缓凝剂在炎热季节大体积混凝土施工中的应用.pdf

2 0 1 1年第 4期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 4 2 0 1 1 ( T o d a l N o 3 9 ) 文章编 号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 1 ) 0 40 1 3 7 0 2 缓凝剂在炎热季节大体 积混凝土施工 中的应用 张宇东， 孙汝霖 ( 黑龙江省庆达水利水电工程有限公 司， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 ) 摘 要 ： 介绍缓凝剂的性能及其在炎热季节在大体积混凝土施工中的应用。实践证明， 合理地加入缓凝剂可有效地延缓水泥水化 速度 ， 控制大体积混凝土施 工中温度裂缝 和收缩 裂缝 的产生 ， 解决 了炎热夏季 大体积 混凝士施 工的一 大难题 ， 从 而有效保 证施工质量。 关键词 ： 缓凝剂； 大体积混凝土； 夏季施工； 缓凝作用； 水化热 ； 防止裂缝 中图分类号 ： T V 5 4 _ 4 文献标识码 ： B 随着混凝土外加剂行业的迅速发展， 混凝土外加剂也 已 被定义为混凝土中除水泥、 砂、 石和水之外的第五种组成成 分。混凝土外加剂的种类也 日益繁多， 由最早单一型的塑化 剂发展到各种功能型外加剂。同时， 大体积混凝土的裂缝问 题也一直不同程度地 困扰着施工人员 ， 尤其是在炎热的夏 季 ， 而混凝土缓凝剂出现有效地解决了这一问题， 也 日益被 工程人员所重视。本文主要结合具体工程介绍混凝土缓凝 剂的性能及其在炎热夏季大体积混凝土施工中的应用 ， 以便 使缓凝剂的作用进一步为大家所认识。 1 原理 延长混凝土凝结时间的外加剂称为缓凝剂 ， 它可使新拌 混凝土较长时间保持塑性， 以便灌注， 提高施工效率， 保证施 工质量。缓凝剂总是与热天施工的混凝土、 大体积混凝土和 泵送混凝土联系在一起 ， 其原因不仅是因为它延迟了水泥浆 的凝结时间 ， 而且还可以延缓和降低水泥水化时的放热速度 和热量， 从而使混凝土避免了由温度应力引发的裂缝。炎热 季节施工的混凝土和大体积混凝土内部的热量都不易散发 而使混凝土局部温度升高 ， 造成内外温差加大从而使混凝土 开裂。本工程使用的是有机类糖钙型缓凝剂 ， 它可改变水泥 粒子表面性质， 即亲水性 ， 分子中的羟基在水泥粒子表面， 使 晶体相互接触受到屏蔽， 阻碍水泥水化过程， 因此产生缓凝 作用。 2 工 程实例 某大厦基础大体积混凝土设计强度等级为 C 3 0， 基础大 体积混 凝 土 总 浇筑 量 为 2 1 0 0 m ， 分 两 块 每 块 体 积 为 1 0 5 0 n l ， 一次 性浇 筑。环境 温度在 1 6 2 C一3 0 8 C范 围 内 变化， 施工用混凝 土 的和易性 良好， 坍 落度控 制在 1 8 2 2 c m。混凝土入模温度控制在 2 5 1 o C一3 0 6 C， 混凝土浇 筑后进行了严格的控温工作， 测温部位为单块混凝土。浇筑 的同时施工单位按相关规定预留了足够的试块。混凝土配 合比见表 1 。 表 1 混凝土配合比表 混凝土原材料 ( 只0 3 2 5 永泥+ 粉煤灰) ：砂： 石： 水： 泵送剂：膨胀剂： 缓凝荆 混凝土配合 比 单方原料用量 k g - m一 3 1 ( 0 8 6+0 1 4) ： 1 6 2； 2 6 5： O 4 5： n0 2 ： 0 0 4： 0 0 2 4 2 0 ( 3 6 0+ 6 0 )： 6 8 O： 1 1 1 3 ： 1 8 9： 8 4 ： 1 6 8 ： 8 4 单 块混凝土测温 图见 图 1 。 三 霎 藿 O 1 0 0 2 0 0 3 0 o 4 0 0 浇筑时闻， h 图 I 基础大体积混凝土温度曲线 收稿日期 2 0 1 1 0 6 0 3 作者简介 张宇东( 1 9 8 3一) ， 男， 黑龙江巴彦人 ， 助理工程师； 孙汝霖( 1 9 5 6一) ， 男， 山东黄县人， 工程师。 一 1 3 7 一 伯 们 弓 m 0 、 越赠 2 0 1 1年第4期 ( 第 3 9卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO 4 2 0l1 ( T o d a l N o 3 9 ) 3 结果分析 大体积混凝土的水泥水化热不易散发， 在混凝土内部温 升过高， 当混凝土内部的温度与混凝土表面的温度相差较大 超过规范规定的2 5 C时， 混凝土内部产生压应力 ， 表面产生 拉应力， 当拉应力超过混凝土的早期抗拉强度时， 混凝土就 会被拉裂， 产生温度裂缝。混凝土体积大， 收缩量大， 易产生 收缩裂缝。混凝土量大， 由于水泥水化热产生的热容大， 加 之混凝土为热的不良导体 ， 短时间内混凝土内部的热量很难 散去， 如果降温速度过快， 混凝土会产生太大的温差， 这种降 温温差极易引起混凝土的整体变形， 而大体积混凝土是不可 能一起随温差应力作用而变形的， 再加之混凝土失水引起的 体积收缩变形与混凝土受到地基和其它结构边界条件的约 束引起的拉应力的共同作用， 易产生贯通裂缝， 因此控制大 体积混凝土浇注后 51 4 d 内产降温速度问题很关键。 不掺加任何外加剂的普通混凝土， 资料显示一般在混凝 土入模温度 1 0 左右， 环境温度 8 C1 7 时， 浇筑后3 d 出 现内部温升高峰； 在炎热的夏季施工当中， 如不采取任何控 温措施时， 混凝土的人模温度通常会达到 2 5 C一 4 O ， 环境 温度在 2 0 C3 0 ， 大体积混凝土 内部的最高温升在浇筑 1 d 后就出现。在本工程施工过程中， 混凝土人模温度最高达 3 0 6 C ，加之环境温度最高达 3 0 8 ， 如果不采取任何降温 措施 ， 混凝土的水化热峰值将会在一天后出现， 峰值理论预 算将会高达 8 0 C左右， 将严重影响到混凝土结构的安全性 ， 及易导致大体积混凝土由于内外温差过大而造成的温差裂 缝问题。从图中可以看出， 大体积混凝土散热方式为一维散 热 ， 当采取的保温养护措施得当时， 温降曲线平缓下降， 这就 表现为降温曲线从温升峰值以后的曲线部分。本工程由于 加入了适当的缓凝剂控制混凝土温度 ， 使得大体积混凝土水 化温升峰值推迟到了浇筑后的第 3天出现， 峰值也较普通混 凝土的水化峰值低。粉煤灰的掺用， 虽然在一定程度上降低 了水泥的单位使用量， 是导致峰值降低的一个原因， 但缓凝 剂起到的缓凝作用才是主导 ， 它使得水泥的前期水化速率放 慢， 混凝土中水泥水化放出的热量通过混凝土结构散失的时 一 1 3 8 一 间延长， 热量散失得到了充足的时间， 致使出现的水泥水化 热峰值较低。这对于保证混凝土的质量、 不产生温度裂缝是 极其有利的。 对于各区域的热峰值不同， 原因是由于各区域的边界条 件不同使得散热条件不同， 另外处于边角处的散热面积大， 散热较快， 中心部位的散热慢。同时各区域的养护也不尽相 同， 人模温度也不相同， 这都致使 了各区域混凝土的温度峰 值出现的时间与大小不尽相同， 但是均在控制范围之内。 本工程通过对现场同条件预留试件的抗压强度等力学 性能的检测证明， 最终各项指标均达到设计要求 ， 并没有因 为缓凝剂的加入而受到不利影响。这是因为缓凝剂分子在 水泥粒子上的吸附层的存在， 使分子间的作用力保持在厚的 水化层表面上， 使水泥县浮体趋于稳定 ， 并阻止水泥粒子凝 聚。因此缓凝剂对水泥县浮体也有分散作用。它们不但在 原胶凝物质的粒子表面吸附， 也在水化和硬化过程中吸附在 新相的晶胚上 ， 并使其稳定。这种稳定作用会阻止结构形成 的过程 ， 使早期强度稍有降低， 但在水泥水化继续进行的过 程中， 由于水泥粒子的膨胀引起吸附层之间的空隙扩大或膜 层破裂， 因此水泥水化作用可照常进行。这样对后期强度的 发展几乎没有坏 的影 响 ， 有时甚至可 以增加后期强度 。 4结论 大体积混凝土施工的关键是如何控制混凝土的水泥水 化热和混凝土的收缩量 ， 以及水化热的释放速率和混凝土的 降温速率。尤其是在炎热季节施工， 水泥水化速度的控制显 得尤为重要， 而根据工程具体情况合理地加入缓凝剂可有效 地控制温度裂缝和收缩裂缝的产生， 解决了炎热夏季大体积 混凝土施工的一大难题。缓凝剂的加入对混凝土的早期强 度稍有降低， 但不会影响后期强度 ， 甚至可增加后期强度， 不 会影响工程质量 。 参考文献 ： 1 张冠伦， 王玉吉， 孙振平 混凝土外加剂原理与应用 M 北 京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 6