大体积混凝土的施工应采取哪些技术措施及混凝土养护

-1-大体积混凝土的施工应采取哪些技术措施?随着高层建筑与大型设备基础日益增多，大体积混凝土的应用也日益广泛。大体积混凝土断面大、水泥用量多，水泥水化后释放的水化热会使混凝土产生较大的温度应力和收缩应力，导致混凝土产生表面裂缝和贯穿性裂缝，影响结构的整体性、耐久性和防水抗渗性。因此在大体积混凝土浇筑前应进行裂缝控制计算，估算混凝土浇筑后可能产生的最大水化热温升值、温度差和温度收缩应力，以便在施工中采取有效的技术措施。大体积混凝土浇筑采取的技术措施应着重于降低混凝土内部的最高温度、延缓降温速率、减小内外温差、减小混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸力及改善约束条件等方面。常用的技术措施有以下几点。(1)降低水泥水化热①选用中低水化热的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或粉煤灰水泥等。②尽量选用级配良好的集料，大量掺加粉煤灰等掺和料，充分利用混凝土的后期强度，减少水泥用量，每立方米混凝土每减少10kg水泥用量，混凝土水化温度将降低1℃。③在混凝土内部预埋冷却水管，通人循环冷却水带走热量。(2)降低混凝土入模温度①夏季砂石材料应避免阳光直晒，并可喷冷水雾或冷气预冷；用低温水或冰水搅拌混凝土；运输过程中也应避免日晒。②保证模内通风，加速模内热量散发。③掺入缓凝型减水剂，避免水化热集中产生。(3)加强施工中温度控制①混凝土浇筑后，要保温保湿长期养护，缓慢降温，避免混凝土内外温度、湿度梯度过大。②加强测温控温，及时调整保温养护措施，将混凝土内外温度差控制在25℃以下。③合理安排施工顺序，使浇筑的混凝土均匀上升，避免过大高差。(4)改善约束条件①分层分块浇筑，合理设置施工缝及后浇带，以放松约束条件并减少水化热的聚集。②对大体积混凝土基础，可在与岩石地基或混凝土垫层之间设置滑动层(隔离层)，如刷沥青、铺卷材等，以消嵌固作用，释放约束力。(5)提高混凝土的极限拉伸强度①选择良好级配的粗集料，严格控制砂石含泥量，可掺入适量的膨胀剂，振捣要密实。②根据大体积混凝土形状，在易发生裂缝部位增配构造钢筋，承受收缩拉应力。-2-什么叫做假凝?新拌混凝土的假凝是怎样造成的?假凝现象是指水泥的一种不正常的早期固化，发生在水泥用水拌合的头几分钟内。假凝和快凝是不同的，前者不发生大量的热量，而且经剧烈搅拌，水泥浆又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度亦无不利影响，但是给施工却带来许多的困难。一般认为，假凝的主要原因是由于水泥粉磨时受到高温(有时超过150℃)影响，使部分二水石膏脱水生成半水石膏(Cas02˙½H20)，当水泥调水后，它们又重新水化为二水石膏并析出晶体，在水泥浆中形成二水石膏的结构网，从而引起水泥浆的固化。但由于不是水泥组成的水化，所以不像快凝那样放出大量的热。这种假凝的水泥浆经剧烈搅动破坏二水石膏的结构网后，水泥浆又能恢复原来的塑性状态。混凝土养护混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度(20±3)℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类。混凝土的自然养护就是利用平均气温高于+5℃的自然条件，用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件，正常增长强度。混凝土自然养护的方法及要点如下：①应在浇筑完毕后的12h内对混凝土加以覆盖和浇水，具体而言，初凝后可以覆盖，终凝后开始浇水。混凝土强度未达到1．2N／mm2以前不得上人踩踏或安装模板及支架。②覆盖物可用麻袋片、草帘、竹帘、锯末、砂及炉渣等，浇水次数以使混凝土保持湿润为准，养护用水应与拌制用水相同。大面积结构如地坪、楼板、屋面等可以蓄水养护。当日平均气温低于5℃时不得浇水。③混凝土的浇水养护时间，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不少于7d；对掺用缓凝型外加剂、有抗渗性要求、掺加矿渣及粉煤灰拌制-3-的混凝土不少于14d，时间长一点更好。④有条件时可以采用塑料布覆盖养护，混凝土敞露的表面应全部覆盖严密，并保持塑料布内有凝结水。⑤在缺水地区或混凝土表面不便浇水或覆盖塑料布时，可涂刷薄膜养生液，以防止混凝土内部水分蒸发，以此进行养护。薄膜养生液是一类可成膜的溶液，涂刷在混凝土表面上，溶剂挥发后凝结成一层膜，隔断混凝土内水分的蒸发路径，达到养护目的。⑥混凝土在养护过程中，如发现遮盖不全，浇水不足，以致表面泛白或出现细小干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加强养护，并延长浇水日期加以补救。混凝土的碳化拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5～13.5。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。该反应式为：Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.5～9.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。-4-（注：“碳酸气”和”含碳酸的水”“与混凝土中氢氧化钙作用”机理和效果都是不一样的。不能都叫做碳化。碳化是特指潮湿空气中的二氧化碳扩散侵入混凝土中与氢氧化钙反应生成碳酸钙的反应，又称碳酸盐化，日本叫作中性化。在水下的混凝土是不受碳化作用的。水中溶解的二氧化碳与混凝土的作用是一种侵蚀作用，效果是形成碳酸氢钙而被溶出，是一种溶析性破坏。但是并不是水中只要有二氧化碳都有侵蚀性，那些与水中碳酸氢钙相平衡的二氧化碳没有侵蚀性，称作平衡二氧化碳，其余的才是侵蚀性二氧化碳。）影响混凝土碳化的因素大气中结构混凝土的碳化通常是一个缓慢过程。碳化速度取决于混凝土渗透性与大气的CO2浓度。环境条件因为碳化是液相反应，十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25%空气中的混凝土很难碳化；在空气湿度50%～75%的大气中，不密实的混凝土最容易碳化；但在相对湿度95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化，这是因为混凝土含水时透气性小，碳化慢；在湿度相同时，风速愈高、温度愈高，混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度与空气中CO2浓度的平方根成正比。水泥品种一般说来，普通硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快，掺混合材的水泥碳化速度更快，混合材掺量越大，碳化速度越快。掺用优质减水剂或引气剂，可以大大改善混凝土的和易性，减小水灰比，降低混凝土的透气性能，使碳化减慢。骨料种类混凝土中的骨料本身一般比较坚硬、密实，总的说来，天然砂、碎石基本没有透气性，因此混凝土的碳化主要通过水泥浆体进行。水灰比-5-混凝土的碳化速度与它的透气性有很密切的关系，混凝土的透气性越小，碳化进行越慢。水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，因而碳化速度就慢。同理，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢。浇筑与养护质量密实的混凝土表层孔隙很小，易从潮湿的空气中吸取水分而充满水，故不易碳化；欠密实的混凝土表层中大孔隙内无水，CO2可以由气相扩散到充满水的毛细孔隙而完成碳化。所以越是密实的混凝土其抗碳化能力越高。混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。如果混凝土浇筑时不规范，特别是振捣不密实，以及养护方法不当、养护时间不足时，就会造成混凝土内部毛细孔道粗大，且大多相互连通，严重时会引起混凝土再现蜂窝、裂缝等缺陷，使水、空气、侵蚀性化学物质沿着粗大的毛细孔道或裂缝进入混凝土内部，从而加速混凝土的碳化。