高温环境下建筑土建混凝土施工的温控措施与水化热抑制技术
0 引言
混凝土作为现代建(构)筑物的基础材料之一,其施工质量和工作性能极大影响着工程的安全。目前,我国各类基础设施的建设正如火如荼,建设条件也越来越复杂,其中不乏在全年气温都较高的热带地区开展的工程项目,或者受限于工期,需要在高温炎热的季节进行施工的工程。可见,在高温条件下进行混凝土施工不可避免,而混凝土施工质量又明显受温度的影响,温度过高会明显劣化混凝土工作性能,导致生产成本增加。因此,为确保混凝土的质量与强度,不少工程技术人员和学者都对高温条件下的混凝土施工进行了研究探讨,得出了一些有效的技术措施。
1 高温环境下混凝土温度变化机理
高温环境下混凝土温度变化机理源于水泥水化反应与外界热环境的相互作用过程,当环境温度超过30℃时,水泥矿物成分C3S和C2S的水化速率按照阿伦尼乌斯定律呈指数增长,使得单位时间内的放热速率较常温条件下提高2~3倍,而水化产物的生成速度加快会导致浆体结构快速致密化,从而改变了混凝土内部的孔隙结构和渗透性能。混凝土内部温度场的分布规律受到水泥用量、水胶比、集料粒径分布以及构件几何形状的综合影响,大体积构件中心区域由于热量积聚效应和较低的散热系数,温度可达到70~85℃,与表面区域形成25~40℃的温度梯度,引发的约束应力往往超过混凝土早期抗拉强度的60%~80%,从而产生温度裂缝的潜在风险[1]。
2 高温环境下建筑土建混凝土施工难点分析
2.1 混凝土拌合物温度控制技术难
高温环境下原材料储存和运输过程中受到太阳辐射和大气热传导的双重影响,水泥在露天堆放条件下温度可达50~65℃,砂石骨料表面温度经常超过70℃,加之拌合用水温度通常在25~30℃范围内,导致拌合物出机温度普遍达到35~42℃,远超规范规定的32℃上限要求,而传统的降温措施在实际工程中面临诸多技术瓶颈,冰水拌合需要精确计算冰块投入量与融化时间的匹配关系,冰块过量会造成局部温差过大影响混凝土均匀性,不足则达不到预期降温效果,骨料预冷虽能有效降低拌合物温度但需要消耗大量电能,喷淋系统容易引起骨料含水率波动从而影响配合比准确性。拌合设备在高温环境下连续运转时自身产生的摩擦热和机械热会使拌合筒内壁温度升高8~15℃,加剧了拌合物的温升趋势,现有温度监测技术存在响应滞后和精度不足的问题,难以实现拌合过程中的实时温度调控,导致温度控制措施的实施效果大打折扣。
2.2 大体积混凝土水化热释放控制难
大体积混凝土结构由于几何尺寸大、表体比小的特点,内部水化热难以及时散发至外界环境,在高温气候条件下,混凝土内部温度场呈现复杂的非线性分布规律,中心区域温度可达75~90℃,与表面温度形成30~50℃的巨大梯度,产生的温度......
混凝土作为现代建(构)筑物的基础材料之一,其施工质量和工作性能极大影响着工程的安全。目前,我国各类基础设施的建设正如火如荼,建设条件也越来越复杂,其中不乏在全年气温都较高的热带地区开展的工程项目,或者受限于工期,需要在高温炎热的季节进行施工的工程。可见,在高温条件下进行混凝土施工不可避免,而混凝土施工质量又明显受温度的影响,温度过高会明显劣化混凝土工作性能,导致生产成本增加。因此,为确保混凝土的质量与强度,不少工程技术人员和学者都对高温条件下的混凝土施工进行了研究探讨,得出了一些有效的技术措施。
1 高温环境下混凝土温度变化机理
高温环境下混凝土温度变化机理源于水泥水化反应与外界热环境的相互作用过程,当环境温度超过30℃时,水泥矿物成分C3S和C2S的水化速率按照阿伦尼乌斯定律呈指数增长,使得单位时间内的放热速率较常温条件下提高2~3倍,而水化产物的生成速度加快会导致浆体结构快速致密化,从而改变了混凝土内部的孔隙结构和渗透性能。混凝土内部温度场的分布规律受到水泥用量、水胶比、集料粒径分布以及构件几何形状的综合影响,大体积构件中心区域由于热量积聚效应和较低的散热系数,温度可达到70~85℃,与表面区域形成25~40℃的温度梯度,引发的约束应力往往超过混凝土早期抗拉强度的60%~80%,从而产生温度裂缝的潜在风险[1]。
2 高温环境下建筑土建混凝土施工难点分析
2.1 混凝土拌合物温度控制技术难
高温环境下原材料储存和运输过程中受到太阳辐射和大气热传导的双重影响,水泥在露天堆放条件下温度可达50~65℃,砂石骨料表面温度经常超过70℃,加之拌合用水温度通常在25~30℃范围内,导致拌合物出机温度普遍达到35~42℃,远超规范规定的32℃上限要求,而传统的降温措施在实际工程中面临诸多技术瓶颈,冰水拌合需要精确计算冰块投入量与融化时间的匹配关系,冰块过量会造成局部温差过大影响混凝土均匀性,不足则达不到预期降温效果,骨料预冷虽能有效降低拌合物温度但需要消耗大量电能,喷淋系统容易引起骨料含水率波动从而影响配合比准确性。拌合设备在高温环境下连续运转时自身产生的摩擦热和机械热会使拌合筒内壁温度升高8~15℃,加剧了拌合物的温升趋势,现有温度监测技术存在响应滞后和精度不足的问题,难以实现拌合过程中的实时温度调控,导致温度控制措施的实施效果大打折扣。
2.2 大体积混凝土水化热释放控制难
大体积混凝土结构由于几何尺寸大、表体比小的特点,内部水化热难以及时散发至外界环境,在高温气候条件下,混凝土内部温度场呈现复杂的非线性分布规律,中心区域温度可达75~90℃,与表面温度形成30~50℃的巨大梯度,产生的温度......
查看原文请点击下载文档。
声明:本站所有文章资源内容,如无特殊说明或标注,均为本站原创内容。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。
