澆筑的施工過程包括澆筑前的準備作業、澆筑時的運輸及入倉鋪料、平倉振搗等。
(一)澆筑前的準備作業
在澆筑前的準備作業中我們要注意以下兩方面:
1、基礎面的處理
我們在施工前。應結地基進行處理。對于砂礫地基,應清除雜物,整平建基面,再澆10―20cm低強度等級的混凝土作墊層,以防漿漏;對于土基,應先鋪碎石,蓋上濕沙,壓實后,再澆混凝土;對于巖基,在爆破后,用人工清除表面松軟巖石、棱角和反坡,并用高壓水槍沖洗,若有油污,也必須沖洗干凈,最后用高壓風吹至巖面無積水,經質檢合格才能開倉澆筑。
2、施工縫的處理
施工縫是澆筑塊問臨時的水平和垂直結合縫,也是新老混凝土的結合面。在新混凝土澆筑前,必須采用高壓水槍或風沙槍將老混凝土表面含游離石灰的水泥膜清除,并使表層石子半露,形成有利于層問結合的麻面。表面上松動砂石和軟弱混凝土層,同時還應加以鑿毛,用水沖洗干凈并充分濕潤,一般不宜少于24h,殘留在混凝土表面的積水應予清除。水平施工縫的處理應符合下列規定:
(1)在施工縫處繼續澆筑混凝土時,已澆筑的混凝土抗壓強度不應小于1.2N/mm2。混凝土達到1.2N/ram2的時間,可通過試驗決定,同時,必須對施工縫進行必要的處理。
(2)注意施工縫位置附近回彎鋼筋時,要做到鋼筋周圍的混凝土不受松動和損壞。鋼筋上的油污、水泥砂漿及浮銹等雜物也應清除。
(3)在澆筑前,水平施工縫宜先鋪上10―15cm厚的水泥砂漿一層,其配合比與混凝土內的砂漿成分相同。
(4)從施工縫處開始繼續澆筑時,要注意避免直接靠近縫邊下料。另外,在混凝土澆筑過程中,應及時清理混凝土表面的泌水,因為混凝土表面泌水現象普遍存在,為保證澆筑質量,要及時清除泌水。泌水現象如果不及時清除,會嚴重影響混凝土質量。對縱縫表面可不鑿毛,但應沖洗干凈,以利灌漿。
(二)混凝土運輸及入倉鋪料
1、混凝土運輸
混凝土運輸要保證運輸效率高、成本低,轉動次數少,不易分離。混凝土運送至澆筑地點,如混凝土拌合物出現離析或分層現象,應對混凝土拌合物進行二次攪拌。混凝土運至澆筑地點時,應檢測其稠度,所測稠度值應符合設計和施工要求。其允許偏差值應符合有關標準的規定。混凝土拌合物運至澆筑地點時的溫度,最高不宜超過35℃;最低不宜低于5℃。
2、混凝土入倉鋪料
在混凝土澆筑中,一般采用三種方式:平鋪法、臺階法或者斜層澆筑法。無論采取哪種方法
澆筑,間隔的時間要盡可能地縮短,一般隋況下,在上一層澆筑初凝前就要做下一層的澆筑。這個時問問隔一定要控制嚴格,應該根據混凝土澆筑的初凝時間試驗結果來確定。混凝土鋪料層間間隔超過混凝土允許間隔時間,會出現冷縫,使層問的抗滲、搞剪和抗拉能力明顯下降,影響工程質量。混凝土允許間隔時問的確定參考下表:
混凝土允許間隔時間(分鐘)
混凝土澆筑
時氣溫(℃) 中熱硅酸鹽水
泥、硝酸鹽水泥、普
通硅酸鹽水泥 低熱礦渣硅酸鹽水泥、
礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質
硅酸鹽水泥
21-30 90 120
11-20 135 180
5-10 195
按一般情況來看,整個施工工程量大,且需要澆筑的混凝土面積較大以及一次連續性的澆筑層厚度不大,而且澆筑能力不足時,可以采用臺階式連續澆筑法。目前為止,斜層連續澆筑的混凝土澆筑方式應用還是較為普遍的,它的優勢是容易振搗,能夠保證澆筑的質量,可以利用混凝土的層面散熱,而且還可以防治并且降低大體積混凝土澆筑時的過陜升溫。
(三)混凝土平倉振搗
入倉內成堆的混凝土料,按規定要求必須均勻鋪平。平倉可用插入式振搗器插入料堆頂部振動,使混凝土液化后自行攤平,也可以用平倉振搗機進行平倉振搗。在振搗過程中應注意如下幾點:
1、根據混凝土體積的大小選用功率合理的振動棒或平板振動器。
2、振搗時應進行梅花式振搗,兩次振搗的間距應該在40cm左右,且如混凝土深度在40cm,插入下一層20cm。
3、振搗應在混凝土表面不泛漿、不冒泡、混凝土不再下沉時可停止振搗。振搗時遵守應快插慢拔的工藝。
二、混凝土的養護
《水工混凝土施工規范》(DL/T5144―2001)中規定:塑性混凝土應在澆筑完畢后6~18h內開始灑水養護,低塑陛混凝土宜在澆筑完畢后立即噴霧養護,并及早開始灑水養護;混凝土應連續養護,養護期內始終使混凝土表面保持濕潤。養護時間不宜少于28天,有特殊要求的部位宜延長養護時間。
混凝土養護方法有三種:
1、灑水養護可適用于任何部位,有利于控制水流,可防止長流水對機電安裝的影響。
2、覆蓋養護是對已成型的結構物,用不同的材料進行覆蓋。沒有特殊要求的用麻袋、草包覆蓋,混凝土表面有光潔要求的如立柱、防撞墻、現澆箱梁等用吸水性較好的土工布覆蓋,定時灑水保證覆蓋材料、混凝土表面潮濕,為混凝土提供一個良好的溫度、濕度環境。
3、化學劑養護是指在混凝土表面形成不透水的薄膜,達到養護混凝土的目的。
混凝土養護要注意以下兩方面:
1、高溫干燥季節的養護。高溫干燥季節混凝土水份容易損失,如不采取相應的措施,極易引起早凝、產生塑性裂縫、混凝土強度降低和耐久性能下降等。所以施工時一定要采取降溫措施,如選擇夜間澆筑避免陽光直射、及時調整混凝土配比等。同時必須注意的是要給混凝土模板降溫,因為如果模板溫度太高,混凝土澆筑后表面將很快失去水份,造成混凝土麻面起砂等病害。因此一定要定時灑水,保證混凝土表面一直處于濕潤環境,切忌在養護初期造成混凝土表面時干時濕,因為處于時干時濕的混凝土強度很容易降低,而且容易產生干縮裂縫。所以在混凝土澆筑的7天內,要防止水份蒸發,保持混凝土表面的濕潤。總之,這個季節混凝土養護的重點是保濕。
2、寒冷季節的養護。寒冷季節當氣溫低于5℃時混凝土早期養護不當,會造成混凝土受凍,混凝土受凍后,它的水化作用即停止,溫度回升后,雖然可以繼續進行,但混凝土表面已變酥,失去強度,甚至出現較大的裂縫。所以要特別加強混凝土的早期保溫養護,在混凝土強度達到設計強度50%前不得受凍,保溫養護從以下幾方面進行:
(1)提高混凝土的拌制溫度。首先可考慮對拌合水的加熱處理,還可考慮對骨料進行加熱,目的是保證初期水泥水化溫度,提高混凝土早期強度。
(2)提高模板的保溫性能。橋梁建設中使用的大部分是鋼模板,導熱性能好,溫度容易散失,所以要在模板外面包裹草簾等保溫材料或使用加厚模板、雙層模板等措施,拆模后覆蓋保溫養護。
(3)采用蒸氣養護。
關鍵詞:后張法箱梁自動溫控
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
1概述
32m箱梁采用單箱單室斜腹板箱型截面,梁長32.6m,頂寬13.4m,底寬5.5m,梁高3.05m,每榀箱梁為327m3混凝土。由于大體積混凝土澆筑之后水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,易使表面出現裂縫,采取蒸汽養護,減小水泥水化熱引起的混凝土內部溫度非線性分布所產生的溫度拉應力,以防有害裂縫產生。
2系統方案
聯合專業廠家,開發箱梁蒸汽養護溫度測控系統,該系統由計算機工作站、分布式遠程通訊測控模塊、數字溫度傳感器、蒸氣閥門電動執行器而組成的一個高性能蒸汽養護控制系統,可方便設定工藝曲線。可單獨或同時對各個臺座上生產的橋梁進行溫度檢測、控制、記錄、打印。允許各梁處于不同的蒸養階段,通過計算機的鍵盤和鼠標的操作,技術人員可以根據不同產品所要求的工藝參數,改變靜停時間,升溫時間、恒溫時間和恒溫溫度等參數。系統軟件采用國內先進的組態軟件進行二次開發而成,操作簡單,動畫顯示,可方便設定理想溫度工藝曲線,實時記錄打印實際運行溫度曲線,有實時溫度超差報警等功能,可查閱歷史溫度記錄數據并集中打印溫度控制曲線。
2.1系統圖
圖1 自動溫控養護系統圖
2.2工作原理
⑴本系統溫度工藝控制曲線如下圖所示:
圖2蒸養系統溫度工藝控制曲線
圖7中,T0――初始溫度,設定為25℃
TJ――恒溫溫度,設定為45℃
t0――靜停時間,設定為4h
t1-t0――升溫時間,設定為4h
t2-t1――恒溫時間16h
t3-t2――降溫時間
曲線A為工藝給定溫度控制曲線。
曲線B為初始溫度T01時的溫控曲線。
曲線C為初始溫度T02時的溫控曲線。
⑵溫度控制原理
①若初始溫度T02>T0時,則按曲線C進行控制。當0≤t<t0,即在靜停階段時,系統給出關閥信號。
當t0≤t<t1,即在升溫階段,系統以t=t0時的實際溫度T0作為升溫溫度的起點,每隔一定時間計算一次給定溫度。
當t1≤t<t2,即在恒溫階段,給定溫度為恒溫溫度。
當t2≤t<t3,即在降溫階段,給定溫度以小于10℃/h速率下降。直到降溫時間則結束對該回路的溫度控制。
②若初始溫度為T01<T0時,在靜停階段則以T0為設定值,開啟電磁閥,將溫度升至T0。
2.3測溫點的布置
環境溫度:每孔梁視為5個部位,分為底部、中部、頂部、東側、西側; 其中,底部、頂部、東側、西側四個部位各縱向安裝9個數字溫度傳感器(每隔4m一個),中部安裝4個數字溫度傳感器(縱向8m一個),共40個溫度傳感器;溫度傳感器借助于養護罩支架和模型支架將其懸掛或固定在布置點上。
表層溫度:在箱內底板頂層布置5個溫度傳感器,縱向每隔8m布置,借助PVC管插入混凝土表層5cm。
混凝土內部溫度:在混凝土內部選擇三個截面,安裝3組溫度傳感器,分別是梁端、距梁端1/4位置和距梁端1/2位置,測量混凝土內部水化熱的情況,每路安裝7個數字溫度傳感器,每次試驗使用21支傳感器。
內部的溫度傳感器在混凝土箱型梁澆筑的過程中按照圖5所示進行布置,將傳感器固定在最接近的鋼筋上,同時將電纜線連接并沿梁中鋼筋的走向簡單固定引出,在梁的端部將所有的電纜線捆扎并固定。
在現場分控箱內安裝一個溫度傳感器用于測量蒸養棚外部的空氣溫度。
每次試驗,全梁內外共安裝67個溫度傳感器。
2.4蒸汽控制回路的布置
制梁臺座的兩側,各布置3段蒸汽管道,共6路蒸汽管路,采用6個電動調節閥進行自動控制。
2.5 蒸養工藝制度
蒸汽養護分為靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。考慮到箱梁試制時已進入冬季,蒸養時間按28h設計,梁體實際初始溫度為10℃,程序設定初始溫度為25℃。具體養護工藝制度:靜停期間勻速升溫2 h(不超過2℃/ h),再勻速升溫2h至25℃,升溫期間勻速升溫 3h~5h至45℃,恒溫45℃養護13h~15h,勻速降溫4h~6h后轉入標準養護。
①靜停澆筑完2h以內;勻速升溫,升溫速度控制在2℃/h以下。
②靜停澆筑完2h~4h升溫,升溫至25℃;
③升溫澆筑完4h以后,升溫速度控制在10℃/h以下。
④恒溫恒溫時蒸汽溫度不宜超過45℃,梁體芯部混凝土溫度不宜超過60℃,最大不得超過65℃。恒溫養護時間根據拆模強度要求、混凝土配合比情況以及環境條件等通過試驗確定。
⑤降溫試驗室根據隨梁養護混凝土試件強度結果,出具停汽通知單后開始降溫。降溫速度控制在10℃/h以下。針對梁體降溫速度較慢的情況,擬采用通風、箱內噴淋等降溫措施,噴淋水溫與梁體溫差不應超過15℃。撤除保溫設施時,梁體表面溫度與環境溫度之差不得大于15℃。
3養護參數的初步確定
3.1升溫時間計算
假設環境溫度為t1=10℃,混凝土養生恒溫溫度為t0=45℃,升溫速度不宜大于v1=10℃/h,根據相關規定,升溫時間為T1=(t0-t1)/v1=(45-10)/10=3.5h,取4h。
3.2降溫時間計算
拆模允許溫度t2=t1+15=25℃,降溫速度v2=10℃/h,根據相關規定,降溫時間為T2=(t0-t2)/v2=(45-25)/10=2h,取降溫時間為4h。
3.3恒溫時間確定
恒溫時間計算:28h-4h(靜停)-4h(升溫)-4h(降溫)=16h
3.4鍋爐選擇
3.4.1一榀32m箱梁養生所需日熱量Q計算
升溫時間為4h,鋼模起始溫度因靜停4h后與混凝土溫度相同,根據《客運專線預應力混凝土預制梁技術條件》及《高性能混凝土技術條件》規定,灌筑時預制梁混凝土拌和物入模溫度宜在5~30℃,模板溫度宜在5~35℃鋼模,現取偏低溫度控制計算,取升溫起始溫度為10℃;公式:Q=m*c*t/h
⑴鋼模需熱量
Q1= m1*c1*t/h=(100+65+40)*1000*0.63*(45-10)/4=1130063 kJ/h
其中:m1----鋼模(外模、內模、底模)總重
c1----鋼板比熱,查《建筑施工計算手冊》P1001表17-20,c1=0.63 kJ/kg*h
t----溫度變化值
h----升溫時間
⑵混凝土升溫需熱量
Q2= m2*c2*t/h=327.62*2.5*1000*1.05*(45-12-15)/4=3870011kJ/h
其中:m2----混凝土總重
c2----混凝土比熱,查《建筑施工計算手冊》P1001表17-20,c1=1.05 kJ/kg*h
t-----溫度變化值,因混凝土水化熱的影響,計算在24h內因水化熱而使混凝土溫度升高的數值tc,t=60-tc-5
根據《建筑施工計算手冊》P653公式11-15:tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ計算
其中:mc----每立方米混凝土水泥用量,取373kg/m3
Q----每千克水泥水化熱量 ,取Q=461 J/kg
e----常數,取2.718
ρ----混凝土的質量密度,取2500kg/m3
m----與水泥品種比表面、澆筑時溫度有關的經驗系數,取0.2
t----齡期
故tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ=373*461*(1-e-(0.2*1))/(1.05*2500)
=12℃
⑶蒸養蓬罩內部采暖耗熱量計算
《建筑施工計算手冊》P1086公式18-31:Q3=3.6ΣF*K(Tn-Ta)w計算
其中: F----圍護結構的表面積,按36*(5.5*2+16)+5.5*16*2計算
K----圍護結構的傳熱系數,K=1/(Rn+Ra+R)=1/(0.144+0.043+1)=0.84
Td----室內計算溫度,按45℃計算
Ta----室外計算溫度,按10℃計算
w-----透風系數,按1.3計算
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梁養生蒸汽用量計算
《建筑施工計算手冊》P1089公式18-33:W=Q/(I*H)
其中:I----在一定壓力下蒸汽的含熱量,根據制梁場臺座及鍋爐房布置,蒸汽輸送距離為300m以內,故蒸汽壓力取0.05N/mm2,故I=2644 kJ/kg
H----有效利用系數,一般為0.4~0.5,取0.45
故:W=Q/(I*H)=6579638/(2644*0.45)=5530kg/h=5.53t/h
選擇兩個3t鍋爐能滿足使用要求。
4自動溫控工藝驗證
長沙梁場32mZ-102號箱梁混凝土澆筑于2007年11月28日16:53結束,靜停4h,于21:00開始送汽升溫,程序設定了4h達到恒溫45℃,到11月29日1:00接近恒溫,升溫及恒溫曲線與理論曲線較吻合,下午17:00開始降溫,環境溫度控制如圖3所示。
圖3環境平均溫度歷史曲線
4.1混凝土水化熱的發展規律
根據32mZ-102#箱梁混凝土水化熱溫度隨時間變化的測試結果,水化熱溫度在混凝土澆筑完成后26~30h后達到最高,其中又以3號點(腹、頂板連接處,混凝土最厚位置)溫度為最高,高峰時達到了64℃,如圖4。
圖41/2位置混凝土內部溫度曲線
4.2混凝土的水化熱下降規律
可大致分為兩極端:第一階段:11月30日早6時~12月1日10時,梁體降溫約0.52~0.98℃/h,第二階段:12月1日10時~12月3日7時,梁體降溫速度緩慢,約0.21~0.35℃/h,溫度下降曲線見圖5。
圖5 混凝土內部平均溫度曲線
4.3自然狀態下箱梁混凝土與環境的溫差變化規律
根據32mZ-102#箱梁試驗可以看出,經過28h后箱梁芯部溫度為58℃,個別點達到了63℃,表面平均溫度52℃,拆除兩端蓬布后的環境溫度為27℃,與表層環境溫度的差值在15℃之外,因此,既要保證快速制梁的分工序時間目標實現,又要防止梁體由于溫差過大而出現早期裂縫,是下一步需要研究解決的課題。
4.4恒溫期間環境溫度分布規律
恒溫期間箱梁頂部環境溫度相對較高,平均溫度達到了48.5℃,梁體兩側溫度較低,分別為43.9℃、43.1℃,此為蒸汽密度較低,相對集中在頂部的緣故,如何讓環境溫度各部分分布均勻,還需進一步作研究解決。
圖6恒溫期梁體各位置溫度分布(2007年11月29日8:18)
4.5混凝土強度的上升發展
梁體混凝土澆筑過程中制作了混凝土檢測試件,一部分隨梁同條件養護,其中,底板試件放置于箱梁兩側,腹板試件放置于梁體內腔,頂板試件放置于頂板人行道板上,另一部分放置標準養護箱(按理論曲線設置溫度)養護,經過不同時段的混凝土強度檢測,經過28h養生后的混凝土強度與標準養護箱內的試件強度接近,能在40h內達到設計強度的80%,能滿足快速預制研究大綱的目標要求,試塊強度結果如表1,混凝土強度發展曲線如圖7。
表1 試塊強度記錄表
時間
項次 11月29日 11月30日 備注
13:00 15:00 17:00 21:00 1:00 5:00 8:00
澆筑后
20h 澆筑后
22h 澆筑后
24h 澆筑后
28h 澆筑后
32h 澆筑后
36h 澆筑后
39h
箱內環境溫度 (℃) 46.1 45.6 45.0 40.8 40.0 38.5 23.2 21:00-01:00升溫 01:00-17:00恒溫17:00-08:00降溫
隨梁
養護 試件
強度
(MPa) 頂板 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
養護箱溫度 (℃) 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0
養護箱
試件
強 度
(MPa) 頂板 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
圖7 混凝土試件強度發展曲線
5研究成果推廣應用
5.1采用自動溫控系統對箱梁進行蒸汽養護,可使箱梁各部位環境蒸汽分布均勻,達到最佳養護效果。采用大范圍多點測量、控制供氣的方法,可以實時、真實測量全梁內外的溫度,,使用高溫電纜,可以很方便地深入到全梁的各個部位,進行溫度測量,安裝非常容易、簡單,運行可靠。實時記錄保存溫度歷程曲線、全過程自動控制供氣量。本系統具有安裝簡單、操控容易、界面友好、運行可靠的技術特點,特別適宜于各種對于溫度控制要求嚴格的自控蒸養環境。
5.2 建立出一套比較完善的蒸養工藝制度,具體養護工藝制度:靜停4h(本次試驗為達到效果,在靜停的時間內將環境溫度上升到25℃,可認為是常溫條件下靜停),再勻速升溫 4h至45℃,恒溫45℃養護15h~17h,勻速降溫3h~5h后轉入標準養護。這套工藝制度縮短了梁體養護時間,從而加快了臺座周轉頻率,28h結束養生并在40h內達到初張拉要求的混凝土強度。
6不足之處及下一步研究方向
6.1蒸汽養護自動控制系統可以很好地實現升溫、恒溫階段工藝曲線與實際溫度曲線的吻合,但在降溫階段由于混凝土自身的降溫速度很慢,溫控系統對于控制混凝土芯部及表面降溫速率顯得無能為力。延緩環境的降溫時間,勢必將延長整個蒸養時間,不利于縮短制梁臺座循環周期。因此如何通過溫控系統實現對混凝土芯部降溫過程的控制是需進一步研究的課題。
6.2對蒸養混凝土的疲勞、徐變等長期性能進行測試,根據試驗數據分析蒸養混凝土疲勞、徐變等性能特點。
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關鍵詞:商品混凝土;混凝土澆筑;及時養護;建筑業;建筑施工 文獻標識碼:A
中圖分類號:TU37 文章編號:1009-2374(2016)13-0118-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.057
混凝土澆筑后實體出現裂縫,在施工過程中這種弊病最為常見。商品混凝土要規避平常養護流程的多樣弊病,注重辨析細微狀態下的實體裂縫。澆筑后養護的各步驟,養護都應被看成側重點。施工要側重防控裂縫的弊病,縮減突發斷裂的總體概率。妥善管理澆筑的質量,確保養護得到最佳的質量,這就為后續的建造流程增添了必備保障。從現有狀態看,養護流程現狀仍沒能完善,存有若干漏洞。未來實踐之中仍應不斷完善,總結珍貴的養護經驗。
1 養護的重要性
建造必備的混凝土(含商品類的混凝土)有著復雜的內在架構,施工及后續保養都有其側重點。相比其他混凝土,商品混凝土也存在養護的隱患。混凝土若沒能及時有效的養護將會出現裂縫,影響著后續的施工。由此可見,商品混凝土附帶的裂縫應被有效消除,要采納綜合途徑來防控這種裂縫。從建筑現狀看,施工主體存有如下的認知偏差:商品混凝土經由攪拌站予以供應,施工之中發覺了某一弊病也應交由起初的攪拌站,施工單位不必負責。這種認知之下更易忽略細微情形的澆筑及養護隱患,帶來了滲漏開裂。這就從本源上縮減了施工可獲取的總體質量,埋藏后續的更多隱患。
最近幾年,商品混凝土正被采納并推廣,這就提升了可選取的技術水準。然而,伴隨著各類疑難日漸凸顯,引發后續的過多投訴。混凝土存有質量弊病可歸類為多樣成因,但根本上沒能隨時有效地去養護。商品混凝土澆筑后及時有效的養護是混凝土質量的關鍵,應耐心著手去保養才可獲取更為優良的混凝土質量。
2 澆筑后續的養護流程
2.1 適當擬定起初的養護時點
適當去調控初始的養護時點,設定最適宜的養護時段,這樣才可防控緩慢狀態下原材料的形變。有些混凝土并沒能增添內在的減水劑,早期出現了較小狀態下的形變及收縮。在這個時點若能及時去養護、適當噴灑必備的水體即可促進內在原材料的快速水化,從根本上增添實體強度。從現有規程來看,施工過程依循的指標含有各時段內的養護,在規程之中明晰澆筑后間隔半天即可開始養護。若添加了適宜比例的減水劑,那么經過6小時特有的初凝時段則可以去養護。若超越了6小時仍舊依循常規流程內進行灑水養護,錯過了最優的控制時段,那么很難再去調控初始收縮帶來的變形。
2.2 養護流程內的保濕
施工時段之內的養護保濕應被劃歸為重點,針對混凝土實體固有的表層應噴灑必備的水體,表層沒失水之前則應增添預設的養護步驟。詳細來看,保濕養護含有如下要點:真正去操作時,要衡量這一時段的天氣變化、原材料表現出來的本性,在綜合衡量的基礎之上才能擬定最佳的灑水方案。噴水養護之初,若發現混凝土實體表層附帶某些裂痕即可判別為失水的現狀,此時還要接著去觀察失水帶來的深層缺陷。辨識了深層缺陷后,確保增設的養護是有成效的。
混凝土養護必經的時段內,要確認實體表層是潮濕的且不會凸顯失水的狀態。結構不可缺水或緩慢失水,這樣才會和設定好的養護指標相吻合。現有養護流程常常沒能慎重設定初始的養護時點,直至澆筑完畢以后的次日才予以灑水。這種養護并沒能做好及時且充分,有些狀態下反而擴展了裂縫,影響結構安全。
2.3 設定養護必備的周期
混凝土養護可分成多流程,可設定一周的濕養護,設定的時段密切關系著混凝土實體的質量。依照搜集獲取的現有資料,相比于28天設定的養護時段,初始一周養護可增加超過70%的抗壓強度。由此可見,可設定一周特有的濕養護時間,維持這一周之內混凝土不會失水。越是提早養護,混凝土失水速率越低。為了預防缺陷,要慎重使用最適宜的失水防控流程。經由三天的養護,混凝土將得到超出55%的抗壓強度,前三日尤為側重防控失水。這一時段若能確保養護,那么后續即可維持一周的濕潤,獲取優良的后續施工實效。
養護流程之中的首日尤為重要,若首日的混凝土缺失偏多的內在水分,后續將很難再去修補。實踐之中發現:初始不去注重養護,次日才開始著手去灑水養護。這樣一來,養護結束以后仍發現了較多裂縫,這種根源可被歸納為沒能及時養護。這是由于混凝土于首日已經增添了內在的粗大孔隙且很難愈合。無論選用哪類流程,都確認初期混凝土不能失水。
2.4 后期的再次抹壓
養護時段之內的二次抹壓仍是必要的,振搗密實狀態下要維持最適宜的平整度。在這時,抹平表層可借助于木質工具,這一流程被看成初始的抹平。經由抹平流程以后若沒能及時著手去保養,那么初凝到來以前還應再去抹壓,這種流程設定成二次的抹壓。再次抹壓側重去消除凸顯的表層缺陷,消除明晰的塑性裂痕。與此同時也增加了表層的致密程度,確保表層是密實的,在最大范疇內縮減了內在遷移的水分,減緩混凝土水分蒸發速率且混凝土更能抗裂。
一次及后續的二次抹壓都不會影響混凝土的初凝。在較長時段內,若周邊環境沒能完全濕潤,那么實體將會凸顯失水,這也增加了缺陷。失水帶來了更大的內在裂縫直至混凝土實體開裂。這是因為日益拓展的孔道變得更深,加深裂縫因而表現出開裂。沒能及時養護、不夠充分養護,這種狀態之下唯有依托于后續的抹壓才可縮減開裂,修補初始養護的弊病。二次抹壓可選取手動的流程,但這種步驟耗費著較多勞動且欠缺了力度。與此同時,若裂縫已經延展較深,也無法去消除。對于此,可選取圓盤架構的抹光機來增添表層的致密性,消解表層缺陷。經由抹壓之后就要予以保濕,這樣規避了后續失掉更多的水分。早期確認最佳的水化狀態,提高了混凝土的耐久性。
3 養護技術側重點
篩選養護方案要依循現場的環境狀態、濕度以及氣溫、澆筑的混凝土構架、原材料的更多特性。養護可選取蓄水的方案、覆蓋以便于保濕、灑水及涂刷養護劑等必要的養護。寒冷冬季內可選蓄熱性的養護。擬定的養護流程應被貫穿于總體的建造過程,可綜合篩選多樣的養護而非局限于偏窄的某些流程。為了確保實效,參照選出來的構架部分可設定最適宜的流程以便養護。具體來看,養護技術涵蓋了如下側重點:
3.1 篩選適宜的方式
針對暴露出來的混凝土表層要增設覆蓋養護,澆筑以后就要及時添加這種養護。大體積混凝土可選取常態流程的灑水辦法,但要審慎調控噴灑的總次數。夜晚不可中斷噴灑,混凝土測定的內外溫度應被調控得最合適,維持測定的梯度溫差,全天養護都不可間斷。冷卻降溫耗費著較高成本,若沒能妥善去管控還會增添額外的更多耗費。冷卻降溫應能確認均勻,不可突然去降溫。
針對墻體及柱體可設定噴淋來養護,條件準許時還可選購某類的噴涂劑以此來覆蓋養護。柱體用作承重,外在包裹著塑料布。針對于剪力墻,可選涂刷養護。平面構架經由澆筑以后,可選成型狀態下的薄膜以便覆蓋。然而衛生間上覆樓板、樓頂布設的外在平面若要獲取優良的抗滲狀態則最好設定蓄水養護。現存施工常常忽略了底板必備的養護,澆筑結束后并沒能及時養護。在外的實體表層應被均勻保養,不可漏掉某一部分。
3.2 確認起始點
養護應當及時,還要確保持續,若沒能持續予以施工,后續養護趨向于形式而缺失了本質。現存規程中明確:可調配的養護制劑含有硅酸鹽特性的水泥、礦渣調制成的水泥養護至少持續一周,可摻入混同的礦物、各類的外加劑。若原材料預設了超出C60特有的強度等級,那么要預設14天以上必備的養護時段。針對于首層柱體、底層的地下室、外在墻體都應能超過3天劃定的養護時段。養護耗費的時段關乎設定好的混凝土配比、濕度及周邊溫度、外在風速及風力,可選蒸汽養護且隨時測定升降狀態下的混凝土溫度。綜合衡量多樣的內外要素,這樣設定的養護流程才會是及時的,不會延誤設定的養護時間。
3.3 調控外在的溫度
確認最佳的各時段溫度,它整合了內外范疇的真實溫度,含有測得的真實溫差。若這一時段外在溫度沒能超出5℃,那么并不適宜選取灑水養護。現有施工現場平日的均溫以此來調控并衡量,但這并不會便于隨時調控。對此要采取當日測定出來的最低溫度,把它設定成可參照的環境溫度。若混凝土現有體積是較大的,則要尤為慎重調控外在溫度,現場要注重辨析多樣的關聯要素。
4 結語
嚴格管控澆筑的流程以此來獲取最佳的混凝土質量,依循設定好的工藝步驟予以操控,這樣做在最大范疇內規避了開裂。在很多情形下,若起初沒能盡早去保養,直至次日才著手去保養并蓄水將會增添板面附帶的裂縫,影響建筑施工。可選取的養護流程含有多類,要依循真實情形的場地狀態來養護,確認混凝土不會缺失水分。唯有盡早去養護才會規避潛在的裂縫干擾,經由設定的養護步驟來確保必備的澆筑質量。
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