摘要: 現澆大體積混凝土結構工程對水泥的體積安定性要求嚴格, 骨料應不含有害雜質, 粒徑選擇要考慮結構截面尺寸和輸料導管的直徑, 外加劑宜選用普通型木質素磺酸鈣。
關鍵詞: 大體積混凝土; 水化熱; 原材料
中圖分類號: TU37
文獻標識碼: A
文章編號: 1672- 0547( 2006) 01- 0081- 01
1. 概述
大體積混凝土目前國內尚無一個確切的定義。國外的說法也不盡一樣, 美國混凝土學會(ACI) 認為:“任何現澆大體積混凝土, 其尺寸之大, 必須要求采取措施解決水化熱及隨其引起的體積變形問題, 以最大限度減少開裂?！比毡窘ㄖW標準( JASS5) 規(guī)定:“結構截面最小厚度在800mm 以上, 同時預計水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差超過25℃的混凝土, 稱為大體積混凝土?！?/P>
我國的大體積混凝土以往用于水工結構, 且采用水化熱低的專用水泥———大壩水泥, 其混凝土強度等級低。近幾十年來, 由于高層建筑的發(fā)展, 基礎多采用底板較厚的筏基、箱基等大體積混凝土。它與水工結構體積混凝土相比, 具有以下特點:
(1) 塊體相對較薄, 體積相對較小;
(2) 混凝土強度等級較高, 單方水泥用量較多, 水化熱引起的混凝土內部溫度較一般混凝土高;
(3) 結構截面內配筋較多, 整體性要求較高;
(4) 基礎結構大多埋置于地下, 雖然受外界溫度變化的影響較小, 但對抗?jié)B性要求較高。因此, 如何控制混凝土的內外溫差、溫度變形( 應力) 引起的裂縫,提高混凝土的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能, 是建筑工程大體積混凝土施工中需要解決的一個關鍵問題。
2. 材料選擇與要求
現澆大體積混凝土結構工程實踐及理論研究表明, 在施工中選擇好混凝土的原材料, 對降低大體積混凝土的水化熱, 防止溫度變形( 應力) 引起的裂縫,將會起重要的限制作用。
2.1 水泥
目前, 國內除少數水泥廠生產水化熱低的大壩水泥外, 一般供應的水泥品種有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥。對建筑工程中的大體積混凝土, 一般應優(yōu)先采用水化熱較低的礦渣水泥、火山灰質水泥和粉煤灰水泥, 當采取措施在混凝土發(fā)熱量不增加的前提下, 也可選用普通水泥。但是, 值得注意的是這些發(fā)熱量較低的水泥都具有早期強度低, 耐凍性差, 除粉煤灰水泥外, 干縮性還均較大的特點。
大體積混凝土對水泥的體積安定性要求較為嚴格, 體積安定性不良的水泥應作廢品處理, 絕對不能用于大體積混凝土中。凡出廠的水泥, 必須按國家標準規(guī)定用沸煮法檢驗其安定性。同時規(guī)定水泥熟料中, 游離氧化鎂含量不得超過5%, 水泥中三氧化硫含量不超過3.5%。安定性不符合標準的水泥不能出廠。在施工現場, 水泥使用前, 也一定要抽檢其安定性, 以免釀成大的混凝土工程質量事故。
2.2 骨料
骨料除應符合普通混凝土用砂和碎石或卵石的有關質量標準外, 對于大體積混凝土, 尚應注意以下要求:
2.2.1 有害雜質砂石屬于天然材料, ?；烊胍恍┯泻ξ镔|, 如云母、粘土、淤泥等。特別是一些有機雜質、硫化物及硫酸鹽, 它們對水泥有腐蝕作用, 降低混凝土強度。若使用混有堿性反應的骨料( 如白云石、石灰塊等) , 經過一段時間的消化膨脹, 使混凝土出現開裂和剝落, 甚至可能導致結構破壞。因此, 要求大體積混凝土的骨料不含這些有害雜質。
2.2.2 品種和粒徑細骨料宜采用粗砂或中砂。粗骨料宜采用粒徑較大的石子。因為采用這種石子,混凝土的密實性較好, 并可減少水泥用量, 有利于減少水化熱。但是, 為了便于搗實, 石子粒徑最大不得超過結構截面最小尺寸的1/4, 也不得大于鋼筋最小凈距的3/4。當混凝土用泵輸送時, 石子最大粒徑與輸送混凝土的導管的直徑及石子的類型有關, 如當導管的直徑為200mm 時,最大粒徑, 卵石為80mm, 碎石為70mm, 當導管直徑為280mm 時, 卵石與碎石的最大粒徑均為100mm。對于大體積混凝土宜采用直徑較大的導管輸送。2.2.3 含泥量在大體積混凝土結構中, 過多的含泥量, 不僅增加混凝土的收縮, 還降低強度, 對抗裂性特別有害。因此, 在施工中采取嚴格措施控制砂石中的含泥量: 砂不超過3%, 石子不超過1%。
2.3 外加劑
在混凝土中摻入少量的外加劑, 可改善其性能,節(jié)約水泥, 降低造價, 縮短工期。因此, 它是一種使用方便, 效果顯著的改性材料。由于它能顯著改善混凝土的物理力學性能, 所以它在大體積混凝土工程中具有重要的地位和作用。
在品種眾多的外加劑中, 宜選用普通型木質素磺酸鈣( 簡稱木鈣外加劑) 。試驗表明, 摻水泥重量的0.2~0.3%的木鈣, 與不摻的相比, 摻木鈣的混凝土可以減水12%, 提高混凝土強度30%。同時, 還可改善初期混凝土的熱性能和抗裂性。在保證質量的前提下, 尚可節(jié)約10%左右的水泥。木鈣外加劑已為定型產品, 材源豐富, 包裝運輸方便, 是一種值得推廣的外加劑。
此外, 在大體積混凝土中值得推薦的另一種減水劑是AF 型減水劑。它是一種以多環(huán)芳烴為主成分的新型早強減水劑。這種減水劑為棕褐色粉末物, 水溶液呈中性或弱堿性; 其產品來源廣, 成本低, 是高效減水劑中價格較低的一種。AF 型減水劑的最佳摻量為0.5~1.0%, 若保持強度相近時, 可節(jié)約水泥15%; 若保持坍落度和水泥量不變時, 1~3 天的強度可提高20~50%( 28 天強度提高20~30%) , 減水率可達10~16%。據試驗, 摻1%的AF 型外加劑, 在不減水的條件下,坍落度可增大至180~200mm。因此, 也特別適用于大體積泵送混凝土工程。
總之, 把好原材料的選擇關, 對保證現澆大體積混凝土的工程質量, 起著關鍵性的作用。
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