水化熱的歷程,水泥水化是一個放熱過程。水泥熟料粒子是多種礦物的聚集體,目前常用的硅酸鹽水泥主要成分是硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、鋁酸三鈣(C3A)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)等,各成分的水化過程都不相同,因此它的水化歷程非常復(fù)雜。根據(jù)水化熱的釋放速率與時間的關(guān)系可把水泥水化過程分成五個階段,即產(chǎn)生水化熱的預(yù)誘導(dǎo)期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期和擴(kuò)散期。
大體積混凝土的早期開裂主要是由于水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫差所致。目前對大體積混凝土的定義沒有統(tǒng)一的說法,我國《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》關(guān)于大體積混凝土的定義為:現(xiàn)場澆筑的最小邊尺寸為1-3m,且必須采取措施,以避免水化熱引起的溫差超過25℃的混凝土稱為大體積混凝土。AASHTO規(guī)定最短邊尺寸大于1.2m的混凝土為大體積混凝土。
對橋梁工程中十分明顯的大體積混凝土部位,如樁基承臺、實體橋臺、厚度較大的橫隔墻等,一般都有針對水化熱的施工對策。
預(yù)防或減少大體積混凝土水化熱的措施主要有:采用低水化熱水泥。由于礦物成分及摻和料數(shù)量不同,水泥的水化熱差異很大。鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的水泥,水化時產(chǎn)生的水化熱較高;混合材料摻量多的水泥水化熱較低。為降低水化熱,在滿足混凝土設(shè)計要求的前提下,可不采用水化熱較高的硅酸鹽水泥,而采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥,且不宜使用早強(qiáng)型水泥。減少水泥用量??梢允褂脫剿畡﹣碛行У販p少水和水泥的用量,從而有效地降低混凝土的水化熱。添加礦物摻和料。礦物摻和料包括:粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣、煤矸石等。比如,用適量粉煤灰取代一部分水泥,可以消減水化熱產(chǎn)生的溫度峰值。在重力式橋臺中,可以用大粒徑骨料來降低水化熱。因為粒徑越大,骨料的孔隙率及表面積就越小,混凝土的水泥用量就越小。降低混凝土澆筑時的人模溫度。在早期養(yǎng)護(hù)中,加強(qiáng)外部保濕、保溫措施,以減少混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫差。分層澆筑。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的厚度較大時,分層澆筑可以有效地降低水化熱引起的溫差。埋設(shè)冷卻水管。
埋設(shè)冷卻水管用連續(xù)流動的冷水來降低混凝土在澆筑過程中的水化熱溫度。決定冷卻效率的主要因素有管徑、管距、冷卻水溫和持續(xù)時間。冷卻水管可采用管徑40mm左右的鋼管,根據(jù)混凝土體的形狀在各澆筑層內(nèi)呈U形迂回布置,水管間距一般1 -2m,視混凝土澆筑時的分層情況,層間距比水管與邊界的距離大,一般可達(dá)兩倍左右。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面尺寸較大時,可以設(shè)置多個環(huán)路(每環(huán)路包括一對進(jìn)、出水口),進(jìn)水口宜設(shè)在混凝土體中央,出水口宜設(shè)在邊緣。冷卻水管的每一環(huán)路可以布置在同一水平層內(nèi),也可連通兩個水平層。
文章出自橋梁動靜載荷試驗gyjrwz.cn,轉(zhuǎn)載請注明。