地铁工程混凝土温度控制及早期裂缝控制措施.doc

地铁工程混凝土温度控制及早期裂缝控制措施广东建材29年第12期水泥与混凝土地铁工程混凝土温度控制及早期裂缝控制措施陈嘉悦(广州地铁物资有限公司)摘要:本文结合广州地铁工程的实际情况,介绍了地铁工程中建设各方对混凝土温度控制可以采用的各种有效措施,同时介绍了其他早期裂缝的成因,以及相应的控制措施.关键词:地铁工程;温度控制;早期裂缝作为地铁工程建设结构部分的主要建筑材料,商品混凝土的质量影响着地铁工程的百年大计.因此对于建设各方,为保证地铁工程的顺利建成和未来的稳定安全,必须重视商品混凝土的质量.对于广州地铁工程,能否有效控制混凝土的早期裂缝是影响混凝土质量的重要因素,其中适当的温度控制是保障商品混凝土不产生裂缝的有效措施之一.尤其在广州市,夏季气候炎热,白天气温高达3638,且高温延续时问长达67个月,对混凝土的裂缝控制极为不利.为此,广州地铁工程的防水混凝土技术要求明确规定混凝土入模温度必须不大于30.防水混凝土在地铁工程中应用十分广泛,一般是用于板,墙结构,属于大体积混凝土,由于大体积混凝土结构物断面较厚,混凝土硬化期间水泥水化热聚集在结构物内部不易散失,使内部温度逐渐升高,造成较大的内外温差,产生温度应力,加上混凝十早期的抗拉强度低,弹性模量小,很可能导致混凝土开裂,产生温度裂缝,影响工程质量.因此,防水混凝土除满足强度,工作度和耐久性要求外,还应防止温度引起的裂缝.这就要求在防水混凝土施工时,混凝土供应商和施工单位都必须采取有效的控温措施,降低混凝土内部的最高温度和减小其内外温差,一般内外温差宜控制在25以内,表面温度与大气温度的差值不应大于20.1混凝土温度控制1.1原材料的温度控制混凝土入模温度控制的关键是对原材料进行控温.(1)砂,石骨料在有棚盖的料堆仓存放,防止太阳直晒,使用时可淋冰水降温.(2)避免水泥即进即用,应尽量降低水泥温度,可建立水泥中转仓库.(3)砌筑加冰水池,水池表面覆盖保温隔热层,加入冰块冷却拌合用水,或配置冷却塔制冷水生产混凝土.(4)加碎冰(冰屑)生产,进一步降低混凝土拌合物出场温度.1.2混凝土配合比设计(1)在保证混凝土强度等级的前提下,掺入适量优质磨细粉煤灰或矿渣粉,尽量减少水泥用量,以降低水化热.(2)掺用缓凝型高效减水剂,以延缓水泥水化热峰值.1.3混凝土运输过程中的温度控制(1)对运输车辆进行洒水降温,尽量缩短车辆运输时间.(2)加强与工地的配合,缩短车辆在工地等待卸料的时间.1.4施工单位应采取的控温措施1.4.1关于混凝土施工与养护(1)注意天气变化,尽量避开高温时问浇筑混凝土,宜在夜间浇筑混凝土,并采取措施冷却泵管.(2)合理安排浇筑速度,尽量避免混凝土搅拌车在工地等待卸料时问过长.(3)混凝土浇筑应分层进行,每层厚度宜为30O5o0m,以加快热量散发,浇筑应连续均匀,采用二次振捣密实,上层混凝土浇筑要在下层混凝土初凝之前进行.(4)做好测温工作,及时调整养护保温措施和降温措施,使混凝土的内外温差控制在25以内.(5)混凝土的保温保湿养护时间不得少于14天,保温材料宜选用麻袋,聚脂薄膜等.】.4.2关于混凝土中心最高温度的计算及内外温差的推算以地铁C30P8泵送混凝土为例,假设施工时气温为35.(1)计算公式:T=To+Q/l0+F/5019水泥与混凝土广东建材2009年第12期其中:T为混凝土中心最高温度();T.为混凝土浇筑温度(入模温度)();Q为配合比单方水泥用量(kg/m.).(2)参数选择及T计算(假设施工时大气温度Tg=35)采取降温措施,使混凝土的入模温度<大气温度Tg,设T.=3O,则:T:30+32510+9550=64.4若混凝土早期不保温保湿养护,混凝土内外温差T为:T=T一Tg:64.4一35=29.4.则T>25,可能会导致混凝土早期开裂.不降温,混凝土的入模温度=大气温度,设T0=35,则:T=35+325l0+9550=69.4假设能采取有效的保温养护措施,使早期混凝土表面温度T2保持在4550,设T2=48,则混凝土内外温差T为:T=T一T2=69.4一48=21.4<25这样,混凝土就不容易因为温差所产生的温度应力而导致开裂.根据上述的计算,虽然通过加冰等手段可以降低混凝土的入模温度,但是,这些措施通常只是稍微推迟水泥水化放热峰值,而不能有效地降低水泥水化热所产生的温升.要控制好混凝土结构的内外温差并小于25,混凝土的内降外保是关键.因此,各施工单位应在混凝土结构(特别是大体积混凝土)的不同部位及深度埋设测温点,在施工全过程实施温度监控,根据温差的发展规律,有的放矢地采取相应措施,确保工程质量.2早期裂缝的控制通常早期裂缝是指发生在混凝土浇筑后328d产生的裂缝(初龄期裂缝03d,其叶,012h初龄期塑性收缩裂缝).早期裂缝分非结构裂缝(即变形作用下引起的裂缝,包括不均匀沉降,温度及湿度引起的变形裂缝)和结构裂缝(即荷载作用下引起的裂缝).2.1变形作用弓l起的裂缝控制变形作用引起的裂缝问题没有详细的技术规范和程序进行约束.在工民建领域,.一般简单的用分缝设计方法解决变形效应问题.永久性伸缩缝通过位移释放应力,以放为主的措施,但经常成为渗漏水的泉源,而且不易修复.大量工程实践表明,超长结构不一定裂,留缝不一定不裂,长度不是决定裂缝的唯因素.如有成熟一20一经验和可靠依据可扩大或减少伸缩缝间距.2.1.1混凝土的收缩变形(1)塑性收缩.终凝前的收缩,包括自生收缩,沉缩与水分蒸发收缩(2l2h),是早期开裂的原因.表现为裂缝问距小,裂缝宽狭不一,波动较大对薄板甚至产生贯穿裂缝.不同环境,养护条件,水胶比及坍落度,掺合料及外加剂等对早期塑性收缩裂缝的影响显着.(2)碳化收缩.大气中c0与水泥水化产物反应生成Cac0.,从表面向内部发展,不可逆.此种裂缝经清理可确保耐久性.(3)自生收缩.水泥水化时引起的化学收缩,C及C.S含量是决定收缩的主要部分,游离Ca0和Mg0遇水可膨胀变形引起膨胀应力.(4)干燥收缩.主要由混凝土水分蒸发引起的收缩变形.变形数量大,时问较长(从浇筑后开始水分蒸发,早期速度较快,失水较多,3个月约达7O%,612个月完成80%90%).(5)温度收缩变形.混凝土浇筑后,在凝结及早期硬化过程中,水泥水化热及环境条件使混凝土温度升高,达到峰值后逐渐冷却,外部因冷却而收缩,受到内部混凝土的约束而引发温度收缩裂缝.2.1.2变形作用的时间特征变形作用具有时间特征,活裂缝与死裂缝是相对的,变形是绝对的.掌握裂缝的出现与扩展过程是鉴定裂缝性质和处理方法的最主要因素,工程鉴定不宜过早对裂缝控制水平下结论,宜在裂缝稳定后再做结论,时问约为竣工后612个月.2.2大体积混凝土的新定义结构实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝.卜,或预计会因混凝j中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土,都称为大体积混凝十.2O06O0mm长墙,803o0n厚的楼板采用泵送商品混凝_十现浇整体的,都具有大体积混凝土的性质.工民建大体积混凝土温控的四个条件:(1)入模温度T32(一般规定30).(2)里表温差T30(一般规定25).(3)每天降温速率T/t3/d(一般规定1.52.0/d).(4)表面淋水养护及拆模引起的混凝土表面瞬时降温不宜超过15.松模时间3天,拆模时间7天为宜.2.3地铁工程中常见典型裂缝在.JJ1地铁工程中,混凝土结构常见的典型裂缝是广东建材2f)()9年第12期水泥与混凝土地铁车站的侧墙竖直裂缝,极少量横向裂缝.地铁车站的侧墙厚度一般为6080cIIlI在没有特殊降温措施时,混凝=f:内部最大温度高达5060,前后温差最高司达40.如把底板视为老混凝十,侧墙视为新混凝则新,老混凝十结构之间存在着较大的收缩差,因此当侧墙收缩时,底板会对其产生巨大的收缩约束.在收缩过程中,老混凝土龄期较长,收缩变形已趋稳定,从而约束了新混凝土的自由收缩,在新混凝土内出现拉应力,新,老混凝土粘结面内出现剪应力.当拉应力或剪应力大于新混凝土自身的抗拉强度时,就会不可避免地出现贯穿裂缝.2.4影响收缩的主要因素(1)水泥用量越大,坍落度人,收缩越大,故应避免雨中施工,严禁现场加水.梁,板,墙混凝士强度等级尽可能不超过C4O.(2)水灰比越人,干燥收缩越人.混凝十不宜过早拆模,防止表面早期大量失水.(3)暴露面越大,包裹面越小,收缩越大.(4)般矿渣水泥收缩比普通水泥收缩大,故应根据厚度及结构选择水泥品种.(5)砂岩做骨料收缩大幅度增加.不同岩石品种碎石的收缩率大小排列一般为:砂岩>花岗岩>玄武岩>石灰岩.(6)早期养护时间越长,收缩越小.(7)环境湿度越大,收缩越小,越干燥收缩越大.(8)骨料粒径越粗,收缩越小,骨料粒径越细,砂率越高,收缩越人.(9)水泥活性越高,颗粒越细,比表面积越大,收缩越大.掺合料具有相同性质.(10)配筋率越大,收缩越小,构造配筋应细而密,楼板钢筋宜采用8l2问距l2O15OInlTl,转角区及应力集中部位应用钢筋网片加强.对于板墙,应当把水平构造筋配置在垂直受力筋外边.(1D风速越大,收缩越大.因此可使用养护剂,纤维等增强混凝土,有利于控制早期性收缩.外加剂及掺合料选择不当,将严重增加收缩.中低强度混凝1:尽可能采用普通减水剂.不宜采用吸水率大的骨料和掺合料.外加剂掺量应严格控制,保证称量系统的可靠性.膨胀剂使用时特别注意,在防水要求高,有充分漏水的条件,或者说,在充分得到养护的条件下(湿度95%)才可以使用.(13)环境及混凝土温度越高,收缩越大.应当控制较低的入模温度,水化温升,里表温差及降温速率.(14)收缩和环境降温同时发生,对工程更不利.(15)尽早同填土,对混凝土的裂缝控制及防水都十分重要.(16)混凝土泌水量人,表面含水量高,失水过快,早期收缩越人,表面容易产生裂缝.(17)水泥用量较少,水灰比较低,坍落度较小的中低强度等级混凝土,大部分收缩完成时问约一年,高强等级水泥用量较多的混凝土约为二,三年或更长.对于混凝土轻微收缩裂缝的处理与修补,不应降低工程质量评定水平.2.5结构裂缝控制的综合方法2.5.1设计方面设计不仅考虑承载力问题,更重要的是考虑变形作用问题.如设置滑动层,合理设置后浇带,采取跳仓法施工.合理布置构造筋.大体积混凝土中掺加纤维.2.5.2施工方面(1)注意保温保湿养护措施,特别是早期养护,浇筑后34h进行两次抹压.(2)控制混凝土的水灰比及坍落度,不应现场加水,不得在雨中浇筑混凝土.(3)注意振捣质量,不得过振.(4)注意防风及太阳直射,尽可能早回填土.(5)不加覆盖的简易淋水对养护作用极微,应当覆盖薄膜及麻袋在上部淋水714d,才能取得良好养护效果.2.5.3材料方面混凝土搅拌站应了解各种混凝土的具体应用特点,控制由于变形作用引起的裂缝.(1)精选砂石骨料,严格控制含泥量及粉料含量.(2)选择收缩变形小的外加剂及掺合料,普通混凝土尽可能采用普通减水剂,高强及高性能混凝土宜采用高效减水剂.(3)混凝士抗压强度不宜留有过多的余地.(4)大体积混凝十宜利用60d或90d强度.(5)检查称量装置确保无误,确保自动控制设备的稳定性.(6)夏季混凝土浇筑应采取控温措施,严格控制混凝土出一及入模温度.2.5.4环境方面注意施工季节,环境温湿度及气象变化对混凝二卜变形性能的影响,尽可能在较低的温度环境中开始浇筑混凝土,中间特别注意急剧降温,急剧干燥对混凝土的不利影响.暴雨中不能浇筑混凝土.2.5.5管理方面一21水泥与混凝土广东建材2009年第12期磨出口掺加粉煤灰在水泥厂生产中的应用曾小星凌振康徐昕(澳门水泥厂有限公司)摘要:本文阐述了在水泥磨磨出口掺加粉煤灰的技术改造方案,通过该方案使得生产的水泥品种多样化,达到了增产,节能的效果,进一步优化了水泥质量.关键词:磨出口;粉煤灰;增产;节能;优化粉煤灰是一种高硅,铝质火山灰材料,具有潜在的火山灰活性,既可替代部分粘土作为烧制水泥的原料,又可作为水泥的混合材,生产各种水泥,如粉煤灰水泥,复合水泥等.粉煤灰作为水泥的混合材使用越来越广泛.在传统粉磨工艺中,使用粉煤灰作混合材生产水泥时,是将粉煤灰同其他原料经配比共同入磨粉磨.但是,由于粉煤灰中的细灰几乎同水泥一样细,在磨内易形成缓冲垫层,加重了磨机内的物料负荷,降低了磨机效率,使磨机产量受到限制,而且粉磨破坏了粉煤灰玻璃微珠的球体而形成多棱状的颗粒,致使水泥颗粒间的摩擦力增大,从而影响水泥的流动性,水泥需水量等.在水泥技术的发展和创新的过程中,我公司充分考虑了上述影响因素,结合自身的情况,在上个世纪九十年代初进行了一系列的技术改造,其中在水泥磨磨出口掺加粉煤灰生产不同种类的水泥就是一个重要的技术创新.1技术改造的背景我公司始建于1983年,引进的是法国的水泥闭路粉磨系统,设计年产量为60万吨硅酸盐水泥,每小时产量为80吨.随着水泥科学和技术的飞速发展,我公司紧跟时代步伐,在生产水泥技术方面进行了一系列的革新.上个世纪90年代初,用粉煤灰生产水泥的技术还处于起步阶段,如在香港,大量粉煤灰资源被废弃,为了防止污染环境,当地的粉煤灰需要进行填埋处理,粉煤灰对当地的发电厂来说是一