混凝土膨胀剂在托电1#冷却水塔环基中及应用

1、混凝土膨胀剂在托电塔环基中及应用1#冷却水混凝土膨胀剂在托电1#冷却水塔环基中的应用返回1引吉1.1大体积温度裂缝控制是比拟复杂的施工技术，迄今，对于大体积混凝土的温度场变化和温度裂缝产生的规律性，还缺之系统的研究，对于混凝土的温度及温度应力还不能精确计算，为此，吴中伟教授提出的"米用补偿收缩混凝土，同时辅以适应的温度控制，既经济合理，又能有效地解决混凝土的干缩和冷缩干裂问题"思想，在电厂水塔环基、煤仓底板、汽机基座底板等大体积混凝土结构中广泛应用，可以取得良好的效果下面以内蒙托克托电厂坪塔环基为例叙之：1.2大唐内蒙托克托电厂1#冷却塔环基厚度2. Om,宽度5. Om总

2、长318m,为超长环板型大体积混礙土。 混 凝土设计强度C25 F200 W6 ?控制裂缝是环基混凝土施工的关犍.为控制温度和干缩裂缝，在混凝土施 工过程 中采取分段跳仓、使用低水化热水泥、掺混擬土膨胀剂、降低入模温度、覆盖保温等措施2环基裂缝问题的分析2.1裂缝的成因混凝土碳化后及使用过程中，受外界因素的影响而产生的变形主要有：温度变形、湿胀干缩变形和荷載作用下的变形零2.1. 1温度变形混礙土的温度变形由两局部组成：在混凝土硬化过程中，由于水泥的水化热产生大量热屋，大体积混凝土内部因散热慢而使其温度升高，产生内外温筮，内部混凝土膨胀，而外部混凝土经散热，温度降低而收缩，形成外表裂缝。由于环

3、境視度的变化，根据混凝土热胀冷缩的性质，在温度下降后混凝土必将产生收缩而产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，将产生裂缝2.1.2干缩变形混凝土的干缩变形是由于混凝土中水分蒸发而引起的。 当混凝土在空气中硬化时，其中的水分会逐渐 蒸发， 便水泥石中的胶凝体逐渐枯燥而产生收缩，从而产生干缩变形。在混凝土受到某种约束的情况下，干缩变形会使混凝土出现较大的拉应力，特别是在初凝阶段，由于混礙土抗拉强度十分低，容易引起混凝土幵裂.2. 1.3荷载作用下变形在荷裁作用下，当构件截面产生拉应力时，会引起拉伸变形；当构件截面产生压应力时，会引起压缩变形。当截面上的拉应力大于混凝土的抗拉强度时，构件就会产

4、生裂缝。2. 2影响温度和干缩变形的主要因素温度变形与混凝土的浇筑温度、水泥结硬过程中产生的水化热引起的温升、施工季节以及环境温度的变化有关。混凝土温度变形和干缩变形主要与以下几方面的因素有关：221混凝土中水泥用量的大小，是决定温度和干缩变形大小的最主要因素。在水灰比相同的条件，水泥用量越多，混凝土干缩率就越大.水泥用址越多，水化热越大，混凝土内部温度越离，温度变形越大混凝土的水灰比拟大，干缩率越大。因为水灰比越大，水泥浆越稀，千缩变形越大2. 2.3入模溫度越高，混凝土内部温度就越高，温度变形越大2. 2.4混凝土保温保湿养护是控制温度和干缩变形的关键环节.保温养护的目的主要是降低大体积混

5、 凝土的内外温差值以降低混凝土的自约束应力，其次是降低大体积混凝土的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土的抗裂能力，以到达防止或控制温度裂缝的目的.同时，在养护过程中保持良好 温度和防风条件，防止混凝土的干缩变形。2. 2.5环境温度变化是影响温度变形的又一主要原因。在冬季來临前，对环基进行保温保护，减小环境温差对环基温度变形产生的不利影响3膨胀剂在环基混凝土中的应用3. 1微膨胀剂在混凝土中的作用机理钢筋混凝土结构产生裂缝原因很复杂，就材料而百，混凝土干缩和温澄收缩是主要原因.为此，行之有效的措施是掺配以补偿收缩为主要功能的混凝土微膨胀剂来控制混凝土裂缝。微膨胀剂参加到普通水泥混

6、凝土中，拌水后生成大量膨胀性结晶水化物-水化硫铝酸钙C3A. 3CaSO4. 32H20,既钙矶石，使混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下，在结构中建立0. 2-0. 7MPa预压应力，这一压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力，从而防止或减少混凝土收缩幵裂，并使混凝土致密化，提高了结构的防渗能力，到达结构自防水能力，同时控制了混凝土的微裂缝。在环基混凝土施工中，控制混礙土中心温度与外表温度之差是非常重要的。采用普通混凝土，温差控制在25*C之内，否那么往往因温差应力而产生幵裂冷缩裂缝？而采用膨胀剂补偿收缩混凝土，这个温差 可放宽至30 359?其原理如下：设：大体积混凝土中心

7、温度为 T1,外表温度为T2,大气温度为T3,膨胀剂混凝土的限制膨胀率为e 2,混凝土的线膨胀系数为 a,产生的膨胀当量温度 T4二£2/a,般：?2=2 ? 3X10= a=l. OX 109,贝UT4=20 ? 30*C 。假设釆用普通混凝土，须 AT1=T1-T2<25*C 和厶T2=T2-T3W25*C,否那么混凝土会幵裂而采用膨胀剂补偿收缩混凝土后：AT1=T1-T2A25+T4 CC , T2=T2-T3W25+T4 *C 这盘味着衽环基混凝土施工时采用膨胀剂，放宽了温控指标，这样可大大节约昂贵的控温费用。3. 2混凝土微膨胀剂的选择环基配合比设计要求为：水泥用址不

8、大于300kg/m5,水灰比不大于0.5。混凝土设计强度为：C25 F200 V6.据此要求，我们首先根据 JGJ/T55-96标准中第2、3、4、章节进行设计，冋时满足第 6章节中& 1抗 渗混凝土 和6. 2抗冻混凝土之规定。在选取材料方面，我们选取了425#矿渣硅酸盐水泥，因其水化热低，适合于大体积混凝土施工；砂、石我们都选用了符合标准要求的材料；外加剂的选择尤其垂要，经过反复筛选，我们选择了三种进行最后试验，这三种膨胀剂分别是：UEA、FS-H、FN-MD.其中FN-MH为高效的减水 剂，经国家建材测试中心检测证明，它除了具有明显的防裂抗潑功能外，还具有缓凝、降低水化热峰值的效

9、果.对混凝土的收缩有显著的补偿作用，其膨胀率为由于FN-MH凝结时间的可调性，可以防 止混凝土初凝冷缝的事故.它可以解除大体积混凝土连续施工，因凝结时间所适成的障碍，给紧张的工程施工留下 定的宽容度。冋时它还可以替代 局部水泥，减少水泥用量。UEA和FS? H是 种膨胀剂，膨胀 率为4.8X10-4,它的减水效果较FN-MH要書些，而环基施工时间正值炎热夏季，对混凝土的缓凝要求显得尤为重要。通过三种外加剂的试配，比拟效果，加FN-Mn的各项性能要优于其它两种。见表1：品种膨胀剂掺里(%)凝结时间限制膨胀率()抗压(MPa)抗折(MPa)初凝终礙水中7d空气28d7d28d7d28dFN - M

10、II8-122:053:04().0330.02139.758.45.68.0UEA8421:272:100.0200.01934.752.45.47.8FS-H8401:252:080.0310.01141.559.76.58.2JC476 1998AA0A 准>45分V10小时>0.025<0.0241.559.76.58.2三种膨胀剂的试验结果见附件：(1) FS-H 检测报告(编号 2001 30112).(2) UEA检测报告(編号2001 30114)?(3) FN-MII 检测报告(编号 2001 30113).3. 3膨胀剂的试验研究3. 3. 1膨胀剂的性能

11、(1) 工作性良好：缓凝减水、保水保塑性好，易于流动、坍落度损失较小，适用于现场泵送混凝土。(2) 抗裂防渗性能好：膨胀效能较高，抗潑标号大于*8,补偿收缩的抗裂防渗性能优于市售防水剂。(3) 降低水化热、推迟水化热顶峰和收缩起始时间，从而，削弱混凝土温差收缩，抑制混凝土结构幵裂。(4) 米用多功能膨胀剂，不离要外加任何外加剂，操作工序少，减少过失，掺量好掌握，与水泥相容性好，利于混凝土搅拌站和现场使用3. 3. 2膨胀剂的作用(1) 内掺适量膨胀剂的混凝土和未掺的普通混凝土相比，凝固前的流变性质相近，掺膨胀剂的混凝土坍落度损失较小，厳结时间稍短，但不影响施工。(2) 随膨胀剂掺量増多，混凝土

12、的膨胀率増加，强度有所降低，配制补偿收缩混凝土时，内掺量一般为8-10%,当配筋率为0. 2-1. 0%时，限制膨胀剂率为 2-4X10二在混凝土中建立0. 2-0. 7MPa自应力值, 对强度影响不大？(3) 在规定掺量下，混凝土28天抗压强度与不掺膨胀剂的空白混凝土强度大致相同，后期强度持续增长，掺膨胀剂混凝土的限制强度比自由强度高出10-15%。3? 4混凝土补偿收缩的计算根据吴中伟教授的研究成果，为了简化计算，我们将弹性变形Se略而不计，将补偿收缩通式偏平安地简化成：£2m-( S2+ST) =DW | SK |式中£ 2 丁补偿收缩混凝土 ±4d限制膨胀

13、值;S2?混凝土的干缩值；ST -混凝土的冷缩值；D -剩余变形，D>0时，混凝土内不出现拉应力， D< | SK |时.混凝土不会产生裂缝；|SK| -混凝土的极限拉伸值.式中各值的计算方法：(1) S2即混凝土的收缩变形 ey(t),任意时间收缩计算公式按如下指数函数表达式求得:S2=ey(t)=?0yMlM2 Mn(l-e-O. Olt) e Oy 为标准状态下最终收缩值，取3.24X10-4, Ml, M2 Mn为各种非标准条件的修正系数，可从有关专著或手册中査到。(2) ST，为混凝土最大冷缩值，即混凝土中平均最高温度与环境温度的差值，乘以混凝土的膨胀系数aClXlOAD

14、A(3) SK,为混凝土的极限拉伸值，合理配筋可提高混凝土的抗裂性，可采用有关专著经验公式进行计 算：P=0.5J?/i; I +-)xlQ-4式中e p -配筋后的混凝土极限拉伸；Rf -混凝土抗裂设计强度，MPa ;P -配筋率UX100 :d -钢筋宜径，cm。补偿收缩混凝土£ 2m设计值确实定即计算膨胀混凝土土14d湿养件下的限制膨胀率设计值E2w.混凝土设计等级C25,采用场425#矿渣硅酸盐水泥，水化热 Q=335kJ/kg,水泥用水灰比=0- 50, Rf=L 75X loKPa,容重T=2400kg/m配筋率U =0. 88%,钢筋宜径d=28mn, e=2. 718

15、, m=0. 384, lm庁混凝土 3d降温系数C =0. 57,非标准状态 系数M2=l. 13, M4=l. 21,其余均为1,混凝土线膨胀系数 a=l X loVC 。(1) 求S2 (干缩值)S2= e y(t)3? 24X 10H(l-e-MT)MlM2 .Mn=1. 15X10(2) 求ST (冷缩值)ST=(T1-T2)a=2. 44X10“式中T1 ?混凝土最高平均温度；-T2 -环境温度;a -混凝土温度膨胀系数口二讐1 -厂堀十严入模溫度=55 .7AT2=15*C 取水塔坑内平均温度求Sk 极限拉伸值考虑徐变形响，偏平安地增加 50%:比二 4 二 0.5r/(l+ -

16、A-xio -4 = 1.18 X1Q-因为 e 2m-(S2+ST) =SK 4- 4.2混凝土采用覆盖一层塑料薄膜和一层岩棉被进行混凝土保温保湿养护。混凝土终凝后及时覆盖SK=L 5XL 18X 10A=1.77X10 H 所以 e 2m=(l. 15+2. 44-1.77) X 10A1. 82X IO"取1. 5倍平安系数? 2m=l. 5X1. 82X 10 M=2. 8X10HD=2. 8- (1.15+2. 44) X 10a=-0. 79 X 10a< | SK | (1.77 X10M)因此，结构不会出现裂缝。4混凝土的施工方法4.1施工缝模板采用钢板网，钢板

17、网支據采用？ 16钢筋骨架.4. 2混凝土配制4. 2.1水泥：采用低水化热的内蒙古西卓资山矿渣425#水泥，在保证混凝土抗冻.抗港的要求下，减 小水泥用最，其用最为以防止产生过大的干缩和温度应力?4. 2.2骨料:采用细度模数大于2. 5的中砂，含泥量应控制在 3%以内；碎石采用5-31. 5mm人工级配碎石，含泥址应控制在2%以内，骨料的外表洁净，并无有机杂质。4. 2.3水：为降低混凝土的入模温度，使用深井水搅拌混凝土。实测入模温度在13-16-C之间。4. 2.4外加剂：混凝土采用内掺法第一次浇筑掺入水泥用址 10% (经试配确定)、第二次浇筑掺入12%的混 凝土微膨胀剂FN-MH和水

18、泥用最1%的高效滅水剂RJ-3复合型的"双掺"技术，以补偿混凝土的收缩， 减小混 凝土的收缩应力。4? 2? 5配合比：根据混凝土设计强度及坍落度的要求， 经试配确定混凝土配合比， 坍落度50-70mm,水灰 为0. 49.搅拌站测定砂、石的含水率，确定施工配合比。混凝土入模前，实测混凝土的坍落度，发现异常及时通知搅拌站重新拌制，确保配合比要求的坍落度。4. 3混凝土浇筑采取分段跳仓法施工，第 1、3、5、仓混凝土的浇筑时间为 2001年5月17日至18日，第2、4、仓混凝 土的浇筑时间为2001年5月26日，其余各仓在6月份完成，相邻段的施工间隔时间为 8 天.混凝土由 集中搅 拌站搅制，5辆混凝土罐车运输，溜槽入模.每段均由一端幵始，分层浇筑斜面推进的方法，每层混凝土厚度为400mm,每段内不留施工缝。振捣采用4>50imn插入式振捣器，振点间距为 400皿。4. 4混凝土外表处理与养护测温4. 4.1每段环基混凝土浇筑完毕后，应及时排除外表浮浆？混凝土终凝前进行二次抹压，消除由于失水一层而产生的外表干缩裂缝。塑料薄膜；根据测温结果，当混凝土内外温羞超过15?时覆盖一层岩棉被进行保温，将混凝土内外温差控制在209以内。4? 4? 3混凝土浇筑完毕5日内，每隔2小时测温一次，6日后，每4小时测温一次。4.