高贝利特水泥对大体积混凝土温控的影响.pdf

2 0 1 1年 第 8期 (总 第 2 6 2期 ) Nu mbe r 8 i n 2 0l 1 ( To t a l No．2 6 2) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL OGY d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 8 ． 0 4 3 高贝利特水泥对大体积混凝土温控的影响 王可良 1 I2 ，李文训 。 ，隋同波 ’ ，张文生 ， ( 1 ． 中国建筑材料科学研究总院， j E 京 1 0 0 0 2 4 ；2 ． 山东省水利科学研究院，山东 济南 2 5 0 0 1 3 3 ．淄博 市萌山水 库管理处 ，山东 淄博 2 5 5 3 1 8 ) 摘要 ： 在地表面下分别成型 书 4 0 0 0mmx 2 0 0 0mm、 2 0 0 0 mmx 1 0 0 0 mm、 l 0 0 0 mmx 5 0 0i n l n的高贝利特水泥混凝土 和普 通硅酸盐 水泥混凝土试件， 埋设温度传感器。 用 + 1 6 0 m m的 P V C管做冷却管埋没在普通硅酸盐水泥混凝土内， 通 2 2℃的水冷却 ， 用水表纪录冷却 水用量， 高贝利特水泥混凝土内不埋设冷却管。 结果表明： 控制相同尺寸高贝利特水泥混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土试件的温度基本一 致， 高贝利特水泥混凝土比普通硅酸盐水泥混凝土能显著节约冷却水用量。 与普通硅酸盐水泥混凝土相比， 尺寸分别为 巾 l 0 0 0 m mx 5 0 0 mm、 2 0 0 0 m mx 1 0 0 0 m m、 4 0 0 0 mm x 2 0 0 0 m m的高贝利特水泥混凝土， 1 m 3 混凝土平均节省冷却水 2 _3 l 、 6 ． 1 5 、 1 0 ． 6 4 m 。 关键词： 高贝利特水泥混凝土；普通硅酸盐水泥混凝土；温控；冷却水用量 中图分类号 ： T U5 2 8 ． 叭 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 8 — 0 1 2 8 — 0 3 Hi gh bel i t e c e m en t a ffe c t i ng on t em pe r a t ur e c ont r ol l i ng o f l a r ge vol um e con c r e t e W ANG Ke — l i a n g ， LIW e n- x u n ， SUIT o n g - b o ， ZHANG We n— s h e ng ( 1 ． C h i n a B u i l d i n g Ma t e r i a l s Ac a d e my ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 4 ， C h i n a ； 2 ． S h a n d o n g P r o v i n c i a l Wa t e r R e s o u r c e s R e s e a r c h I n s t i t u t e ， J i n a n2 5 0 0 1 3 ， C h i n a 3 ． Z i b o Me n g s h a n Re s e r v o i r Ad mi n i s t r a t i v e Offic e ， Z i b o 2 5 5 3 1 8 ， Ch i n a ) Abs t r a ct ： Hi g h Be l i t e c e me n t c o n c r e t e a n d g e n e r a l P o r t l a nd c e me n t c o n c r e t e wi th t e m p e r a t u r e s e n s o r b u r i e d we r e m o l d e d r e s p e c t i v e l y wi t h 巾4 0 0 0 mn lx 2 0 0 0 mm， 4 ,20 0 0 mmx l O 0 0 mm， l 0 0 0 mm~ 5 0 0m l T l u n d e r t h e g r o u n d ．P V Cc o o l i n g p i p e wi t h 1 6 0l n l n wa s b u ff e d o n l yi n g e n e r a l P o r t — l a n d c e me n t c o n c r e t e ．Pi p e wa s fil l e d wi t h wa t e r a t 2 2℃ ， a n d t o tal wa t e r c o n s u mp t i o n wa s r e c o r de d wi th wa t e r t a b l e ．Th e r e s u l t s s h owe d t h a t c o n t r o l — l a b l et e mp e r a t u r e o f h i g hBe l i t ec e m e n t c o n c r e t eb e i n gs a m e t ot h a t o f g e n e r a l Po r t l a n dc e me n t c o nc r e t ewi t ht h e s a me s i z e， h i g hBe l i t ec e me n t c on c r e t e s a v e dc o o l i n gwa t e r mo r e t h a ng e n e r a l P o rtl a n dc e me n t c o n c r e t e ． Co mp a r e dwi t hg e ne r a l P o rtl a n dc e me n t c o n c r e t e ， 1 m o f h i g hBe l it e c e me nt c o nc r e t e wi m 1 0 0 0mmx 5 0 0mm， 寸 ) 2 0 0 0mm~ 1 0 0 0mm， 4 0 0 0 mmx 2 0 0 0mil l s a v e d a v e r a g e l y c o o l i n gwa t e r wi t h 2 ．3 1 ， 6 ． 1 5 ， 1 0 ． 6 4m ． Ke ywor d s： h i g hb e l i t e c e me n t c o n c r ~e； g e n e r a lp o r t l and c e me n t c o n c r e t e ； t e mp e r a tur e c o n t r o l l i n g； a mo u nt o f c o ol i n gwa t e r 0 引 言 水利水电丁程施工中的混凝土多为大体积混凝土， 为保证 大体积7 昆 凝土的浇筑质量， 防止温度应力产生的混凝土裂缝 ， 应对混凝土温度进行控制。 但混凝土温度控制是一个复杂的、 系统的问题， 涉及的内容、 采取的方法多而杂， 温控费用较大ll I。 混凝土通水 冷却 温控费用相对其他温控措施较 为关 键 ， 投资影 响也较大 】 。 高贝利特水泥是 中国建筑材 料科 学研究总院研究 并投 入中试 的 国家九五重点攻关项 目， 是一种绿色 高性能 的环 保型节能水泥。 该水泥水化热低， 有利于大体积混凝土温控防裂 和耐久 I~[4 1 ， 在核电站 、 大坝、 高层和大跨度等建筑工程中得到 了广泛应用。 因此， 对高贝利特水泥混凝土冷却用水量进行深入 的研究显得十分必要。 笔者结合不同尺寸的高贝利特水泥混凝 土与普通硅酸盐水泥混凝土进行了冷却用水量试验， 以期 比较 高贝利特水泥在混凝土温控方面具有普通硅酸盐水泥无法比 拟的优越性， 为高贝利特水泥在大体积混凝土温控方面的应用 提供重要参考依据。 1 试验 内容 1 ． 1 试验原材料及配合比 水泥 ： P 04 2 ． 5级水泥 ， 山东青州中联水泥有限公 司产 ； 细 集料 ： 中粗 砂 ， 细 度模数 2 ． 6 ， 山东青 州产 ； 粗 集料 ： 5 ～ 3 1 ． 5 I T ff n 碎石， 山东青州产。 高贝利特水泥： 2 8 d抗压强度为 4 2 ． 5 MP a ， 四川嘉华水泥有限公司产。 外加剂： 引气减水剂( 粉体 ) ， 济南德 利泰建材科技有限公司。 水泥熟料化学成分及矿物组成见表 1 ， 试验所用配合比见表 2 。 表 1 水泥熟料化学成分及矿物组成 收稿 日期 ：2 0 1 1 一 J 0 2 — 1 7 基金项 目：“ 十一五” 国家科技支撑计划重大资助项 目( 2 0 0 6 B A J 0 3 A 0 9 ) 1 28 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2 混凝土配合 比 1 ． 2 试件 制备 在地表面下开挖 4 , 4 0 0 0 m inx 2 0 0 0 mm、 4, 2 O 0 0 mmx l 0 0 0 1 ／ 1 1 11 、 4 , 1 0 0 0 mmx 5 0 0 r n ／ ／ l 的圆柱形坑槽各 2个 ， 在槽坑 中心按 “ L ” 形 埋设温度传感器 。 4, 40 0 0 mmx 20 0 0 i Y l／ n 、 20 0 0 mmx l 0 0 0 1 3 1 1 1 "1 、 4 , 1 0 0 0 m mx 5 0 0 n l l Y l 试件中温度传感器间隔分别为 3 5 0 、 1 8 0 、 1 5 0n l i ／ 1 。 用 0 ． 5 m， 搅拌机拌和混凝土， 分别向坑槽内浇筑高贝利 特水泥混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土， 混凝土初凝后 ， 用塑 料膜覆盖 ， 槽坑周围通 1 8 ～ 2 2℃水养护。 其中， 用 4, 1 6 0 mm的 P VC管做冷却管， 呈 2层“ S ” 形 ， 埋设在普通硅酸盐水泥混凝土 试件中， 冷却混凝土。 高贝利特水泥混凝土各试件均不冷却。 1 ． 3试 验 方 法 用数字式温度显示仪测量混凝土温度， 混凝土浇筑 8 、 1 2 h 各测量一次， 以后 1 d测量一次。 用温度计测量冷却水进出口温 度。 用宁波产水表控制冷却水流速， 使相同尺寸的高贝利特水泥 混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土内温度保持基本相同 停止通 冷却水 l d ， 相同尺寸混凝土温度基本一致时， 记录各尺寸普通 硅酸盐水泥混凝土冷却用水总量。 1 ． 4试验 结果 与讨 论 1 ．4 ． 1 混凝土内温度 测试各尺寸高贝利特水泥混凝土和普通硅酸盐水泥混凝 土内温度， 结果见表 3 - 8 。 各尺寸混凝土试件的中心温度与龄期 的关系见图 1 。 表 3 d p 4 0 0 0 m mx 2 0 0 0 mm高贝利特水泥混凝土温度 ℃ 1 ． 4 ．2 高贝利特水泥混凝土节约冷却水用量 控制相同尺寸高贝利特水泥混凝土和普通硅酸盐水泥混 凝土试件的温度基本一致， 见表 3 ～ 8和图 1 ， 测得不同尺寸普通 硅酸盐水泥混凝土冷却水用量见表 9 。 表4 0 0 0mm x l 0 0 0m m高贝利特水泥混凝土温度 ℃ 表 5 1 0 0 0 mmx 5 0 0 mm高 贝利特水泥混凝土温度 ℃ 表 6 由 4 0 0 0 mmx 2 0 0 0 mm 普通硅酸盐水泥混凝 土温度 ℃ 1 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 7 巾 2 0 0 0 minx 1 0 0 0 mm 普通硅 酸盐水 泥混凝 土温度 ℃ 表 8 巾 1 0 0 0 mmx 5 0 0 mm普通硅酸盐水泥混凝土温度 ℃ 分析表 9可以看出， 使用冷却水控制混凝土温度 ， 高贝利 特水泥混凝土比普通硅酸盐水泥混凝土能显著节约冷却水用 量。 尺寸为 ~1 0 0 0 mmx 5 0 0 m m 的高贝利特水泥混凝土试件 比 普通硅酸盐水泥混凝土节约冷却水 0 ． 9 1 T I ， 1 m， 混凝土平均节 — ◆一HBC一( b 40 0 0mm20 0 0mm —■ 卜PC一 4000m m x 200 0 mm — H BC- 2 0 00 mm x 1 000m m — PC一也2 0 0 0IT I T II X1 0 0 0mm —-● 一 HBC一士1 0 0 0 n l I n x 5 0 0mm 表 9 不 同尺 寸的普通硅酸盐水泥混凝土冷却水用量 土节约冷却水 1 9 ． 3 m ， 1 m 混凝土平均节约冷却水 6 ． 1 5 r n ， 。 混 凝土试件尺寸越大 ， 混凝土试件冷却用水量和 1 m 混凝土平均 节约冷却水越显著。 4 0 0 0 mmx 2 0 0 0 mm的高贝利特水泥混凝 土节约冷却水 2 6 7 ． 4 m ， 1 m， 混凝土平均节省冷却水 1 0 ． 6 4 m3 。 2 高贝利特 水泥混凝土冷却效益分析 假设混凝土所用冷却水价格为 5 元 ／ m ， 尺寸为 1 0 0 0 mn 5 0 0 mm的高贝利特水泥比普通硅酸盐水泥节省 1 ． 1 5 5元 ／ m ， ， 2 0 0 0 mmx 1 0 0 0 m i n的高贝利特水泥混凝土节约 3 ． 0 7 5 元 ／ m ， 4 0 0 0 mmx 2 0 0 0 m m的试件， 高贝利特水泥混凝土节省费用更 大 ， 为 5 ． 3 2 元 ／ m 。 用量， 具有较低的冷却费用和较高的温控效益。 试件尺寸越大， 1 m 混凝土平均节约冷却水量越多， 经济效益越显著。 参考文献 ： [ 1 】王波 ， 肖志辉． 大体积混凝土通水冷却实用性计算[ J l _四川 水力发电 ， 2 0 0 9， 2 8 ( 6 ) ： 4 — 6 [ 2 ] 刘林生．锦屏一级水电站大坝混凝土温控研究[ 川 ． 人民长江， 2 0 0 9 ， 4 0 ( 8 ) ： 9 1 — 9 6 ． [ 3 】 舒光胜．小湾水电站拱坝混凝土温控措施研究[ J I_ 水力发电， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 1 o ) ： 7 4 — 7 6 ． [ 4 】李金玉， 彭小平， 曹建国， 等． 高贝利特水泥低热高抗裂大坝混凝土 性能的研究 硅酸盐学报， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 3 ) ： 3 6 4 — 3 7 1 ． 3 结论 作者简介 试件尺寸相同， 用冷却水控制混凝土温度基本相近， 高贝 联系地址 利特水泥? 昆 凝土比普通硅酸盐水泥混凝土能显著节约冷却水 联系电 话 上接第 1 1 4页 6结语 综上所述即为商性能混凝土在配制上的特点： 即采用低水胶 比， 尽量降低混凝土单位用水量， 选用商性能减水剂 ， 掺人较多的 掺合料， 以减少水泥用量， 减少混凝土内部孔隙率， 减少体积收缩， 提高混凝土耐久l生。 混凝土耐久性主要通过混凝土电通量、抗渗 性、 抗冻融、 抗裂l生、 护筋性、 抗碱—骨料等耐久性指标来反映。 1 3O 王可良( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 工程师 ， 博士研究生 ， 主要从事水工混 凝土研究。 济南市历山路 1 2 5 号 山东省水利科学研究院( 2 5 0 0 1 3 ) l 3 7 0 5 4l 71 7 3 参考文献 ： [ 1 ] 铁建设[ 2 0 0 5 1 1 6 0 号， 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[ z ] 作者简介 联 系地址 联 系电话 ~( 1 9 7 4 - - ) ， 男， 工程师， 从事混凝土及材料试验。 广东省肇庆市怀集县怀城镇登云亭清水塘水电集团实验 室( 5 2 6 4 0 0 ) 1 3 5 8 0 6 2 6 0 5 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m