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第三节大体积混凝土温度裂缝的控制措施
在结构工程的设计与施工中,对于大体积混凝土结构,为防止其产生温度裂缝,除需要在施工前进行认真计算外;还要做到在施工过程中采取有效的技术措施,根据我国的施工经验应着重从控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值、改善混凝土约束程度、完善构造设计和加强施工中的温度监测等方面采取技术措施。以上这些措施不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能收到良好的效果。
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一、水泥的选用
大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因是:混凝土的导热性能较差,水泥水化热的大量积聚,使混凝土出现早期温升和后期降温现象。因此,控制水泥水化热引起的温升,即减小降温温差,对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起到釜底抽薪的作用。
(一)水泥品种的选择
混凝土温升的热源是水泥水化热,故选用中低热的水泥品种,可减少水化热,使混凝土减少升温。例如,、,因其与同等级的矿渣水泥和普通硅酸盐水泥相比,3d的水化热可减少28%。
在结构施工过程中,由于结构设计的硬性规定极大地制约了材料的选择,混凝土强度不可能因为考虑到施工工作性能的优劣而有所增减,因此,保证混凝土强度的前提下,如何尽可能地减小水化热这个问题就显得尤其重要。
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二、外加剂的选用
在混凝土中掺入一些适宜的外加料,可以便混凝土获得所需要的特性,尤其在泵送混凝土中更为突出。泵送性能良好的混凝土拌和物应具备三种特性:
1、在输送管壁形成水泥浆或水泥砂浆的润滑层,便混凝土拌和物具有在管道中顺利滑动的流动性;
2、为了能在各种形状和尺寸的输送管内顺利输送,混凝土拌合物要具备适应输送管形状和尺寸的变化的变形性;
3、为在泵送混凝土施工过程中不产生离析而造成堵塞,拌和物应具备压力变化和位置变动的抗分离性。
由于影响泵送混凝土性能的因素很多,如砂石的种类、品质和级配、用量、砂率、坍落度、外掺料等。因此,为了满足混凝土具有良好的泵送性,在进行混凝土配合比的设计中,不能用单纯增加单位用水量方法。这样不仅会增加水泥用量,增大混凝土的收缩,而且还会使水化热升高,更容易引起裂缝。
工程实践证明,在施工中优化混凝土级配、掺加适宜的外加料,以改善混凝土的特性,是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。混凝土中常用的外加料主要是外掺剂和外掺料。
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(一)掺加外掺剂
大体积混凝土中掺加外掺剂主要是木质素磺酸钙(简称木钙),一般用作减水剂,属于阴离子表面活性剂,对水泥颗粒有明显的分散效应,并能使水的表面张力降低而引起加气作用,因此,%的木钙减水剂,不仅能使混凝土的和易性有明显的改善,同时又减少了10%左右的拌和水,节约了10%左右的水泥,从而降低了水化热。从表4-16的例子可看出,混凝土中掺入木钙减水剂后,7d 的水化热略有增大,但可减小水泥用量 l0%左右,因此水化热还是降低的,并且可以延迟水化热释放的速度。这样不但可以减小温度应力,而且还可以使初凝和终凝的时间相应延缓5~8h,可大大减少大体积混凝土施工过程中出现温度裂缝的可能性。
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普通硅酸盐水泥配制的砂浆或混凝土在干燥时会产生收缩,砂浆的收缩率为 %~%,混凝土的收缩率为 %~%,而一般混凝土的极限拉伸仅为 %~%,其结果导致混凝土开裂,从而破坏了结构的整体性,降低了抗渗性能。因此,在混凝土中适当地掺入膨胀剂(AEA:矾土水泥、天然明矾石、硬石膏;UEA:烧结明矾石、天然明矾石、硬石膏等)置换相同质量的水泥,使其吸收部分水后发生化学反应,~ 的膨胀自应力,从而使混凝土处于受压状态,抵消由于干缩而产生的拉应力,避免裂缝的发生和发展,同时大大提高了混凝土的抗渗性能和后期抗压强度,达到混凝土结