超长混凝土冬施温度监测及防裂控制.pdf

陈月平等 ： 超长混凝 土冬 施温度监测及防裂控制 1 1 5 超 长 混凝 土 冬 施 温 度 监 测 及 防 裂控 制 陈月平 ， 李治 ， 朱广祥 ， 朱卫中 ( 1 ．中铁建设集团 。 哈尔滨1 5 0 0 0 1 ； 2 ．黑龙 江省寒 地建筑 科学研 究院 ． 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘要】 文中通过在严寒气候条件下 ， 对轨道层 C 5 0 F 3 0 0不同结构尺寸的主梁、 预应力梁、 细梁、 板混凝土 进行温度 监测 ， 获得 C 5 0混凝土早期 内部水化温升 峰值 、 温度场分布及 温度发展 规律 。根 据不 同尺寸混 凝土 降温 速率、 内外温差 ， 调整养护方式， 有效地降低混凝土表层与中心温差， 避免在混凝土表面和内部产生温度裂缝。 【 关键词】 严寒气候 ； 温度监控； 养护措施； 大体积超长结构混凝土。 【 中图分类号】 T U 7 5 5 ． 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 5 — 0 1 1 5 — 0 3 为研究 C 5 0大体积超 长结构混 凝土冬 施水 化热 温度 场 变 化 ， 解 决严 寒 季 节 大体 积 混凝 土 施 工 防冻 、 防裂 技 术 难 题 ， 结合某工程轨 道 层 C 5 0级 超长 结 构大 体 积混 凝 土冬 期 施工， 进行全过程温度监测 ， 并对混凝土温度应力进行分 析⋯ ， 并 根 据 实 测 温 升 峰 值、温 度 场 分 布 情 况， 按 照 G B 5 0 4 9 6— 2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范》 、 J G J 1 0 4—9 7 《 建 筑工程冬期施工规程》 规定 ， 采取相关措施对混凝土进行温 度 控 制 。 1 工程概况 某高铁工程轨道层局部长 4 1 m、 宽 4 8 m， 由主梁和板组 成， 其中主梁有五道 ， 两道主预应力梁长 4 1 m， 截面尺寸为 1 ． 5 m 2 ． 7 m， 三 道非 预应 力 梁 尺寸 为 4 8 m1 ． 5 m x 2 ． 5 m， 楼板厚 度分别为 4 0 0 mm和 1 0 0 mm。混凝 土强度等 级为 C 5 0， 抗 冻等级为 0 0 。混 凝 土施 工季 节为 1月 下旬 ， 施工 期间环境气温为 一l 0～一2 9 ． 9 ~ C， 平均气温 一1 5 ℃， 极端最 低气温 一2 9 ． 9 ~ C。混凝 土采取暖棚法施工 ， 为 防止 运输与浇 筑过程 中受冻 ， 配制 中掺加 了 一1 0 ℃ 防冻 剂进 行施工 。 2原材料及 配比 表 1 试 验室混凝 土配合比 强度 等级 ———垫 坍 落 度 适 用 环 境 强 度 等 级—— ⋯ ⋯’ 适 用 环 境 7 d 28 d 5 6 d ／mm C5 0 4 0 ． 3 5 8 ． 4 6 2 ． 9 2 O 5 一l O℃ 低碱 型 P ． 0 4 2 ． 5水 泥 ， I 级粉 煤灰 ， 砂 为中砂 ， 石子 为 5 — 1 6 m m和 5～2 5 m m两级 配碎石 ， 按 8 ： 2质 量比掺配成连续 级 配碎石 ， N C一 3型高效减 水早 强 防冻 剂 ， WH D F型混 凝 土 增强密实抗 裂剂。混凝土 配 比及性能 见表 1 、 表 2 。 3 温度监测 的意义 在北 方严寒 地 区进 行 大 体积 超 长 结 构 混 凝 土冬 期 施 工 ， 其 防冻和对早 期 温 度应 力 裂缝 的控 制 是工 程技 术 人员 极为关注的工程问题【 2 J ， 该工程进行温度监测及控制 的意 义 主要 有 以下几点 ： ( 1 ) 五道主梁属于大体积混凝土超长结构， 其水泥用 量、 配合比都与普通大体积混凝土不同， 掌握其温度变化规 律 ， 对指导今后类 似工程冬季施工具有参 考意义 。 ( 2 ) 本工程结构尺寸复杂 ， 包含有预应力主梁、 非预 应力主梁、 细梁、 4 0 0 ra m厚板 、 1 0 0 ram厚板 ， 这些不同尺寸的 结 构布置在同一个浇筑 面上 ， 其混 凝土 水化 温度必 然不 同 ， 而由温度应力不同引起结构力学性能的变化将对整个结构 带来影响， 所以要及时掌握各个尺寸结构温度的变化情况， 采取相应的措施。 ( 3 ) 混凝土工程在 平均 一2 0 ℃气 温下施 工 ， 虽然其 浇 筑过程都采取了加热保温措施 ， 但 由于混凝土施工原材料、 搅拌、 运输、 工作性调整等影响因素较多， 一旦出现问题， 将 使混凝土立即受冻 ， 造成较大危害。所 以在混凝土拌合、 出 机、 入 泵 、 入模 等关 键环 节要 进行 温度 监测 ， 这样 既确保 混 凝土质量， 又能跟踪检查混凝土施工的各个过程， 掌握第一 手资料， 出现问题时可以快速解决。 4测试结果及分析 4 ． 1 混凝 土浇筑情况 混凝土采用现场搅拌站集 中搅拌 ， 由罐车运至现场， 由 5部地 泵通 过导 管泵送 人模 ， 全部 混凝 土 1 8 0 0 m 。 ， 4 2 h内全 部浇筑完毕。混凝土工作性较好， 坍落度在 1 8 0～2 0 0 m m之 间 ， 混凝 土入模 温 度 在 2 4～2 7 ~ C之 间 ， 暖 棚 内温 度为 7～ 1 5 ℃ ， 粱模板下部 温度为 2— 5 ~ C。 4 ． 2 梁的温度场变化情况 混凝土从浇筑人模开始即采用预埋的热电偶测温仪进 行全面的温度监测 ， 具体温度曲线见图 1 。测温结果显示 ， 混凝土主梁中心温度最高达 7 4 ~ C， 出现的位置在梁的中心 处 ， 温度 场由梁中心 向两端 呈现递 减趋 势 ， 基 本符 合温 度应 力中间高 、 两端低 的特点 ， 梁 的表面 和底部 温度与 中心 温度 之差不超过 2 5 ~ C。在环境 温 度稳定 时 ， 上 下表 面温 度 曲线 相互重合 ， 随着 中心 温度 平 缓均 匀下 降 。梁 的水 化 温 升最 高峰值集 中在混凝土 浇筑完后 的 3 6 h ， 最高 峰值持续 1 0 h后 开始下降 。本工 程 梁体 混凝 土 开始 降 温后 ， 前期 降 温速 率 较快 ， 平 均 2 4 h降温 5 ~ C， 后期 表 面与 底部 温度 与环 境 温度 冬 施质 量 通病 1 l 6 低温建筑技术 2 0 1 1年第 5期 ( 总第 1 5 5期 ) 温差小 于 2 0 t 2 时 ， 平均 2 4 h降温 2 ~ C。 —— 表 面温度 ——中心温度——底部温度 l 2 3 8 6 6 1 0 7 1 3 6 龄期， I l 图1 主梁 温度曲线变化情况 4 ． 3 板的温度场变化情况 轨道层楼板分为 4 0 0 1 ／ 1 1 1 1 厚和 1 0 0 ra m厚两种。4 0 0 ram 厚板中心最高温度峰值接近 5 0 ~ C， 板表面覆盖一层塑料薄 膜， 薄膜下混凝土表面温度超过 2 5 E， 保证了板混凝土内外 温差不超过 2 5 E， 所 以暖 棚 内养 护 温度 达 到 5 ~ C以上 时 ， 4 0 0 m m厚板不需要采取特殊的保温措施。1 0 0 ra m厚板最高 峰值接近4 o ℃， 1 0 0 m m厚板温度峰值比4 0 0 l n l n厚板提前 5 — 8 h到来。具体温度变化曲线见图2 。 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 +4 0 0 mm板温度 一l O O m m板温度 1 O l 8 3 4 铊5 0 5 8 6 6 ∞ 龄期， lI 图2 板温度曲线变化情况 4 ． 4 细梁温度场变化情况 浇筑层面上共有 1 3道截面尺寸为 5 0 0 ra m8 0 0 ram的 细梁， 分布在轨道层表面， 细梁中心最高温度 2 8 h为 4 8 ~ C， 表面 3 6 ℃， 表面与中心温度不超过 2 5 ~ C。细梁结构由于尺 寸薄， 温度散失快， 与环境温度差值小 ， 正常不需要覆盖棉 被进行保温。具体温度变化情况见图3 。 一表面温度— 呻 心温度一 环境温度 6 O 5 0 4 0 3 0 2 0 l 0 0 1 O 2 2 4 2 5 5 7 4 l O l 1 1 2 1 7 1 龄势 图3 细梁 的温度发展曲线 4 ． 5 覆盖层、 模板、 暖棚温度场变化情况 梁采取一层塑 料薄 膜加 一层 棉被 的养护 形式 ， 塑料 薄 膜用于保湿 ， 棉被 用 于保 温。采用 一层 塑料薄 膜覆盖 的地 方 ， 覆盖层下 温度 与混 凝土 表 面温度 接近 。采用 棉 被覆盖 的地 方 ， 棉被下养护温度高 于棚内环境温度 1 0 ~ C～1 5 " C， 随 着混凝土内部温度的向上传递， 表面可以起到蓄热养护 目 的， 从 而减少内外 温差 。混 凝土模板 采用木胶板 ， 通过 在模 板与混凝土界 面埋 置 测 温点 可 以发 现 ， 模 板 内与 混凝 土接 触的地方比外界环境温度高 1 0—1 5 ~ C， 因此， 木胶板作为模 板既避免了混凝 土在 浇筑 与养 护期 间 防止受冻 ， 同时 也有 利于混凝土表面的保温及延缓降 温速率 。 暖棚 内温度浇筑前保 持在 7—1 5 ~ C， 随棚内混凝土浇筑 的进行和完成， 水泥水化热释放， 使暖棚 内温度迅速提高， 最高达 2 O ℃以上， 为防止水泥水化速度加快， 采取定时通风 散热 ， 保证棚 内温度在 1 O ℃ ～l 5 ℃之间 ， 营造暖棚 内达到 相 对稳定的养护环境。随着 7 d后水泥水化的速度的下降， 暖 棚内温度也随着混凝土降温缓慢回落至7～1 0 ~ C 左右。 5 混凝土施工质 量控制 本工程温度监 测持 续到 混凝 土 内外 温 差达 到 l O ℃ 以 内， 混凝土表面与环境温度相近时结束， 此时暖棚外大气温 度在 一 5一一1 5 c C之间。但混凝土结构的养护措施继续保 持， 既保证混凝土强度继续增长， 同时也防止混凝土受冰雪 冻融破坏。混凝土浇筑时预留了 1 5组用于监测实体和验收 的混凝土试块 ， 分别放置在 梁、 板上 进行 同条件养 护 以及 标 准养护 ， 混凝土强度结果见表 3 。 表 3 同养护制度下混凝土强度发展规律 从表3 试验结果得出， 不同位置的混凝土由于受到养护 温度的不同， 强度增长的速度也不同， 结构越厚的地方， 混 凝 土强度越高 ， 主梁和板在 7 d时间均接 近或超过混凝土规 定强度 ， 没有产生冻害， 混凝土浇筑完 2 8 d后对浇筑面进行 观察 ， 未发现温度裂缝。 6 结语 ( 1 ) 本工程采用的暖棚法进行的混凝土冬期施工方 法可行， 对其它类似工程具有参考价值。具体实施中应注 意控制混凝土温升速率、 温升峰值、 降温速率、 内外温差等 技术指标应符合 G B 5 0 4 9 6—2 0 0 9 { 大体积混凝土施工规范》 的有关规定 ， 以避免造成混凝土产生裂缝。 ( 2 ) 采用暖棚法进行大体积混凝土冬期施工时， 只要 混凝土在规定时间内不受冻， 并保证在规定龄期 内达到设 计强度， 建议在混凝土配合比设计时考虑尽量少加或不加 早强剂或防冻剂， 适当采用缓凝剂 ， 同时适当降低混凝土的 入模温度， 以减缓混凝土温升速率， 降低温升峰值， 保证混 凝土浇筑体在人模温度基础上的绝热温升值不大于 4 5 ℃， 有利于混凝土裂缝 的控制 。 ( 3 ) 对于冬期施工的大体积混凝土而言， 在混凝土浇 筑完成后， 建立一个稳定的温、 湿度场， 是防止混凝土早期 开裂的重要措施， 因此应进一步做好温度监测和分析工作， 以便及 时 采取 积 极有 效 的 措施 对 混凝 土进 行保 温 、 保 湿 养护。 ( 4 ) 针对超长结 构和 不同尺寸 的混 凝土浇筑在 同一 平面上 ， 要尽 量缩短不同结构混凝土浇筑时间差 ， 使 不同结 ∞ 器 ∞ 们 加 m o 、 髓赠 、 馘嗫 、 雌赠 辛 酉阳等 ： 商品混凝土梁板结构早期裂缝 成因及防治 1 1 7 商品混凝土梁 板结构 早期裂缝成 因及 防治 辛酉 阳， ( 黄淮学院 。 河南 李 中原 驻马店4 6 3 0 0 0 ) 【 摘要】 从材料因素、 施工因素、 环境条件等方面， 分析了北方地区商品混凝土梁板结构早期裂缝产生的 原 因 ， 介绍 了预防和控 制混凝土裂缝 产生的有效措施 。 【 关键词】 商品混凝土； 裂缝； 成因； 防治 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 5 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 5— 0 l 1 7 — 0 2 THE CAUS E AND CoNTRoL oF THE FI S SURES I N CoM Ⅱ RCI AL CoNCRE I E BEAM SLAB XI N Yo u- y a n g，L I Zh o n g — y ua n ( H u a n g h u a i U n i v ． ， H e n a n Z h u ma d i a n 4 6 3 0 0 0， C h i n a ) Abs t r a c t ： Co nc r e t e b e a m s l a b c r a c k r e a s o n s／ i r e a na l y z e d ba s e d o n ma t e r i a l ，c o n s t r u c t i o n f a c t o r s， a n d e n v i r o n me n t a l c o n di t i o n s i n t he n o r t he rn r e g i o n，a n d thi s p a p e r i n t r o du c e s the e ffe c t i v e me a s ur e s o f pr e v e n t i o n a n d c o nt r o l o f c o n c r e t e c r a c k． Ke y wo r ds： c o mme r c i a l c o n c r e t e； c r a c k； c a u s e； p r e v e n t i o n 商品混凝土是指由水泥 、 集料、 水、 外加剂和掺合料等 按一 定 比例 ， 经 集 中搅 拌站 计 量 、 拌制 ， 采用 运输 车运 至施 工现场的混凝土拌合物。商品混凝土以其速度快、 质量好、 劳力 省 、 消耗低 、 技术先进 、 现 场文 明等诸 多优 点 ， 已成 为城 市建 筑业不可缺 少 的重要 组 成部 分 ， 越 来越 受 到人 们 的欢 迎 ， 是 国家建设部 重点推广 项 目。然而 ， 商 品混 凝土 裂缝 的 频繁出现， 尤其是梁板结构早期裂缝的出现， 更让建筑行业 普遍 关注 。 2 裂 缝原因分析 混凝土早期裂缝主要是沉缩和干缩引起的。混凝土沉 缩变形的大小与混凝土流态有关， 混凝土流动性越大， 相对 沉缩 变形 越大 ， 如不 加 以控 制 ， 极 易引 起早 期 裂缝 。此外 ， 混凝土在硬化过程中， 水分蒸发速度越快， 其干缩值越大。 总的说来 ， 影 响混凝土沉缩 和干缩的因素有如下几个方面 2 ． 1 混凝土流动性 由于商品混凝土坍落度大， 稍加振捣即出现石子下沉 ， 1 结构裂缝产生的规律及部位 浆体上浮， 时常有较多泌水； 随着水分蒸发 ， 表面即出现大 ( 1 ) 春、 秋季节为北方地区梁板早期裂缝的多发期， 量塑性收缩裂缝。 大风天施工 的楼 板如 不 采取 有效 措施 则 裂缝 多 而 宽 ， 而 阴 2 ． 2水泥细度 天 、 小雨天施 工的楼板早期裂缝极少 。 水 泥颗粒 的粗 细对水泥性 能有 很大影 响 ， 颗粒越 细 ， 其 ( 2 ) 混凝土楼 板早期 裂缝 一般 发生在 浇筑 后 1～ 3 h ， 水化 、 凝结硬化 ， 其水 化收缩量越大 ， 易开裂。 板 面裂缝多在梁板交 界处 ， 厚度变化 处及梁板钢筋上 部。 2 ． 3混凝土体 积形 状 ( 3 ) 楼层越高， 因高空风速大 ， 若用泵送混凝土则需 大体积混凝土 ， 由于水化热积聚在内部不易散发， 混凝 坍落度大的商品混凝土， 这样楼板裂缝更难控制。 土内部温度升高产生 内外温差， 由此产生的温度应力造成 ( 4 ) 板厚度越大， 裂缝越少。 硬化初期混凝土的开裂 ； 且这种裂缝可随时发展而继续扩 0● 00 ● 0o ．0o ．0 00● 00 ● 00● 00 ●o 0● 00● o 0● 00 ● 00● 00 ● 00● 00 ● 00● o 0● 00 ●0 0● 00 ●0 0● 00 ◆00 ● 00● 00 ● 00● 00 ● 00● 0 0● 00 ● 00● 00 ●0 0◆ 00 ● 00● 00 ●0 0● 0o ●00 ● 00● 0 0● 00 ． 。 0 ． 0o ．0 o0 ● 0 构混凝土浇筑时间差， 使不同结构混凝土水化收缩变形一 致 ， 减少 由约束 产生的拉应力 。 参 考文献 [ 1 ] 袁广林 ， 黄方意 ， 等 ．大体积混凝土 施工期 的水化热温 度场及 温度应力研究[ J ] ．混 凝土 ， 2 0 0 5， 1 8 4 ( 2) ： 1 7 2—1 7 4 ． [ 2] 江守恒 ， 李家和 ， 朱 卫中 ．大体积混凝土水化温升影 响因素分 析[ J ] ．低温建 筑技术 ， 2 0 0 6 ， ( 2) ： 7— 9 ． [ 3 ] 吕建福 ， 汪东洁 ， 巴恒静 ．大体积混凝土早期温度发展规律及 温度控制 [ G] ／ ／ 寒冷地 区混凝土科学研究与发展 ．哈尔滨 ： 哈 尔滨工业大学 ， 2 0 0 8 ： 4 8 2— 4 8 6 ． [ 收稿 日期 】 2 0 1 0一 O 3一l 4 [ 作者简介 ] 陈 月平 ( 1 9 7 0一) ， 男 ， 山西 临县人 ， 高级 工程 师 。 现 主要从 事建筑 工程技 术管理工作 。