水化熱的曆程,水泥水化是(shì)一個(gè)放熱過(guò)程。水泥熟料粒子是多種礦物的聚集體,目前常用的矽酸鹽水泥主要成分是矽酸三鈣(C3S)、矽酸二鈣(C2S)、鋁(lǚ)酸三鈣(C3A)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)等(děng),各成分的水化過程都不相同,因(yīn)此它的水化曆程非常複雜。根據水化熱的釋放速率與時間的關(guān)係(xì)可把水(shuǐ)泥水化過程分成五個階段,即產生水化熱的預誘導期、誘(yòu)導期、加速期、減速期和擴散期。
大體積混凝土的早期開裂主要是由於水化熱引起的(de)混凝土內部溫差所致。目前對大體積混凝土的定義沒有統一的說法,我國《公路(lù)橋(qiáo)涵施工技術規範》關於大體積混凝土的定義為:現場澆築(zhù)的(de)最小邊尺寸為1-3m,且必須采取措施,以避免水化(huà)熱引起的溫差超過25℃的混凝(níng)土稱為大體積混凝土。AASHTO規定最短邊尺寸(cùn)大於1.2m的(de)混凝土為大體積混凝土。
對橋梁工程中十分明顯的大體(tǐ)積混凝土部位,如(rú)樁基承台、實體橋台、厚度較大的橫(héng)隔牆等,一般都(dōu)有(yǒu)針對水化熱的施工對策(cè)。
預防或減少大體積混凝土水化熱的措施主要有:采用低水化熱(rè)水泥。由於礦物成分及摻和料數量不同,水泥的水化熱(rè)差異很大。鋁酸三鈣(gài)和矽酸三鈣含量高(gāo)的水泥,水化時產生的水化熱較高;混合材料摻量多的水(shuǐ)泥水化熱較低。為降低水化熱,在滿足混凝土設計(jì)要求的前提下,可不采用水化熱較高的矽(guī)酸鹽水泥,而采用中(zhōng)熱矽酸鹽水泥和低熱礦渣水泥,且不宜(yí)使用早強型水泥。減少水泥用量。可以使(shǐ)用摻水劑(jì)來有效地減少水和水泥的用量,從而有效地降低混凝土的水化熱。添加礦(kuàng)物摻和料。礦物摻和料包括:粉煤灰、矽灰、磨細礦渣、煤矸石等。比如,用適量粉煤灰取代一部分水泥,可以消減(jiǎn)水化熱產生(shēng)的溫度峰值。在重力式(shì)橋台中,可以(yǐ)用大粒徑骨料來降低水(shuǐ)化熱(rè)。因(yīn)為粒徑越大,骨(gǔ)料(liào)的孔隙率及表麵(miàn)積就越小,混凝土的水泥用(yòng)量就越小。降低混凝土(tǔ)澆築時(shí)的人模溫度(dù)。在早期養(yǎng)護中,加強外部保濕、保溫措施,以減少混凝土結(jié)構內(nèi)外部的溫差(chà)。分層澆築。當混凝土結構的(de)厚度較大時,分層澆築可(kě)以有效地降低水化(huà)熱引起的溫差。埋設冷卻水管。
埋設冷卻水管用連續流動的冷水來(lái)降低混凝土在澆築(zhù)過程中的水化熱溫度(dù)。決定冷卻效率的主要因素有管徑、管距、冷卻水溫(wēn)和持續時間。冷卻水管可采(cǎi)用管徑40mm左右的鋼管,根據混凝(níng)土體的形狀在各澆築層內(nèi)呈U形迂回布置(zhì),水管間距一般(bān)1 -2m,視混凝土澆築時的分層情況,層間距比(bǐ)水管與邊界的距離大,一般可達兩倍左右。當結構平麵尺寸(cùn)較大時,可以設置多個環路(每環(huán)路包括一對(duì)進、出水(shuǐ)口),進(jìn)水口宜設(shè)在(zài)混凝土體中央,出(chū)水口宜設在邊緣(yuán)。冷卻水管的每一環路可以布置在(zài)同一水(shuǐ)平層(céng)內(nèi),也可連通兩個水平層。
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