防凍泵送劑在大體積混凝土冬施中應用
2006-08-17 00:00
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【摘要】 通過使用LNC-53型負溫混凝土防凍泵送劑及有效的冬期施工措施解決了大體積混凝土冬期泵送施工中防凍、泵送、“內熱外冷”、易產生裂縫等問題。結果表明，摻LNC-53型負溫防凍泵送劑可在-10℃的條件下確保大體積泵送混凝土的可泵性，同時使混凝土免于凍害，強度可持續(xù)增長。
【關鍵詞】防凍泵送劑；大體積混凝土；冬期施工；泵送；裂縫
商品混凝土泵送施工已廣泛應用于建筑工程中，但對于大體積混凝土冬期泵送施工，由于其特殊需要，既要保證混凝土自身的和易性和泵送可施工性又要防止大體積混凝土因“內熱外冷”產生溫差裂縫，同時還要確?；炷敛皇軆龊η覐姸仍谪摐貤l件下還在繼續(xù)增長以保證工程質量及工程進度。傳統(tǒng)施工方法是以泵送劑與防凍劑復合使用，而防凍劑的加入會不同程度地造成混凝土坍落度損失過大、可泵性降低，這就增大了大體積混凝土冬期泵送施工的難度。
由黑龍江省寒地建筑科研院承擔的黑龍江省科技攻關項目——LNC-53型防凍泵送劑的研究，很好地解決了冬施難題。LNC-53防凍泵送劑應用于“哈爾濱農墾麥芽有限公司年產10萬噸麥芽工程”中，達到了混凝土冬期施工規(guī)定的要求，保證了大體積混凝土冬期泵送施工的澆筑質量。
1 工程概況
哈爾濱農墾麥芽有限公司年產10萬噸麥芽工程，施工單位為黑龍江省農墾建工集團有限公司第一公司。該工程筒倉混凝土基礎長為51m，寬43m，厚1．8m，混凝土強度等級為C25，混凝土澆注量約為4000m3 左右，屬厚大塊體的大體積混凝土?；炷翝仓r間為10月末，采用商品混凝土泵送施工工藝現(xiàn)場一次性露天澆筑。
2 施工難點與技術措施
大體積混凝土的特點是結構厚、體形大、鋼筋密，一次澆筑量大，施工時間長，施工工藝要求高，受環(huán)境影響大，混凝土灌注完畢后，由于體積過大，會造成混凝土中水泥水化熱大，溫度場梯度大，混凝土“內熱外冷”極易產生裂縫。黑龍江省哈爾濱市進入10月份以后，日平均大氣溫度在-5~5℃之間，此氣溫將對大體積混凝土施工帶來不利的影響，由于環(huán)境氣溫的過低，混凝土表面散熱速率加快，從而導致混凝土內外溫差急劇加大，最終造成混凝土表面與內部形成溫差裂縫，嚴重時甚至會形成貫通裂縫。本工程施工時間為10月末，采用商品混凝土泵送施工工藝，施工現(xiàn)場一次性露天澆筑，屬于大體積混凝土的冬期泵送施工，其難點在于既要保證混凝土自身的和易性和泵送可施工性又要防止混凝土不受凍害，還要考慮由于內部水泥水化熱的作用與外部環(huán)境溫度低而造成的內外溫差過大會使混凝土出現(xiàn)裂縫問題，這無疑給施工帶來了很大的難度。
根據本工程的施工難度需要，經施工單位黑龍江省農墾建工集團有限公司第一公司與黑龍江省寒地建筑科學研究院共同研究決定，使用LNC-53型防凍泵送劑與UEA膨脹劑復合技術，設計合理的防凍泵送混凝土配合比，并采取冬季大體積混凝土施工相應的保溫、防裂措施進行施工。
3 大體積混凝土冬期泵送施工實際情況
3．1 配合比設計
哈爾濱農墾麥芽有限公司年產10萬t麥芽工程筒倉基礎大體積混凝土設計強度等級為C25，其混凝土配比如表1所示。原材料選用小嶺水泥廠P．O 32．5普通硅酸鹽水泥、阿城熱電廠I級增鈣粉煤灰、松花江中砂、碎石（粒徑5～25mm）、自來水、黑龍江省低溫研究所中間試驗廠生產的LNC-53型負溫混凝土防凍泵送劑、UEA型混凝土膨脹劑。
 3．2 溫度控制
筒倉基礎大體積混凝土總澆筑量為4000m3，一次性澆筑。澆筑時間為10月25日早至10月31日12時，施工時摻LNC-53型防凍泵送劑的混凝土和易性良好，施工現(xiàn)場坍落度為16~20cm?；炷寥肽囟瓤刂圃?．3—11．6℃之間，澆注時環(huán)境溫度在-9～6℃范圍內變化，混凝土澆筑后立即用塑料膜頂漿覆蓋以防風吹失水出現(xiàn)塑性裂縫并采取了嚴格的控溫措施，混凝土測溫從澆筑時開始進行至11月14日9時?；炷翜y溫采用熱電偶法，使用混凝土多點智能測溫儀對混凝土內部溫度變化進行適時監(jiān)測，該儀器測試精度為0．1℃ ，能夠滿足大體積混凝土測溫精度要求。
在澆筑實體的四周、中心等有代表性部位的表面、中部、底部分別布置了測溫點。經實測得到了從澆筑開始至400h混凝土內部溫度升降變化的數(shù)據資料，并根據此實測溫度數(shù)據繪出了有代表意義測區(qū)的時間與溫度曲線，見圖1。
 以往測試資料顯示，不摻加任何外加劑、摻合料的普通混凝土，一般在混凝土入模溫度l0℃左右，環(huán)境溫度8—7℃時，澆筑后3d出現(xiàn)內部溫升高峰；在寒冷的冬季施工當中，如不采取任何控溫措施時，混凝土的入模溫度通常會達到5一0℃，環(huán)境溫度在3~-15℃，大體積混凝土內部的最高溫升在澆筑3d左右出現(xiàn)。在本工程施工過程中，混凝土入模溫度最高達11．2℃，如果不采取任何降溫措施，混凝土的水化熱峰值將會在3d后出現(xiàn)，再加之環(huán)境溫度最低達-15℃，此時混凝土內部最高溫升的峰值理論預算將會高達60℃左右，兩者疊加時，混凝土內部與表面的溫差將達到75℃ ，這一數(shù)值將嚴重影響到混凝土結構的安全性，極易導致大體積混凝土由于內外溫差過大而造成的溫差裂縫問題。
由圖1可見，本工程摻LNC一53型混凝土防凍泵送劑后大體積混凝土水化溫升峰值推遲到了澆筑后的第7d出現(xiàn)，峰值也較普通混凝土的水化峰值低，究其原因是由于本工程在混凝土配合比設計中選用了增鈣粉煤灰和起主要作用的黑龍江省低溫建筑科學研究所中間試驗廠生產的LNC一53型混凝土防凍泵送劑。增鈣粉煤灰的摻用，降低了水泥的單位使用量，是導致峰值降低的一個原因；而最為重要的是LNC一53型混凝土防凍泵送劑不僅含有防凍組分、減水流化組分，還有緩凝組分，加入混凝土中在滿足混凝土泵送及不受凍害的前提下，還起到了緩凝作用，使得水泥的前期水化速率減慢，混凝土中水泥水化放出的熱量通過混凝土結構散失的時間延長，有充足的時間使熱量得以散失，使得出現(xiàn)的水泥水化熱峰值較低。
圖1中各區(qū)域的熱峰值不同，原因是由于各區(qū)域的邊界條件不同使得散熱條件不同，另外處于邊角處的散熱面積大，散熱較快，中心部位由于厚度較厚而導致散熱較慢，同時各區(qū)域的養(yǎng)護也不盡相同，入模溫度也不相同，這都致使了各區(qū)域混凝土的溫度峰值出現(xiàn)的時間與大小不盡相同，但是均在控制范圍之內。在保證混凝土不出現(xiàn)過大溫差的前提下，由于防凍組分的降低冰點及促進早期結構的形成作用，又保證了混凝土在負溫作用下不會發(fā)生凍害。表面處的溫度曲線波動性大的原因是由于受外界溫度的影響顯著，當外界氣溫變化時表面溫度也隨其變化，從中可以看出，表面覆蓋保溫層的重要性，當保溫效果不好時，其曲線波動特別明顯，資料顯示，當表面采取設置多層溫度保溫緩沖層時，保溫效果良好，表面溫度曲線非常平滑。
從各測溫點的數(shù)據來看，混凝土的各個不同部位的溫差值均控制在25℃之內，滿足YBJ224—91《塊體基礎大體積混凝土施工技術規(guī)程》規(guī)定的要求。
3．3 保溫養(yǎng)護措施
混凝土澆筑完畢抹平后用一層塑料薄膜頂漿覆蓋以防失水產生干縮裂縫，待混凝土初凝后采用300mm厚袋裝珍珠巖覆蓋，保證混凝土溫度不易散失，達到保溫防凍及防止混凝土的溫度變形和收縮變形的目的。
3．4 混凝土強度
龍墾麥芽工程施工環(huán)境最低氣溫為-10℃，平均氣溫為-6．3℃。澆筑的同時施工單位按相關規(guī)定預留了足夠的試塊，并與實體同條件養(yǎng)護-7、-28、-91d的試件進行了抗壓aUU強度的測試，試驗數(shù)據見表2。
 由表2中數(shù)據可見，現(xiàn)場預留同條件養(yǎng)護試件-7d強度達到設計強度的23．2% ，-28d強度達到設計強度的75．6% ，-91d強度達到設計強度的108% ；而與標養(yǎng)試件28d強度相比，-7d強度達到19．9% ，-7+28d強度達到95．2%。結果表明，混凝土的實測強度達到了冬期施工規(guī)定的要求，保證了大體積混凝土冬期泵送施工的澆筑質量。
4 結語
4．1 大體積混凝土冬期泵送施工的難點是既要保證混凝土自身的和易性和可泵性又要防止大體積混凝土因“內熱外冷”產生溫差裂縫，同時還要確?；炷敛皇軆龊?，強度仍能繼續(xù)增長以保證工程質量及工程進度，而使用LNC一53型混凝土防凍泵送劑可有效地解決這一施工難題。
4．2 大體積混凝土冬期泵送施工混凝土外加劑的合理選擇和配合比設計是混凝土質量的基本保證，只有優(yōu)質的防凍泵送劑才能增加混凝土的和易性。提高可泵性，同時減少混凝土用水量，降低其液相冰點，降低水泥水化熱峰值并推遲其峰值到達的時間，以達到減水、緩凝、防凍、泵送、防裂的要求，從而保證大體積混凝土冬期泵送施工的質量。
4．3 在大體積混凝土的冬期施工中，摻用增鈣粉煤灰是降低水泥水化熱、減少水泥用量、提高新拌混凝土可泵性的好方法。試驗表明，對于C25級的負溫泵送混凝土，I級增鈣粉煤灰的摻量可達26%左右。
4．4 與其它混凝土冬期施工一樣，大體積混凝土冬期泵送施工中同樣需要采用切實可行的保溫措施以避免混凝土受到凍害，同時還要采取相應的測溫、控溫措施以防止大體積混凝土產生溫差裂縫。 |
| 原作者： 尹冬梅 朱廣祥 江守恒 單星本 文 婧 朱衛(wèi)中 |
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