大体积钢铁渣粉混凝土绝热温升与施工模拟试验.pdf

2 0 1 5 年 第 3 期 (总 第 3 0 5 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P】R ACTI CAL TE CHN0L0GY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 3 0 4 1 大体积钢铁渣粉混凝土绝热温升与施工模拟试验 涂玉波 ，张亮亮 ， 郝挺字 ，任雪梅 。 侯学 力。卢忠飞 ( 中冶建筑研究总院有限公司， 北京 1 0 0 0 8 8 ) 摘要 ： 通过开展钢铁渣粉混凝土绝热温升和施工模拟试验， 分析了钢铁渣粉对大体积混凝土绝热温升的影响。 试验结果表明： 掺加钢铁渣粉可有效降低混凝土放热峰值和温升速率 ， 且掺量越多， 放热峰值出现时间越晚。 施工模拟试验亦表明， 相 比常用的 掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土， 掺加钢铁渣粉更能有效降低混凝土放热峰值和温升速率。 试验结果为钢铁渣粉在大体积混凝土中 的推广应用提供了参考数据。 关键词： 钢铁渣粉； 大体积混凝土 ； 绝热温升 中图分类号： T U 5 2 8 O 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 1 5 2 0 4 E x p e r i me n t a l s t u d y 0 1 1 a d i a b a t i c t e mp e r a t u r e c h a n g e a n d c o n s t r u c t ion s i m u l a t i o n f o r ma s s c o n c ret e wi t h g r o u n d i r o n a n d ste e l s l a g TU yu b o， ZHANG Li a n g l i a n g，HAO T i n g y u， P EN Xu e me i，HOU Xu e l i，LU Zh o n g f e i ( C e n t r a l R e s e a r c h I n s ti t u t e o f Bu i l d i n g a n d C o n s t r u c ti o n C o ， L t d ， MCC Gr o u p ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 8， C h i n a ) Abs t r ac t ： Th e e f f e c t o n a di a ba tic t e mpe r a tur e c h a n g e o f ma s s c o n c r e t e wi t h g r o u n d i r o n and s t e e l s l a g wa s s tud i e d b y the e x p e r i me n t s a n d c o ns t r u c t i o n s i mu l a ti o n of a dia b a t i c t e mp e r a tur e c h a ng e o f c o n c r e t e wi t h g r o u nd i r o n and s t e e l s l a g Th e e x p e rime n t s i n di c a t e tha t g r o u n d i r o n a n d s t e e l s l a g e f f e c tiv e l y r e d u c e the e x o the r mi c p e a k a n d he a ti ng r a t e of ma s s c o nc r e te and the o c c u r r e n c e ti me o f e x o the r - mi c p e a k i s l a t e r wi th mo r e v ol u me of g r o un d i r o n a nd s t e e l s l a g Th e c o ns t r u c tio n s i mu l a ti o n e x p r e s s e d g r o u n d i r on a n d s t e e l s l a g h a s the a d v a n t a g e o f r e d u c i n g the e x o t h e r mi c p e a k a n d h e a tin g r a t e of ma s s c o n c r e t e c o mp are d wi th gro u n d gran u l a t e d b l a s t f u ma c e s l a g a n d ny a s h Th e r e s u l t s s u p p l y r e f e r e n c e d a t a f o r a p p l i c a ti on o f gro u nd i r o n an d s t e e l s l a g i n ma s s c o n c r e te Key wor ds： r o un d ir o n an d s t e e l s l a g； ma s s c o n c r e t e； a d i a b a ti c t e mpe r a t u r e c h an g e 0 引 言 混凝 土中的水泥组分在水化 过程 中会产生大量的热 ， 在混凝土 中形成 的 温度梯 度 是导 致 大体 积混凝 土 产 生 裂纹 的主要原 因。 随这 混凝 土施 工技 术 的发 展 ， 实 际工 程应用中出现 了越来 越多 的大体 积 昆 凝 土结构 ， 如何 降 低 大体积混凝土水化放热速率提 高大体积混凝土 的抗 裂 性 日益受到业 内重视 。 目前掺加矿渣粉和粉煤灰 等矿物掺 合料降低胶凝材料的水化放热速率和放热总量 已在大体积 混凝土中得 到广泛应用” 。 随着工业 固废资源化利用领 域的不断拓展 ， 钢铁渣粉作为一种新型矿物掺合料开始在 昆 凝土中得到推广应用 。 因此 ， 开展钢铁渣粉混凝土绝热温升 试验 ， 研究掺钢铁渣粉混凝土绝热温升发展规律， 对指导掺 钢铁渣粉混凝土的配合 比设计和工程应用具有积极意义。 1 试验用原材料 ( 1 ) 水泥 ： P O 4 2 5级水泥， 性能指标如表 1 所示。 ( 2 ) 粉煤灰 ： 性能指标如表 2所示。 ( 3 ) 矿粉 ： 性能指标如表 3所示 。 ( 4 ) 钢铁渣粉 ： 中冶九江环保公 司生产 的钢铁渣粉 ， 性 能指标如表 4所示。 ( 5 ) 细骨料 ： 细骨料用 天然河砂 ， 区中砂 ， 其性能见 如表 5所示。 ( 6 ) 粗骨料 ： 采用连续级配碎石 ， 性能指标如表 6 所示。 ( 7 ) 其他材料 ： 拌和水采用 自来水 ， 减水剂为聚羧酸 高 性能减水剂， 性能满足相应的标准要求。 表 1 水泥性能指标 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 7 1 5 1 5 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表2 粉煤灰性能指标 2试验方案 本研究采用 F HA T R D型双层独立控温混凝土绝热 温升仪进行绝热温升试验， 仪器设备精度满足要求。 试验 针对 C 3 0混凝土开展不同钢铁渣粉替代率( 0 、 4 0 、 5 0 和 6 0 ) 对混凝土 绝热温 升的影响试 验 ， 并分析钢 铁渣粉 掺 量对混凝 土绝热温升速率的影响规律 ， 并在此基础上开展 大体积混凝土模 拟施工试验 。 试验用 C 3 0混凝土配合 比如表 7所示 ： 表 7 G 3 0混凝土绝热温升试验配合比 k g m 3 试验 结果 与分析 掺钢铁渣粉 C 3 0混凝土绝热温升曲线和温升情况 ， 如 表 8和图 1 所示 ： 表 8钢铁渣粉掺量与混凝土绝热温升情况 5 0 40 越3 0 赠 2 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 1 可以看出， 当钢铁渣粉替代率达到 5 0 和 6 0 时， 其最 终放热峰值甚至超过替代率为4 0 时的混凝土放热峰值， 这 说 明钢铁渣粉 自身具有缓慢而持续 的水化放热特性 。 综上所述 ， 由于大量掺加 钢铁渣粉 ， 在混 凝土硬化前 期稀释了水泥水化带来的集中放热， 既降低了放热峰值， 也使得混凝土硬化过程 中达到最高放热峰值时 问大幅延 长。 同时 ， 又因为钢铁渣粉 自身具有缓慢水化放热特性 ， 所 以在? 昆 凝土硬化后期 ， 均匀分散于水泥浆体中的钢铁渣粉 持续放热 ， 一方面有效补充水泥水化后期放 热的不足 ， 另 一 方面促使了水泥的更充分水化， 使得掺钢铁渣粉混凝土 强度能够持续增长 ， 这也正好解释了为什么掺钢铁渣粉混 凝土后期强度增长较基准 昆 凝土要快的原 因。 4施 工模 拟 4 1 工程 概 况 大体积混凝土施工模拟场址选在九 江 中冶环保 资源 开发有限公 司厂 区， 大体 积混凝 土施 工 尺寸 为 1 5 m 1 5 m X 2 0 m。 模拟试验选择在混凝土地坪面上 同时浇筑 2块大体积混凝土， 其 中 1 混凝土采用普通矿物掺合料 ( 粉煤灰 + 矿渣粉 ) ， 2 混凝土采用钢铁渣粉掺合料。 4 2温控及 裂纹控 制技 术措施 ( 1 ) 原材料选用上 ， 采用普通硅酸盐水泥和掺加矿物 掺合料 ； ( 2 ) 为降低 昆 凝土温升速率和最高温升值 ， 配合 比设 计时 ， 采用大掺量矿物掺合料 ， 取代率为 4 0 ， 1 混凝 土基 础矿物掺合料为粉煤灰 和矿粉 ， 2 掺合料为钢铁渣粉 ； ( 3 ) 施工采用“ 连续分层” 方案 ， 控制每层混凝土浇筑 厚度 ( 每层混凝土浇筑厚度不超过 4 0 c m) ， 且前后层施工 混凝土浇筑时间间隔不超过混凝 土初凝时间； ( 4 ) 严格控制振捣时间、 移动距离和插入深度 ； ( 5 ) 终凝 前 ， 对 混凝 土表面 进行抹 压 ， 要求 不 少于 3 遍 ， 以消除混凝土表面早期塑性收缩裂缝 ； ( 6 ) 混凝 土浇筑后 ， 采用表面覆盖养护 ； ( 7 ) 为及时掌握混凝土 内部温度变化 ， 采用 电子测温 ， 实时监控混凝土温度。 测温控制点布置如图 2所示。 + 图2 测温控制点 注 ： 一 混凝 土芯部温 度监 测点； 一底面 中心温度监测点 ( 插入 3 c m) ； 一 上表面中心温度监测点( 插入 3 c m) ； 一短侧 面中心温度监测点( 插入 3 C lT I ) ； 一长侧 面中心温度监测点 ( 插 入 3 c m) ； 一 环境温度监测点。 4 3混 凝 土 配 合 比及 施 工 混凝土配合比采用预拌混凝土搅拌站常用配合比， 如 表 9所示 ： 表 9 C3 0混 凝土 配合 比 k g m 4 4温度 场 实时监测 为及时掌握混凝土 内部温度 变化 ， 采用 电子测温 ， 实 时监控混凝土温度 。 实时温度变化如图 3 、 4所示 ： 一 0 5 3 5 5 7 1 5 1 0 7 5 1 4 3 5 1 7 9 5 2 1 5 5 2 5 1 5 2 8 7 5 3 2 3 5 3 5 9 5 1 7 5 5 3 5 8 9 5 1 2 5 5 1 6 1 5 1 9 7 5 2 3 3 5 2 6 9 5 3 0 5 5 3 4 1 5 3 7 7 5 时间 ， h 图 3 K F温度变化 曲线图 从 图中可 以看出 ： ( 1 ) 在人模温度基础上， 掺矿渣粉和粉煤灰混凝土和掺 钢铁渣粉混凝土的最大温升值分别为 2 1 0和 l 3 2 ， 不 超过 5 O， 最大温升值分别 出现在 混凝土浇筑后3 9 h和 4 6 h ， 可见 ， 掺钢铁渣粉混凝土最高放热峰值低 于掺矿渣粉 和粉煤灰混凝土 7 8， 且放热峰值 时间也延迟了 7 h ； 1 5 4 、 赠 时 I司 h 图 4 G 温度 变化 趋势 图 注： C H1 一混凝土芯部温度 ； C H 4一底面中心温度( 插入3 c m) ； C H 5一 上表面中心温度 ( 插人 3 c m) ； C H 6一 短侧面中心温度( 插入 3 c m) ； C H 7 一长侧面中心温度( 插入 3 c m) ； C H 8 一环境温度。 ( 2 ) 由于掺钢铁渣粉混凝土的最大温升值低于掺矿渣 粉和粉煤灰混凝 土， 表 现在混凝土里表最大 温差上 ， 分别 为 1 3 8和l 9 3 ， 且 出现 时间与最大温升值 出现时 间 大致相 同； ( 3 ) 对比掺矿渣粉和粉煤灰混凝土和掺钢铁渣粉混凝 土温度变化趋势图与， 可见后者的里表温度梯度变化更小。 如 加 m 0 如 加 m 5 O 赠 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 5模拟试验 结果 ( 1 ) 整个过程 中未出现施工异常， 未发现有害裂缝 ， 混 凝土基础整体完好 ， 施工监测取得了圆满成功。 ( 2 ) 在整个施工过程 中， 从浇筑开始一直保 持对温度 场变化实时监控， 探索了实现大体积混凝土施工数字化指 导技术 ， 有利监控大体积混凝土浇筑过程 中温度 的变化情 况 ， 确保大体积混凝 土基 础本体不 出现有 害裂缝 ， 掌握 了 大体积混凝土在浇灌养护过程中水胶比、 坍落度、 J l- J u 剂、 掺合料 、 大气温度 、 混凝 土内的温度和温 升等等之 间的影 响和变化关系 ， 为以后的大体积混凝土施工积累了基本试 验数据。 ( 3 ) 模拟施工试验结果进一步表 明 ： 采用钢铁渣粉能 有效 降低绝热温升 、 延迟放热 高峰 ， 为大体积混凝 土 中钢 铁渣粉 的推广应用积累了第一手资料 ， 值得重视和推广 。 5 结 论 ( 1 ) 钢铁渣粉的掺加有利于延缓大体积混凝土水化热 的集 中释放 ， 可降低 钢铁渣粉混凝 土放 热峰值 ， 混凝 土的 温升速率随着钢铁渣粉掺量的增加 而减小 ， 温升峰值出现 时间亦随钢铁渣粉掺量的增加而大幅延长 ； ( 2 ) 与掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土相 比， 掺加钢铁 渣 粉混凝 土 温升 峰值 和里表 最 大温差 分别 降低 7 8 和 5 5， 温升峰值 出现 时间亦延长 7 h ， 表 明掺加钢铁渣粉 较双掺矿渣粉和粉煤灰更适合用作大体积混凝土降低水 化热的掺合料 。 参考文献 ： 1 汪冬冬， 王成启 ， 谷坤盟 不同胶凝材料混凝土绝热温升试验E J 3 水运工程 ， 2 0 0 9 ， 1 0 ( 1 0 ) 1- 2 王春甲， 阎培渝 粉煤灰掺量对混凝土绝热温升的影响 J 建 筑材料学报 ， 2 0 0 5 ， 1 0 ( 5 ) E 3 3韩建国， 张闺， 郝卫增 水胶比和粉煤灰对混凝土绝热温升的 影响 J 混凝土 ， 2 0 0 9 ， 1 0 作者简介 ： 涂玉波( 1 9 7 5一) ， 男， 高级工程师， 研究方向 ： 主要从 联系地址 联系电话 ： 事高性能混凝土研究。 北京市海淀区西土城路 3 3 号2 # 楼 6 1 6室 中冶建筑研 究总院有限公司高性能混凝土研究院( 1 0 0 0 8 8 ) 1 3 81 1 9 2 6 47 5 p 中国建筑业协会召开推进工程质量治理两年行动典型经验交流会 3月 5日， 中国建筑业协会 召开推进工程质量 治理两年行动典型经验交 流会。 中国建筑业协会 副会长兼秘书长吴涛 ， 副秘书长景万、 赵峰， 中建协工程建设质量管理分会副会长兼秘书长李菲及中建总公司安全生产监督管理局、 中国中铁 股份有限公司安质部 、 北京城建集团有限公司 、 河北建设集 团、 江苏南通三建集 团 、 天津天一建设集团有限公 司等企业的 负责人出席会议并发言 。 大家一致认 为 ， 自去年 9月份开展 的工程质量治理两年行动 ， 在行业 内引起了很大反响 ， 取得 了初步成效。 各地建筑 业企业认真按照 工程质量治理两年行动方案 要求， 根据企业自身情况采取有效措施， 切实提高了工程质量和安全管理 水平 ， 建筑市场秩序也进一步改善。 会议交流了企业在推进工程质量治理方面的经验 和做法。 一 是建立沟通和应急处理机制 ， 及时发现问题， 及时解决问题。 二是评估项 目风险， 组建巡视组对在建工程项目进行 巡视， 检查质量安全责任落实情况。 三是严格落实项 目经理责任制， 全员培训 、 全员管理、 全方位覆盖检查。 四是积极应用 新技术 、 新材料 、 新工艺 ， 以科技进步保障工程质量。 五是加大对建筑业从业人员特别是一线操作人员 的培训力度。 六是 加强管理 ， 以点带面， 用网格化管理提升工程质量和安全管理水平 。 七是针对工程质量常见 问题 ， 每年设立一个主题 ， 逐 个攻克。 吴涛 同志就 召开这次交流会的重要意义指 出， 去年 9月 4日协会在住房城乡建设部召开的工程质量治理两年行动电 视电话会议上向全行业发出了 保障工程质量禁止转包违法分包行为倡议书 ， 广大会员单位和建筑业企业积极响应， 认 真落实。 召开这次交流会就是要总结前一阶段推进工程质量治理两年行动的典型经验， 交流标本兼治切实提高工程质量 与安全水平的措施 ， 引领广大建筑业企业进一步做好质量安全工作 。 他强调 ， 工程质量安全治理关键在于抓好三个方面 ： 一是进一步 加强保 障体 系和制度 建设 ， 健全 完善行业 主管部 门 的监管体系与企业内设 的质量安全保障体系， 依法依规强化执行力度 ； 二是采取有效措施加强 职业教育 和培训 ， 着力提 高行业整体素质特别是一线操作人员 的技能水 平 ， 树立质量安全红线意识 ； 三是广泛推广应用新技术 、 新工艺 、 新材料、 新设备， 加快改变传统落后的生产方式。 他提出， 工程质量治理两年行动开展以来， 很多建筑业企业采取的措施非常好， 取得的经验具有借鉴和推广价值， 协 会将认真总结、 宣传这些典型经验和做法， 对大家提出的一些意见和建议， 协会也将通过适当的方式向主管部门反映。 与会代表一致表示， 今后要继续严格遵守法律法规， 自觉接受行业主管部门的监督管理， 共同营造良好的建筑市场 秩序和行业发展环境， 为加快转变建筑业发展方式， 全面提升工程质量和安全生产水平做出新的更大的贡献。 1 5S 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m