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隨著我國經濟的迅速發展和國家發展戰略的轉變,我國基礎設施的建設得到了空前的發展,在公路、橋梁、高樓、水壩等大型基礎設施建設中,大體積混凝土被廣泛應用,它已經滲入到國民基礎設施建設的方方面面。而高溫給大體積混凝土在結構上帶來的損害及對施工質量的威脅也越來越被人們重視,對高溫季節大體積混凝土施工加以科學的控制已經成為建筑領域的普遍共識。
保持混凝土坍落度處于一個正常合理的范圍對于保證混凝土性能良好和施工正常進行具有重要意義。正常合理的坍落度可以說明混凝土可以以半流體的形態存在,這是滿足現在建筑工藝中澆灌技術需求的前提,其次一個好的坍落度也說明混凝土能有效粘聚,這是施工質量的保障;再次,好的坍落度也證明混凝土能在一定時期內保持良好的保水性。高溫季節會帶來高溫和強烈的光照輻射,這使混凝土表面及內部的水分迅速流失,混凝土凝結時間加快,直接使得混凝土坍落度的損失增大,從而造成混凝土內部松散,給混凝土的抗壓強度帶來很大程度的損害。
裂縫是高溫季節大體積混凝土施工中常見的問題。高溫季節由于溫度較高且陽光照射強烈,混凝土表面水分極易蒸發散失,這回帶來早期的表面裂縫。不過由于混凝土較好的導熱性加上混凝土硬化期間產生的大量水化熱,日間混凝土內部的溫度往往會很高,到了晚間,表面溫度急劇下降,內部熱量不易散失,混凝土內外產生巨大溫差,大體積混凝土的熱脹冷縮效應使得混凝土內部產生壓力,外部產生拉力,這樣的溫度應力使混凝土極易產生裂縫,這一點在新澆筑的大體積混凝土工程中有著更加顯著的表現。
首先,高溫會使大體積混凝土內部水分逐漸散失,混凝土保水性能下降,滲透性增強?;炷羶炔看嬖诘恼舭l作用和滲透作用會持續循環,這對混凝土的粘聚性也會產生不良影響,混凝土內部產生大量細小裂紋,水分在這些裂紋中日益滲透,對鋼筋的腐蝕日益加劇。雖然在澆筑初期這種蒸發作用和滲透作用的惡性循環對大體積混凝土的質量影響不明顯,但在工程后期,如果這種情況不能得到很好的控制,會對建筑物日后正常且長時間的使用產生很大威脅。而裂縫作為高溫帶給大體積混凝土最為直接且嚴重的作用,也會對大體積混凝土滲透度產生影響,這在水壩等水利設施中更為致命。
對于高溫季節的常見規定是氣溫大于30 攝氏度,在這種夏季高溫期往往伴隨著陽光的強烈照射,使得大體積混凝土表面的溫度遠遠高于氣溫,在正午時分,混凝土內部和外部會存在很大溫差,內部外部不均衡的收縮加上混凝土表面水分迅速流失干化,混凝土表面及內部會產生很多細小裂紋。
高溫季節里,由于砂石、水泥等混凝土原材料長期暴露在高溫條件下且長時間接受陽光照射,其溫度可以達到一個較高的水平,加上拌和用水也具有較高溫度,整個大體積混凝土實際上在形成之初就有著很高的溫度。另外,混凝土的硬化過程實際上是一系列復雜的物理化學反應,反應中會產生大量水化熱,使得大體積混凝土內部水分有很大一部分是以水汽的形態存在的。由于高溫季節溫度較高且光照強烈,混凝土的內部溫度會更加高,雖然不及表面溫度高,但是在夜間,大體積混凝土表面溫度迅速跌落,混凝土內部由于水汽的存在和混凝土的阻隔溫度很難散失,這使得大體積混凝土又會產生較大溫差,從而導致裂縫的產生和擴大化。
混凝土的原料主要是水泥,粗骨料和細骨料,由于高溫季節的特殊環境條件,在大體積混凝土施工過程中的原材料要進行合理地選擇和處理。首先,對于水泥來講,應該選擇水化熱較低且減縮效應不強烈的水泥,這樣會降低混凝土在硬化過程中產生的水化熱,而且會降低混凝土內外溫差應力。其次,粗骨料要使用顆粒較大、級配良好的現場破碎的石子;細骨料要使用含泥量較少的中粗砂。最后,還要注意在混凝土混制過程中加入減水劑。減水劑的作用是降低混凝土的單位用水量,其中最理想的減水劑是緩凝性減水劑,這種減水劑不僅能降低單位用水量,還能降低混凝土的水化熱,緩解大體積混凝土在高溫季節內外溫差過大的情況。
高溫季節對混凝土的影響不僅在于混凝土成型后硬化的過程,在混凝土產生點往澆筑點運輸的過程中,混凝土中水分的流失也相當嚴重。針對這個問題,可以在混凝土施工過程中對混凝土的運輸過程加以控制。落實在具體處,可以用混凝土攪拌車進行運輸,避免接受過多的照射和水分過度蒸發,還可以在用泵將混凝土灌入模時,在模內安裝通風裝置,通過空氣的流動帶走混凝土中的熱量。還可以泵口搭設涼棚,避免混凝土在泵口受到過度的光照,也可以在攪拌車上安裝噴水設施,使攪拌罐一直處于相對陰涼的狀態。這些在混凝土運輸過程中采用的簡單物理措施都能有效減輕混凝土水分流失的程度,為高溫時節大體積混凝土的施工破除阻礙。
對于施工方式的改進是高溫季節大體積混凝土施工中最重要的環節。為了縮小混凝土在高溫下的暴露面積、縮短澆筑時間,可以采取斜面澆筑法,即從模頂向模底以薄層的形式澆筑成一個斜面,然后依照這個坡度分薄層逐層澆筑。在泵送混凝土時,應該優先供應中間的泵,使得大體積混凝土出現中間凸起兩側低的形狀,這樣可以及時清理混凝土在澆筑過程中產生的泌水。在對混凝土進行振搗時,不僅要控制澆筑的厚度和坡度,還要兼顧振搗棒的使用數量及振搗方向,既不能破壞澆筑的坡度又要保證混凝土得到充分振搗。
大體積混凝土施工在各個季節都有進行的可能性,但高溫季節對于混凝土的硬化和成型會有不良影響,尤其是會使大體積混凝土內部外部產生許多裂縫從而影響混凝土的質量和性能。為了使高溫季節大體積混凝土施工項目能順利進行,要對混凝土的原材料、運輸過程、施工方式進行處理和改進,即對大體積混凝土的施工過程加以控制。
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