文章编号:1007-046X(2004)01-0042-
03
应用技术
高性能混凝土在大体积混凝土工程中的应用
ApplicationofHighPerformanceConcreteinMassConcreteEngineering
张 力,王彦鹏,方 萍 (甘肃华陇混凝土有限责任公司 兰州 730050)
摘 要:本文介绍了C45P12高性能混凝土在基础大体积混凝土工程中的应用情况。通过提高混凝土中粉煤灰的掺量,充
分利用外加剂性能,并采用90d龄期强度,大幅度减少了单方混凝土中水泥用量,有效降低了大体积混凝土中的水化热,推迟了混凝土温峰出现时间,并成功控制了大体积混凝土的内外温差。 关键词:高性能混凝土;大体积;水化热;温差
中图分类号:TU528.31 文献标识码:B 1 工程概况
,90d龄期C45P12筏板混,施工方通过验算,认为工载荷,同意采用90d龄期作为筏板混凝土检验龄期。2.3 原材料情况
5.万,地下2层,地上31为C45,1.8m(局部2.4m),为大体积。筏板混凝土总方量约为5400m3。该工程于2003年1月中旬浇筑,施工时环
(1)水泥:采用甘肃祁连山水泥股份有限公司生产的普硅42.5级水泥。该水泥的主要特点是:C3A含量低,需水量稳定,抗折、抗压指标均高于同类水泥,其安定性、初终凝时间均符合国家现行标准的有关规定。 (2)细、粗集料:分别采用兰州本地产级配良好的中砂和5～31.5mm粒级碎石。砂细度模数为2.6～
境温度为-10.0℃～2.0℃。2 施工技术方案2.1 配合比设计方案
本工程筏板混凝土厚度较大,对散热条件不利,易2.9;含泥量小于2.0%;泥块含量小于1.0%。5～31.引起内部高温而产生温度裂缝。因此,在设计混凝土5mm粒径碎石的含泥量小于1.0%;泥块含量小于0.配合比时,要考虑在满足设计强度和抗渗等级要求的5%。
条件下,充分发挥粉煤灰后期活性及减水剂性能,加大 (3)粉煤灰:采用兰州西固电厂生产的Ⅱ级粉煤混凝土中粉煤灰掺量,尽可能减少水泥用量,以达到降灰,其质量符合国家现行标准《粉煤灰混凝土应用技术低水化热,推迟水化温升峰值出现时间的目的,并采用规范》GBJ146-90中Ⅱ级粉煤灰品质和指标的要求。膨胀剂以补偿高性能混凝土温度回落后体积收缩及后在混凝土中掺入粉煤灰能有效改善混凝土工作性能,期冷缩和干缩,尽量减少混凝土裂缝产生的因素。2.2 混凝土检验龄期
提高混凝土的密实度,增强混凝土耐久性。由于粉煤灰前期水化热仅为水泥的三分之一,故粉煤灰对降低
根据国家现行标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》大体积混凝土的中心最高温度,推迟温度高峰出现时GBJ146-90中第4.1.2条的规定“:粉煤灰混凝土设间具有比较显著的效果。计强度等级的龄期,地下工程宜为60d或90d;大体积
(4)膨胀剂:采用兰州金轮新科外加剂有限公司生
混凝土宜为90d或180d。”根据该工程工期安排,采用产的HPE低碱型混凝土膨胀剂,掺量为水泥用量的90d龄期作为筏板混凝土检验龄期:一方面,可以在混6%,其各项指标符合现行标准《混凝土膨胀剂》JC476凝土中大幅降低水泥用量,加大粉煤灰掺量,减少因高粉煤灰活性和耐久性效应,增强混凝土的抗渗性、抗侵蚀性能。42
-2001中的有关要求。根据近几年在诸多基础工程
水化热产生温度裂缝的因素;另一方面,可以充分发挥中的使用情况,具有良好的抗渗、补偿收缩效果。
(5)高效减水剂:采用大连西卡建筑材料有限公司生产的NF型缓凝高效减水剂,其质量符合国家现行
COALASHCHINA 1/2004
标准《混凝土外加剂》GB8076-1997中混凝土高效减小,掺量为水泥用量的0.5%～1.0%,掺入后能有效改善混凝土工作性能,并延缓和降低大体积混凝土水为该批混凝土生产了12t初凝时间8小时以上的NF型缓凝高效减水剂。 (6)水:采用自来水。2.4 混凝土施工配合比的确定
T0=[0.92(mcTc+msTs+mgTg+mfTf+meTe)+÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf+me)]……(1) 式中 ws、wg———砂子、石子的含水率(ws=2. 根据表1和表3提供的有关数据利用公式(1)可计算出混凝土拌合物温度为9.6℃。
(b)混凝土拌合物的出机温度(Tl)按公式(2)计算 Tl=T0+0.16(T0-Tb)
…………………(2)
代入有关数据,c)(T2)按T2-0.032n)(T1-Ta)…………(3) ——混凝土自运输至浇筑前的时间(t=0.5h);
n———混凝土转运次数(n=1);
a———温度损失系数(当用输送车时a=0.25h-1).
水剂一等品的性能指标和要求。掺减水剂混凝土坍损4.2Tw(mw-wsms-wgmg)+4.2(wsmsTs+wgmgTg)]
化时的放热速度和热量。应我方要求,西卡公司专门0%,wg=0);
筏板C45P12混凝土配合比设计以国家现行标准法为依据,主要技术参数根据以往试配和实际施工应出筏板采用普硅90d龄期C45P12(见表1)及试配主要技术参数(见表2):
水(mw)
166
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000的设计方10.3℃。用情况,结合该工程技术方案和原材料情况确定。列公式水泥
(m)
322
砂)
g)
1072
减水剂(mf)(me)(ma)
122
21
2.254
用有关数据代入公式(3),计算出混凝土拌合物经运输至浇筑前的温度为8.1℃.
由于在平均气温为-4℃时,大体积混凝土泵送、浇筑施工过程对混凝土温度的影响,可认为混凝土入
水灰比
(W/C)
0.36
抗压强度代表值(MPa)砂率
(βc)f7df28df60df90d0.42
27.6
41.2
48.3
55.6
模温度与浇筑前的温度相比,损失不大,混凝土浇筑温 注:1、混凝土坍落度设计为:170±30mm
2、其中f7d、f28d、f60d、f90d分别为混凝土试配7d、28d、度约为7.8℃。60d、90d龄期强度代表值。2.5 大体积混凝土内部温升计算
(2)估算混凝土中心最高温度———Tmax
(1)混凝土浇筑温度———Tj
本工程筏基C45P12混凝土在2003年1月中旬浇筑。考虑大体积混凝土的内部温升,为便于控制混凝土内外温差,降低混凝土内部的最高温度,决定在施工时应控制混凝土浇筑温度不大于8℃。根据以往同期的气象记录及原材料温度情况,可估算出今年同期的原材料温度情况(见表3),并考虑混凝土在搅拌、运输、泵送浇筑过程中对温度的影响,调整水温使混凝土搅拌温度保持在10℃左右。
表3大气平均温度(Ta)
-4.0
)一月中旬原材料温度情况(℃
筏板混凝土中心最高温度的计算,根据王铁梦教授统计整理出混凝土中心的最高温度的峰值的经验公式,并结合粉煤灰具有一定的水化热确定公式如下: Tmax=Tj+mca+mfaf式中:(℃)
)Tj———混凝土浇筑入模的温度(℃mc———每立方米混凝土水泥用量(kg/m3)mf———每立方米混凝土粉煤灰用量(kg/m3)a———经验系数,当采用矿渣水泥时a=0.
搅拌机棚内石子温度(Tb)(Tg)
1.0
14.0
………………(4)
Tmax———混凝土浇筑入模的中心最高温度
原材料温度
水
(Tw)
25.0
10,当采用普硅水泥时a=0.105,粉煤灰(膨胀剂)af=0.035。
水泥粉煤灰膨胀剂砂子(Tc)(Tf)(Te)(Ts)
20.0
14.0
14.0
2.0
根据公式(4)和配合比中的水泥用量,混凝土浇筑时的入模温度按7.8℃考虑,则混凝土中心最高温度为46.9℃.
(3)根据上述计算数据及以往浇筑大体积混凝土
43
混凝土浇筑温度可按下列步骤依次计算: (a)混凝土拌合物温度(T0)按公式(1)计算
1/2004 粉煤灰
的施工经验,考虑1.8m厚混凝土体散热不利等因素,虑气温骤降、表面失水等不利影响,对基础底板表面的混凝土内部最高温度在浇筑3d后可能达到50℃。另覆盖养护保持了28d以上。经多方观察,混凝土表面外,该筏板浇筑时正值冬期施工,因此必须使混凝土的未出现明显的可见裂缝。
表面温度和中心温度的温差保持在25℃以内。通过4 检测结果热工计算,采用覆盖一层塑料薄膜和双层草袋的养护
在施工过程中,共留置抗压强度试件41组,抗渗
方法,可使混凝土表面温度保持在25℃以上。同时为
试件11组。
防止大气温度骤降或混凝土内部温度过高等因素,施
(1)抗压混凝土试件各取若干组,供7d、28d和
工时还采用内部预埋水管的降温方法,以可靠的措施60d试压,以观测混凝土强度发展情况。到90d龄期避免混凝土温差过大的现象。3 混凝土的拌制、浇筑与养护3.1 混凝土的拌制和浇筑
后,经检验混凝土平均强度情况见表4。
表4
8
60d749.6
90d2558.7
(1)混凝土拌制时,试验人员根据砂石的含水情况对施工配合比作相应调整,混凝土的拌制时间控制为60秒。MPa)
90d龄期强度最小值为52.7MPa,65.5MPa。
(2)抗渗混凝土试件在50d后进行抗渗性能试验,所有试件均符合P12抗渗要求。
制。180mm之间;,。每小时向工地输送混凝土约60m3。混凝土初凝时间大于6小时,保证在浇筑过程
结论 (2),浇筑方向由西5
(1)利用高性能混凝土90d龄期强度,加大粉煤灰掺量,每m3混凝土可比60d龄期节约水泥60kg,比水化热,大体积混凝土的内外温差低于25℃,有效地控制了温度裂缝的出现。掺加粉煤灰后,不仅满足强操作,保证了施工质量。
(2)从测温情况看,大体积混凝土工程不但要控制
中不形成施工缝。整个浇筑任务在95个小时内顺利28d龄期节约水泥130kg,有效降低了水泥用量,减少完成。
3.2 混凝土的养护及测温
筏板混凝土采用内降外保的养护工艺,当混凝土度要求,而且使混凝土具有良好的工作性能便于泵送表面温度骤降时,启用内部降温系统。
(1)混凝土于终凝前开始收平表面后开始养护,并
及时用塑料薄膜仔细覆盖,再加盖双层草袋。对塑料水化热,同时也要加强养护,特别要加强早期养护,减膜无法盖到地方,用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润,少混凝土内外温差,能有效地控制混凝土裂缝的产生。以避免混凝土因失水过快而产生干缩裂缝。
(3)用粉煤灰、膨胀剂和高效减水剂配制的高性能
(2)施工时及时加强早期保温措施,混凝土的表面混凝土能有效降低水化热,推迟水化温升峰值出现的温度和中心温度之差保持在25℃以内。实际测得混时间,减少混凝土收缩,改善混凝土体积稳定性,使混凝土中心最高温度47.0℃于混凝土浇筑后75小时出凝土强度、抗渗等指标稳定提高。现,同时测得混凝土表面温度为29.0℃,混凝土的表面温度和中心温度之差最高为18.0℃,达到了预期的效果。
(3)由于该底板混凝土浇筑期在冬期施工阶段,考
参考文献
[1]王铁梦《工程结构裂缝控制》,.中国建筑工业出版社,1997。[2]吴中伟,廉惠珍《高性能混凝土》北京:中国铁道部出版社,1999。
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应用技术
高性能混凝土在大体积混凝土工程中的应用
ApplicationofHighPerformanceConcreteinMassConcreteEngineering
张 力,王彦鹏,方 萍 (甘肃华陇混凝土有限责任公司 兰州 730050)
摘 要:本文介绍了C45P12高性能混凝土在基础大体积混凝土工程中的应用情况。通过提高混凝土中粉煤灰的掺量,充
分利用外加剂性能,并采用90d龄期强度,大幅度减少了单方混凝土中水泥用量,有效降低了大体积混凝土中的水化热,推迟了混凝土温峰出现时间,并成功控制了大体积混凝土的内外温差。 关键词:高性能混凝土;大体积;水化热;温差
中图分类号:TU528.31 文献标识码:B 1 工程概况
,90d龄期C45P12筏板混,施工方通过验算,认为工载荷,同意采用90d龄期作为筏板混凝土检验龄期。2.3 原材料情况
5.万,地下2层,地上31为C45,1.8m(局部2.4m),为大体积。筏板混凝土总方量约为5400m3。该工程于2003年1月中旬浇筑,施工时环
(1)水泥:采用甘肃祁连山水泥股份有限公司生产的普硅42.5级水泥。该水泥的主要特点是:C3A含量低,需水量稳定,抗折、抗压指标均高于同类水泥,其安定性、初终凝时间均符合国家现行标准的有关规定。 (2)细、粗集料:分别采用兰州本地产级配良好的中砂和5～31.5mm粒级碎石。砂细度模数为2.6～
境温度为-10.0℃～2.0℃。2 施工技术方案2.1 配合比设计方案
本工程筏板混凝土厚度较大,对散热条件不利,易2.9;含泥量小于2.0%;泥块含量小于1.0%。5～31.引起内部高温而产生温度裂缝。因此,在设计混凝土5mm粒径碎石的含泥量小于1.0%;泥块含量小于0.配合比时,要考虑在满足设计强度和抗渗等级要求的5%。
条件下,充分发挥粉煤灰后期活性及减水剂性能,加大 (3)粉煤灰:采用兰州西固电厂生产的Ⅱ级粉煤混凝土中粉煤灰掺量,尽可能减少水泥用量,以达到降灰,其质量符合国家现行标准《粉煤灰混凝土应用技术低水化热,推迟水化温升峰值出现时间的目的,并采用规范》GBJ146-90中Ⅱ级粉煤灰品质和指标的要求。膨胀剂以补偿高性能混凝土温度回落后体积收缩及后在混凝土中掺入粉煤灰能有效改善混凝土工作性能,期冷缩和干缩,尽量减少混凝土裂缝产生的因素。2.2 混凝土检验龄期
提高混凝土的密实度,增强混凝土耐久性。由于粉煤灰前期水化热仅为水泥的三分之一,故粉煤灰对降低
根据国家现行标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》大体积混凝土的中心最高温度,推迟温度高峰出现时GBJ146-90中第4.1.2条的规定“:粉煤灰混凝土设间具有比较显著的效果。计强度等级的龄期,地下工程宜为60d或90d;大体积
(4)膨胀剂:采用兰州金轮新科外加剂有限公司生
混凝土宜为90d或180d。”根据该工程工期安排,采用产的HPE低碱型混凝土膨胀剂,掺量为水泥用量的90d龄期作为筏板混凝土检验龄期:一方面,可以在混6%,其各项指标符合现行标准《混凝土膨胀剂》JC476凝土中大幅降低水泥用量,加大粉煤灰掺量,减少因高粉煤灰活性和耐久性效应,增强混凝土的抗渗性、抗侵蚀性能。42
-2001中的有关要求。根据近几年在诸多基础工程
水化热产生温度裂缝的因素;另一方面,可以充分发挥中的使用情况,具有良好的抗渗、补偿收缩效果。
(5)高效减水剂:采用大连西卡建筑材料有限公司生产的NF型缓凝高效减水剂,其质量符合国家现行
COALASHCHINA 1/2004
标准《混凝土外加剂》GB8076-1997中混凝土高效减小,掺量为水泥用量的0.5%～1.0%,掺入后能有效改善混凝土工作性能,并延缓和降低大体积混凝土水为该批混凝土生产了12t初凝时间8小时以上的NF型缓凝高效减水剂。 (6)水:采用自来水。2.4 混凝土施工配合比的确定
T0=[0.92(mcTc+msTs+mgTg+mfTf+meTe)+÷[4.2mw+0.9(mc+ms+mg+mf+me)]……(1) 式中 ws、wg———砂子、石子的含水率(ws=2. 根据表1和表3提供的有关数据利用公式(1)可计算出混凝土拌合物温度为9.6℃。
(b)混凝土拌合物的出机温度(Tl)按公式(2)计算 Tl=T0+0.16(T0-Tb)
…………………(2)
代入有关数据,c)(T2)按T2-0.032n)(T1-Ta)…………(3) ——混凝土自运输至浇筑前的时间(t=0.5h);
n———混凝土转运次数(n=1);
a———温度损失系数(当用输送车时a=0.25h-1).
水剂一等品的性能指标和要求。掺减水剂混凝土坍损4.2Tw(mw-wsms-wgmg)+4.2(wsmsTs+wgmgTg)]
化时的放热速度和热量。应我方要求,西卡公司专门0%,wg=0);
筏板C45P12混凝土配合比设计以国家现行标准法为依据,主要技术参数根据以往试配和实际施工应出筏板采用普硅90d龄期C45P12(见表1)及试配主要技术参数(见表2):
水(mw)
166
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000的设计方10.3℃。用情况,结合该工程技术方案和原材料情况确定。列公式水泥
(m)
322
砂)
g)
1072
减水剂(mf)(me)(ma)
122
21
2.254
用有关数据代入公式(3),计算出混凝土拌合物经运输至浇筑前的温度为8.1℃.
由于在平均气温为-4℃时,大体积混凝土泵送、浇筑施工过程对混凝土温度的影响,可认为混凝土入
水灰比
(W/C)
0.36
抗压强度代表值(MPa)砂率
(βc)f7df28df60df90d0.42
27.6
41.2
48.3
55.6
模温度与浇筑前的温度相比,损失不大,混凝土浇筑温 注:1、混凝土坍落度设计为:170±30mm
2、其中f7d、f28d、f60d、f90d分别为混凝土试配7d、28d、度约为7.8℃。60d、90d龄期强度代表值。2.5 大体积混凝土内部温升计算
(2)估算混凝土中心最高温度———Tmax
(1)混凝土浇筑温度———Tj
本工程筏基C45P12混凝土在2003年1月中旬浇筑。考虑大体积混凝土的内部温升,为便于控制混凝土内外温差,降低混凝土内部的最高温度,决定在施工时应控制混凝土浇筑温度不大于8℃。根据以往同期的气象记录及原材料温度情况,可估算出今年同期的原材料温度情况(见表3),并考虑混凝土在搅拌、运输、泵送浇筑过程中对温度的影响,调整水温使混凝土搅拌温度保持在10℃左右。
表3大气平均温度(Ta)
-4.0
)一月中旬原材料温度情况(℃
筏板混凝土中心最高温度的计算,根据王铁梦教授统计整理出混凝土中心的最高温度的峰值的经验公式,并结合粉煤灰具有一定的水化热确定公式如下: Tmax=Tj+mca+mfaf式中:(℃)
)Tj———混凝土浇筑入模的温度(℃mc———每立方米混凝土水泥用量(kg/m3)mf———每立方米混凝土粉煤灰用量(kg/m3)a———经验系数,当采用矿渣水泥时a=0.
搅拌机棚内石子温度(Tb)(Tg)
1.0
14.0
………………(4)
Tmax———混凝土浇筑入模的中心最高温度
原材料温度
水
(Tw)
25.0
10,当采用普硅水泥时a=0.105,粉煤灰(膨胀剂)af=0.035。
水泥粉煤灰膨胀剂砂子(Tc)(Tf)(Te)(Ts)
20.0
14.0
14.0
2.0
根据公式(4)和配合比中的水泥用量,混凝土浇筑时的入模温度按7.8℃考虑,则混凝土中心最高温度为46.9℃.
(3)根据上述计算数据及以往浇筑大体积混凝土
43
混凝土浇筑温度可按下列步骤依次计算: (a)混凝土拌合物温度(T0)按公式(1)计算
1/2004 粉煤灰
的施工经验,考虑1.8m厚混凝土体散热不利等因素,虑气温骤降、表面失水等不利影响,对基础底板表面的混凝土内部最高温度在浇筑3d后可能达到50℃。另覆盖养护保持了28d以上。经多方观察,混凝土表面外,该筏板浇筑时正值冬期施工,因此必须使混凝土的未出现明显的可见裂缝。
表面温度和中心温度的温差保持在25℃以内。通过4 检测结果热工计算,采用覆盖一层塑料薄膜和双层草袋的养护
在施工过程中,共留置抗压强度试件41组,抗渗
方法,可使混凝土表面温度保持在25℃以上。同时为
试件11组。
防止大气温度骤降或混凝土内部温度过高等因素,施
(1)抗压混凝土试件各取若干组,供7d、28d和
工时还采用内部预埋水管的降温方法,以可靠的措施60d试压,以观测混凝土强度发展情况。到90d龄期避免混凝土温差过大的现象。3 混凝土的拌制、浇筑与养护3.1 混凝土的拌制和浇筑
后,经检验混凝土平均强度情况见表4。
表4
8
60d749.6
90d2558.7
(1)混凝土拌制时,试验人员根据砂石的含水情况对施工配合比作相应调整,混凝土的拌制时间控制为60秒。MPa)
90d龄期强度最小值为52.7MPa,65.5MPa。
(2)抗渗混凝土试件在50d后进行抗渗性能试验,所有试件均符合P12抗渗要求。
制。180mm之间;,。每小时向工地输送混凝土约60m3。混凝土初凝时间大于6小时,保证在浇筑过程
结论 (2),浇筑方向由西5
(1)利用高性能混凝土90d龄期强度,加大粉煤灰掺量,每m3混凝土可比60d龄期节约水泥60kg,比水化热,大体积混凝土的内外温差低于25℃,有效地控制了温度裂缝的出现。掺加粉煤灰后,不仅满足强操作,保证了施工质量。
(2)从测温情况看,大体积混凝土工程不但要控制
中不形成施工缝。整个浇筑任务在95个小时内顺利28d龄期节约水泥130kg,有效降低了水泥用量,减少完成。
3.2 混凝土的养护及测温
筏板混凝土采用内降外保的养护工艺,当混凝土度要求,而且使混凝土具有良好的工作性能便于泵送表面温度骤降时,启用内部降温系统。
(1)混凝土于终凝前开始收平表面后开始养护,并
及时用塑料薄膜仔细覆盖,再加盖双层草袋。对塑料水化热,同时也要加强养护,特别要加强早期养护,减膜无法盖到地方,用三层湿草袋覆盖并经常保持湿润,少混凝土内外温差,能有效地控制混凝土裂缝的产生。以避免混凝土因失水过快而产生干缩裂缝。
(3)用粉煤灰、膨胀剂和高效减水剂配制的高性能
(2)施工时及时加强早期保温措施,混凝土的表面混凝土能有效降低水化热,推迟水化温升峰值出现的温度和中心温度之差保持在25℃以内。实际测得混时间,减少混凝土收缩,改善混凝土体积稳定性,使混凝土中心最高温度47.0℃于混凝土浇筑后75小时出凝土强度、抗渗等指标稳定提高。现,同时测得混凝土表面温度为29.0℃,混凝土的表面温度和中心温度之差最高为18.0℃,达到了预期的效果。
(3)由于该底板混凝土浇筑期在冬期施工阶段,考
参考文献
[1]王铁梦《工程结构裂缝控制》,.中国建筑工业出版社,1997。[2]吴中伟,廉惠珍《高性能混凝土》北京:中国铁道部出版社,1999。
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