水泥水化热对混凝土早期开裂影响资料
混凝土水化热产生机理\危害与防治对策分析
混凝土水化热产生机理\危害与防治对策分析【摘要】大体积混凝土产生裂缝的原因是多方面的,必须从结构设计、温度控制、原材料选择、施工安排和施工质量等方面采取综合性措施。
由于温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和是导致大体积混凝土出现裂缝的主要原因,所以在制定温控措施时,必须把控制混凝土的最高温度作为主要方面。
这就要从降低混凝土出机口温度和降低水化热温升入手,抓住主要矛盾的主要方向,从而结合工程的实际情况,采取切实可行的具体措施。
在降低水化热温升方面:可以采用混凝土“双掺”(掺粉煤灰、掺外加剂),合理选择混凝土配合比,尽量降低单位水泥用量,尽量选用低流态和大级配混凝土。
在降低混凝土出机口温度方面:主要从降低对混凝土出机口温度影响最大的石子温度和拌和水温度方面下功夫。
经验表明:石子温度每下降1℃,混凝土出机口温度大约可降低0.55℃,水温下降1℃,混凝土温度可下降0.2℃。
同时在制定温控措施时,必须结合工地实际情况,采用技术上可行、操作上简便实用、经济上节省的措施。
运输上,采用混凝土罐车,尽量减少曝晒时间和停歇,从而降低温升。
【关键词】大体积混凝土;施工裂缝;控制0.引言混凝土:水化热在桥梁及大型设备基础等大体积混凝土施工中较为常见。
由于混凝土凝结、硬化过程中,水泥的水化反应,产生大量的水化热,水化热积聚在内部不易散发,使内部温度上升,内外温差引起巨大的内应力和温度变形,使混凝土产生裂缝、变形,甚至破坏,因此,水化热对大体积混凝土工程是十分不利的。
混凝土水化热源于水泥等胶凝材料水化产生的热量,其危害在大体积混凝土中尤为突出。
本文分析了混凝土水化热产生机理、危害与防治对策。
1.水化热产生机理与危害水泥水化释放的热量是混凝土水化热的来源。
水泥熟料主要由硅酸三钙( 3CaO.SiO2)、硅酸二钙( 2CaO.Si O2)、铝酸三钙(3CaO.Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO.Al2O3.Fe2O3)等矿物组成。
混凝土的水化热分析
混凝土的水化热分析混凝土是广泛应用于建筑和基础设施领域的一种常见材料。
在混凝土的制作过程中,水化反应是一个关键的过程,其产生的水化热对混凝土的性能和耐久性有着重要影响。
本文将对混凝土的水化热进行分析,并探讨其对混凝土性能的影响。
一、混凝土的水化过程混凝土的水化过程是指水泥与水反应生成水化产物的过程。
水化过程是一个复杂的化学反应过程,涉及到水化产物的形成和结构的演变。
一般来说,混凝土的水化过程可以分为初期水化和后期水化两个阶段。
1. 初期水化阶段初期水化阶段指的是混凝土刚刚形成后的几天到几周的时间段。
在此阶段,混凝土内的水化反应比较剧烈,产生大量的水化热。
这是因为水化反应速度较快,水泥中的矿物质与水迅速反应生成水化产物。
初期水化阶段对混凝土的强度发展有着重要影响。
2. 后期水化阶段后期水化阶段是指混凝土中水化反应逐渐减慢的阶段。
在此阶段,水化反应的速率逐渐降低,混凝土中的水化产物逐渐形成并发展。
尽管水化反应速率较慢,但仍然会持续一段时间。
后期水化阶段对混凝土的持久性和耐久性具有重要意义。
二、水化热对混凝土的影响混凝土的水化反应产生的热量是不可避免的。
这种水化热会对混凝土的性能和耐久性产生影响。
1. 早期温升在初期水化阶段,大量的水化热会产生,导致混凝土温度升高。
这种早期温升对混凝土的强度发展和导热性能有着重要的影响。
高温可能导致混凝土内的微观孔隙产生闭合,从而改变了混凝土的结构和性能。
2. 收缩和开裂水化热引起的混凝土温度升高可能导致混凝土在水化过程中产生收缩,进而导致混凝土开裂。
这种收缩和开裂现象对混凝土的耐久性和外观质量产生负面影响。
因此,对混凝土的水化热进行合理控制,是减少混凝土开裂的关键。
3. 内应力和变形水化热引起的温度升高还会导致混凝土内部产生应力和变形。
这些应力和变形可能对混凝土的结构稳定性和力学性能造成影响。
因此,在设计和制造混凝土结构时,需要充分考虑水化热对结构的影响,并采取适当的措施来降低内应力和变形。
水泥品质对混凝土抗裂性影响
L 减水 剂在混 凝土 中的作用 , 是使 硬 由于 塑性 阶段 混 凝 土 失 水 速度 大 于 泌 水 速 度 , 成 表 层 混 凝 径毛细孑 所保持 的水 分有关 ; 造 低水灰 比使 土的失水 收缩 , 内部混凝土与钢筋 的约束造 成受拉开 裂。现今 化混凝土中的毛细孔孔径减小 。掺加 高效减水剂后 , 受 集 过渡 区 水泥的早强特性及外加剂 的掺加使用不 适当 , 使得 混凝 土较快 或 集料和水泥石间的弹 性模 量 减小 , 料水膜层 厚度 减薄 ,
水 泥 品 质 对 混 凝 土 抗 裂 性 影 响
孙 红 伟
摘 要 : 对 近 年 来 混凝 土 结构 早 期 开 裂 现 象 , 水 泥 比表 面 积 、 物 组 成 、 含 量 、 加 剂等 方 面 阐述 了其 对 混 凝 土 抗 针 从 矿 碱 外 裂 性 的 影响 , 此基 础 上 推 荐 使 用 环 形 试 验 评价 水 泥抗 裂 性 , 针 对 如 何 提 高 混 凝 土抗 裂 性 进 行 了探 讨 , 出 了指 导 性 在 并 提 建议。
因此 干 缩 较 大 。 为 了 防止 收 缩 裂 合适的早期性能水泥 、 掺合料 ( 品种 、 掺量 ) 外加剂对 混凝土 的凝 件 下 比一 般 水 化 矿 物 更 易 脱 水 , 、 结 影 响 是极 其 重 要 的 。
缝, 应选择膨胀 结束后收缩较 小的膨胀剂 。钙矾石 的生成需要大 量的水 , 当水分供应不充分时, 会与水泥争夺水分 , 加剧 自收缩 。较 多的 s 含量会造成延迟钙矾石 的形成, 0 导致混凝土的后期开裂。
自收 缩 和 干燥 收缩 而 开裂 。 入量和外加剂的品种性能 , 温度 过高的出厂水泥用 于混 凝土搅拌 的 温度 收缩 、
. 站, 都增加 了开裂的敏感性 , 降低 了混凝土 的流变性能 , 这是混凝 1 2 各种 外加 剂对混凝 土性 能 的影 响
大体积混凝土温度裂缝产生原因和防治措施
大体积混凝土温度裂缝产生原因和防治措施在现代建筑工程中,大体积混凝土的应用越来越广泛。
然而,大体积混凝土在施工过程中容易出现温度裂缝,这不仅会影响混凝土结构的外观,还可能降低其承载能力和耐久性,给工程质量带来隐患。
因此,深入了解大体积混凝土温度裂缝产生的原因,并采取有效的防治措施,具有重要的现实意义。
一、大体积混凝土温度裂缝产生的原因1、水泥水化热的影响水泥在水化过程中会释放出大量的热量,这是大体积混凝土内部温度升高的主要原因。
由于混凝土的导热性能较差,热量在内部积聚不易散发,导致混凝土内部温度迅速上升,而表面温度相对较低,形成较大的内外温差,从而产生温度应力。
当温度应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
2、混凝土的收缩变形混凝土在硬化过程中会发生收缩,包括自收缩、干燥收缩和碳化收缩等。
大体积混凝土由于体积较大,表面水分蒸发较快,内部水分不易散失,导致表面收缩较大,内部收缩较小,从而产生拉应力,引起裂缝。
3、外界气温变化的影响在混凝土施工过程中,外界气温的变化对混凝土的温度有着直接的影响。
特别是在混凝土浇筑初期,混凝土的强度较低,当外界气温骤降时,混凝土表面的温度迅速下降,而内部温度变化相对较小,从而产生较大的温度梯度,引起温度裂缝。
4、约束条件的影响大体积混凝土在浇筑过程中,通常会受到基础、钢筋、模板等的约束。
当混凝土因温度变化而产生膨胀或收缩时,由于受到约束而无法自由变形,从而产生约束应力。
当约束应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生裂缝。
5、施工工艺的影响施工工艺不当也是导致大体积混凝土温度裂缝产生的原因之一。
例如,混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣等环节控制不当,可能会导致混凝土的均匀性和密实性差,从而影响混凝土的强度和抗裂性能。
此外,混凝土的养护措施不到位,如养护时间不足、养护温度和湿度控制不当等,也会增加裂缝产生的风险。
二、大体积混凝土温度裂缝的防治措施1、优化混凝土配合比(1)选用低水化热的水泥品种,如粉煤灰水泥、矿渣水泥等,以减少水泥水化热的产生。
混凝土水化热化学反应式
混凝土水化热化学反应式混凝土水化热化学反应式:混凝土是一种常见的建筑材料,由水泥、砂、骨料和水等原料经过一系列工艺制成。
在混凝土的制备过程中,水化热是一个重要的化学反应。
混凝土水化热的化学反应式可以表示为:C3S + H → C-S-H + CH其中,C3S代表水泥中的三钙硅酸盐,H代表水,C-S-H代表水化硅酸钙凝胶,CH代表水化钙。
在混凝土制备的早期阶段,水泥中的C3S与水发生反应生成C-S-H 凝胶和CH。
这个反应是一个放热反应,释放出大量的热量。
这些热量会导致混凝土温度的升高,称为水化热。
混凝土水化热对混凝土的性能具有重要影响。
首先,水化热可以促进水泥的硬化和结晶过程,使混凝土能够尽快获得一定的强度。
其次,水化热还会导致混凝土的收缩和开裂。
由于水化热释放速率较快,温度升高较快,混凝土表面与内部温度差异较大,会引起温度应力,从而导致混凝土的收缩和开裂。
为了控制混凝土水化热,降低其对混凝土结构的不利影响,可以采取以下措施:1. 降低水泥用量:减少水泥用量可以降低水化热的生成量,从而减少对混凝土的影响。
可以通过在混凝土中加入适量的矿渣、粉煤灰等掺合料来替代部分水泥,达到降低水泥用量的目的。
2. 控制水化热释放速率:可以通过调整水泥的水化速率来控制水化热的释放速率。
例如,可以选择低热水泥或添加缓凝剂来延缓水化反应的进行,减缓水化热的释放速率。
3. 降低混凝土温度:可以通过降低混凝土的施工温度来减少水化热对混凝土的影响。
可以采取喷水降温、覆盖保温等措施来降低混凝土的温度,减少水化热的释放。
混凝土水化热是混凝土制备过程中不可忽视的一个化学反应。
它对混凝土的性能和耐久性有着重要的影响。
合理控制水化热的生成量和释放速率,对于确保混凝土结构的安全和耐久具有重要意义。
在混凝土施工过程中,应根据具体情况采取相应的措施来控制水化热。
同时,还应注意混凝土的养护,避免过早干燥和过早负荷,以减少混凝土的开裂和收缩。
混凝土水化热化学反应式的研究和控制,对于混凝土结构的安全和耐久性具有重要意义。
大体积混凝土裂缝的形成与控制
大体积混凝土裂缝的形成与控制【摘要】本文通过总结大体积混凝土产生裂缝的主要原因,针对性地提出了裂缝控制的施工技术措施。
【关键词】混凝土;裂缝;温度;水化热1 大体积混凝土产生裂缝的主要原因1.1 水泥水化热的影响水泥在水化反应过程中产生大量的热量,这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源,试验证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量可达500j。
由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散发,所以会引起混凝土结构内部急剧升温。
混凝土结构的厚度越大,水泥用量越多,水泥早期强度越高,混凝土结构的内部升温越快。
大体积混凝土测温试验研究表明,水泥水化热在1-3d内放出的热量最多,大约占释放出总热量的50%;混凝土浇筑后的3-5d内,混凝土内部的温度最高。
每m3混凝土中水泥用量,每增减10kg其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃,所以,对于普通混凝土控制在每m3混凝土水泥用量不超过400kg。
随着混凝土龄期的增长,其弹性模量和强度不断提高,对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强,产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗此温度应力时,便容易产生温度裂缝。
1.2 内外约束条件的影响各种混凝土结构在变形中,必然受到一定的约束,从而阻碍其自由变形,约束又分为内约束和外约束。
通常大体积混凝土与地基浇筑在一起,当温度变化时受到下部地基的限制,因而产生外部的约束应力。
混凝土在早期温度上升时,产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力,此时混凝土的弹性模量很小,徐变和应力松弛均较大,混凝土与基层连接不太牢固,因而压应力较小。
但当温度下降时,则产生较大的拉应力,若超过混凝土的极限抗拉强度,混凝土将会出现垂直裂缝。
1.3 外界气温变化的影响大体积混凝土结构在施工期间,外界气温变化对防止大体积混凝土开裂有很大影响。
混凝土内部温度由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度之和组成。
浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温越高,混凝土的浇筑温度也越高;如果外界气温下降,会增加混凝土的温度梯度,特别是气温骤然下降,会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温差,因而会造成过大的温度应力,易使大体积混凝土出现裂缝。
混凝土地下室墙体裂缝原因及处理措施【最新资料
【摘要】:高层建筑地下室混凝土墙作为大体积混凝土的一种,具有水平方向长且厚度薄的特点。
混凝土浇筑初期,剪力墙受基础底板约束,容易出现早期温度收缩裂缝,严重的影响了结构的可靠性和使用性。
因此,如何有效地对墙体温度收缩应力分析计算,避免混凝土开裂,达到裂缝控制的目的,成为现今工程界人士关注的焦点。
本文针对地下室混凝土墙体裂缝的分布状态,从材料,温差与收缩等方面,分析了地下室砼墙体裂缝的形成原因及提出了相应的解决方案。
【关键词】:地下室砼墙体,裂缝成因,裂缝防治,裂缝处理目录【摘要】:.................................................................................................................................... - 2 -目录...................................................................................................................................... - 3 -一:概述...................................................................................................................................... - 4 -(一)现阶段建筑工程界对混凝土裂缝的研究:.......................................................... - 4 -(二)对混凝土地下室墙体裂缝研究的意义:................................................................. - 5 -二、混凝土地下室墙体裂缝的种类及分布特点...................................................................... - 6 -(一):混凝土地下室墙体裂缝的种类............................................................................ - 6 -(二)、混凝土地下室墙体裂缝的分布特点.................................................................... - 6 -三、地下室裂缝的控制及技术处理.......................................................................................... - 7 -(一) .进场材料的控制......................................................................................................... - 7 -1.水泥使用量和水泥品种的选择............................................................................... - 7 -2.混凝土单位用水量的选择.................................................................................... - 7 -3 .混凝土骨料的选择.................................................................................................. - 8 -4.外加剂的选择...................................................................................................... - 8 -(二)设计过程的控制.................................................................................................... - 9 -1.钢筋分布对裂缝的影响........................................................................................ - 9 -2. 建筑结构设计对裂缝的影响............................................................................... - 10 -(三)施工技术的控制.................................................................................................. - 11 -1.混凝土的搅拌、振捣和浇筑................................................................................. - 11 -2.混凝土出料和浇筑时温度的控制......................................................................... - 11 -3.混凝土的养护......................................................................................................... - 12 -4.基础土体回填......................................................................................................... - 12 -(四)裂缝的处理方法.................................................................................................... - 12 -1.对影响结构承载能力的裂缝的处理.................................................................. - 12 -2.对影响结构正常使用的裂缝的处理.................................................................. - 13 -3.混凝土地下室裂缝修补的常用方法:.............................................................. - 13 -四:结论 ...................................................................................................................................... - 15 -五:主要参考文献.................................................................................................................... - 16 -六:致谢.................................................................................................................................... - 16 -一:概述(一)现阶段建筑工程界对混凝土裂缝的研究:近年来,随着高层建筑的日益增多,在公共建筑、高层住宅等工程中,混凝土地下室被广泛采用。
浅析大体积混凝土裂缝产生原因及应对措施
浅析大体积混凝土裂缝产生原因及应对措施摘要:大体积混凝土施工技术难度大,容易引发许多影响使用安全的质量隐患。
本文从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手,分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因,并提出相应的应对措施。
关键词:大体积混凝土;裂缝;原因;措施前言近年来,建筑施工过程中对于大体积混凝土的应用范围越来越广,大体积混凝土施工技术也得到了显著的提升。
大体积混凝土施工技术在不断完善我国建筑施工技术体系的同时,还提高了建筑施工效率,核电厂核岛工程多数分部分项工程已采用大体积混凝土施工工艺,尤其是筏基工程应用更为广泛,大大缩短了整个核电机组的建设周期,更为我国核电行业的快速发展提供了有力的保证。
大体积混凝土施工技术难度大,容易引发许多影响使用安全的质量隐患。
本文从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手,分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因,并提出相应的应对措施。
1.大体积混凝土裂缝产生原因1.1内部原因1.1.1水泥水化热影响水泥水化热是水泥在水化过程中产生的热量,是大体积混凝土内部热量的主要来源。
由于大体积混凝土结构断面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散失,所以会引起急骤升温,这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。
单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。
由于混凝土结构表面可以自然散热,实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初3-5天。
混凝土的导热性能较差,浇筑初期,混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧温升引起的变形约束不大,温度应力也就较小。
随着混凝土龄期的增长,弹性模量和强度相应提高,对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。
1.1.2混凝土收缩影响混凝土的早期收缩开裂会引起耐久性的降低并加速混凝土劣化进程,混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的宏观体积缩小。
混凝土的施工温度与裂缝范文(二篇)
混凝土的施工温度与裂缝范文混凝土作为一种常见的建筑材料,广泛应用于各种建筑工程中。
在混凝土的施工过程中,温度是一个重要的因素,对混凝土的性能和质量有着关键性的影响。
不同的施工温度可能导致混凝土产生裂缝,从而影响到工程的安全和可靠性。
因此,混凝土的施工温度与裂缝问题一直备受关注。
混凝土的施工温度指的是混凝土在浇注过程中的温度,这个温度受到环境温度、混凝土配合比、水胶比、外加剂等多个因素的影响。
在混凝土浇注过程中,温度的控制非常重要。
过高或过低的温度都会导致混凝土出现问题,如开裂、变形等。
首先,混凝土在过高温度下施工容易出现开裂。
当环境温度过高时,混凝土的凝结过程会加快,使得水分迅速蒸发,而混凝土的内部仍未充分凝结。
这种失衡的凝结过程会导致混凝土表面与内部温度差异较大,进而引发开裂现象。
此外,高温施工还会引起混凝土的体积变化,从而导致混凝土变形,并可能对工程结构的整体稳定性产生负面影响。
其次,在低温下施工混凝土同样容易出现裂缝。
当环境温度较低时,混凝土的凝结过程会受到影响,凝结时间会延长。
此时,混凝土的强度发展缓慢,容易受到外界的影响而产生变形。
另外,在低温下,混凝土中的水分容易冻结,形成冰晶,导致混凝土膨胀,从而引发裂缝问题。
此外,温度的变化还会影响到混凝土的整体性能。
在施工过程中,混凝土内部会产生热量,而外界环境温度的变化会导致混凝土内部温度的变化。
这种温度变化会导致混凝土的体积变化,进而引发拉应力和压应力的变化,最终导致混凝土开裂。
此外,温度变化还会影响到混凝土的强度和硬度。
当温度较高时,混凝土的强度较低,而当温度较低时,混凝土的硬度较低。
因此,在混凝土的施工过程中,合理控制温度对于保证混凝土的性能和质量至关重要。
为了解决混凝土施工温度引发的裂缝问题,可以采取以下措施:一、合理选择施工时间。
在环境温度较高的季节,应尽量在清晨或傍晚施工,避免在中午或下午太阳较为猛烈的时候施工。
这样可以尽量减少混凝土受热的时间,降低混凝土的温度。
混凝土施工裂缝产生的原因及处理措施
混凝土施工裂缝产生的原因及处理措施对于现代的工程建设来说,混凝土是主要的施工材料,但由于不同因素的影响会使其出现裂缝的现象,对工程的质量造成了很大的威胁。
本文就分析了混凝土施工裂缝的原因,并提出了其处理措施。
标签:工程建设;混凝土施工;裂缝处理引言:混凝土作为现代工程施工过程中的一种重要材料,对工程的质量有着非常大1.1设计考虑不全面。
在对混凝土受弯构件的配筋进行计算过程中设计人员通常忽略了构件承受的荷载在正常情况下的使用状况而引起的裂缝宽度及挠度的验算只是以其承载能力为依据确定配筋量,因此致使结构在荷载作用下发生裂缝。
还有因为计算失误、配筋位置不当、粱的跨度过大、结构构件断面开洞或突变、截面太小、高度不够成者因为受力钢筋板不够厚或截面偏太小、构造处理不当、节点不合理、留槽引起应力集中、现浇次梁与主梁在交接处如果没有设附加吊筋、或附加箍筋以及各种不合理的结构缝设置等因素都可以引起混凝土开裂。
的影响,尤其是在当前,随着建设工程难度的不断增高和施工环境的复杂程度不断加剧,混凝土的质量对于整个工程施工的影响也越来越大。
在混凝土施工的过程中,由于混凝土的配合比、拌合环境以及拌合工艺等存在问题,所以很容易导致混凝土裂缝进而对整个工程施工产生严重的负面影响。
基于此,我们需要对混凝土裂缝产生的原因进行分析,进而提出相对应的混凝土施工裂缝的防治措施,以保障工程施工的正常進行和工程完工之后的正常使用。
1、混凝土裂缝的成因分析1.2施工不当。
施工过程中河能因为不合理的施工、拆除底模与支撑太快、或模板支撑下沉等也比较容易引起裂缝:同时对于施工没有严格的控制裂缝也会因为梁上的超载堆荷而出现。
对砼钢筋保护层没有准确的控制、没有合理分析并控制分层厚度、入模温度、振捣顺序、浇筑方向、施工缝的留置和处理、表面的压抹、覆盖等都可以引起裂缝。
1.3混凝土混合过程中水泥水化释放热量产生的裂缝。
混凝土是由砂、石、水泥以及外加剂等混合相应的水进行硬化而形成的。
冬期施工混凝土裂缝的产生及控制
冬期施工混凝土裂缝的产生及控制我省地处寒冷地区,并且冬期较长,进入冬季以后一些工程仍需继续施工,难免涉及混凝土冬期施工,一些构件由于施工人员对冬期施工知识掌握不足,所以当构件拆模后,往往表面出现大大小小不同的裂缝,为预防这种裂缝的出现,现分析如下:一、混凝土冬施裂缝出现三个时期1、初期阶段裂缝:此时是混凝土浇筑成型后的升温期,由于水泥的水化热的作用,成型后的2-3d,构件内的温度升高,形成内热外冷,表面限制内部的热胀约束力,若此拉力超过混凝土的实际抗拉强度时即出现裂缝。
在较大面积的混凝土施工时,多采用控制结构内外温差的方法来控制这种裂缝的出现,一般温差控制在25℃为宜。
2、中期阶段裂缝:此时是水泥水化热降温期,当温度升到顶后再逐渐下降。
由于降温构件内部收缩率较大,外部又给较大的约束力,当超过混凝土此时的抗拉强度时,构件即产生裂缝。
3、后期阶段裂缝:此时水泥水化热大部分已经完成,因此构件内的热胀降温已趋平衡,所以只受环境气温变化产生微小的变化,例如:有些部位受热源烘烤,露天部分寒风袭击,引起裂缝,缝宽多数不大于0.2mm。
上述三个时期裂缝出现、发展都受温度的变化面影响,施工后突然遭受寒流的袭击,会引起构件表面裂缝的增加。
二、早期受冻形成的危害新成型的结构体最容易受冻害的部位是块体的四周表面、各小块体的棱角、新旧混凝土接槎处、施工时停歇处及施工时接槎处,受冻部位的强度增长显著下降,达到龄期的抗压强度约降低30%~45%;60d的抗压强度约降低50%~60%。
受冻后的混凝土在很小的水压下便会出现渗漏,结构的防水能力大大降低。
受冻后的混凝土的抗拉强度受影响更大,降低幅度在70%-80%,早期受冻的混凝土,即使在后期增加养护期,强度也不会有所提高。
当施工采取分层间歇浇筑时,较大面积的新旧接槎部位的强度和不透水性将遭受到严重的损坏。
结构面层遭受冻害则出现:表面酥松、剥落、露筋、预埋件松动等现象。
三、冬期施工按照规范对冬施的具体规定和北方各地的实施经验,在施工期内连续5d平均气温在5℃以下,即应按冬期施工对待。
水泥混凝土水化热
水泥混凝土水化热顾名思义,是指物质与水化合时所放出的热。
此热效应往往不单纯由水化作用发生,所以有时也用其他名称。
例如氧化钙水化的热效应一般称为消解热。
水泥的水化热也以称为硬化热比较确切,因其中包括水化、水解和结晶等一系列作用。
水化热可在量热器中直接测量,也可通过熔解热间接计算。
由于水泥水化热的作用,水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土,必然先升温,待达到一定的温度后冷缩,致使混凝土可能因温度应力出现裂缝。
主要有三种原因:1、混凝土浇筑初期,产生大量的水化热,由于混凝土是热的不良导体,水化热积聚在混凝土内部不易散发,常使混凝土内部温度上升,而混凝土表面温度为室外温度,这就形成了内外温差,这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时,就会导致混凝土裂缝。
2、在拆模以后,因气温骤降等原因引起混凝土表面温度降低过快,也会导致裂缝产生3、当混凝土达到最高温度后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,与最高温度差值所形成的温差,在基础部位同样导致裂缝。
关于混凝土施工中怎样减小水化热1、选用水泥要使用低水化热的,比如硅酸盐的2、尽量减少水泥用量,可以掺如一部分的粉煤灰来代替水泥,一般用量为10%。
如果为高性能砼,用量大约达到30%。
3、砼产生的水化热主要致命就是使砼结构内部温度与外部温度温差过大(大于20)产生裂缝。
大体积砼施工可以埋循环冷却管(PVC),通过循环水来降低内部温度。
4、在一些基础承台施工中甲方一般时不允许投放片石的,其实不然。
投放片石也是降低砼水化热的一种方法,因为减少了砼用量了,但是又不影响砼的强度。
5、砼结构产生裂缝时,一般时在拆除模板的一瞬间。
因为模板一拆,砼马上与外界接触。
当外界温度较低时(也就是内外温差较大时)产生的。
拆除模板前最好是在温度较高时进行。
水化热对大体积混凝土的影响1、温度裂缝产生机理及特征混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。
由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。
大体积混凝土水化热导致的裂缝的位置
大体积混凝土水化热导致的裂缝的位置1. 概述大体积混凝土在施工过程中由于水化反应产生的热量会导致温度升高,从而引起体积膨胀。
这种水化热引起的体积变化可能会导致混凝土裂缝的产生。
混凝土裂缝对于工程结构的耐久性和安全性有着重要的影响。
研究大体积混凝土水化热导致的裂缝的位置对于工程建设具有重要意义。
2. 水化热引起的体积变化水泥在水化反应中释放出大量的热量,这种热量会导致混凝土温度升高。
由于混凝土是一种多孔材料,当温度升高时,其中的水分会发生蒸发,从而导致体积膨胀。
这种水化热引起的体积变化是混凝土裂缝产生的根本原因。
3. 水化热导致的裂缝3.1 温度梯度引起的裂缝在水化热引起的混凝土温度升高过程中,由于混凝土各部位的散热速度不同,温度梯度产生。
这种温度梯度会导致混凝土的内部受到拉应力和压应力的影响,从而引起裂缝的产生。
在高温区域,由于体积的膨胀会加剧混凝土的内部应力,导致裂缝的产生。
3.2 结构约束引起的裂缝大体积混凝土在施工过程中往往受到结构约束,包括模板、钢筋等,这些结构约束对于混凝土水化热引起的体积变化起着一定的限制作用。
当混凝土产生膨胀时,由于受到结构约束的影响,易引起混凝土内部压力的不均衡,导致混凝土产生裂缝。
3.3 存在疏松部位引起的裂缝混凝土是一种多孔材料,其中存在着一些疏松部位,如气孔、裂缝等。
在水化热引起的体积变化过程中,这些疏松部位会成为混凝土裂缝的起始点,从而加剧裂缝的产生。
4. 针对大体积混凝土水化热导致的裂缝的预防措施4.1 控制混凝土的水灰比通过合理控制混凝土的水灰比,可以降低水化热引起的温度升高,从而减少裂缝的产生。
4.2 合理设置降温措施在混凝土施工过程中,可以采取降温措施,如喷水降温、覆盖遮阳网等,来降低混凝土的温度,防止裂缝的产生。
4.3 设计合理的混凝土结构在混凝土结构设计中,应考虑水化热引起的温度升高对于结构的影响,合理设计混凝土结构,减少结构约束,改善混凝土的受力性能,从而减少裂缝的产生。
大体积混凝土早期温度裂缝的控制
大体积混凝土早期温度裂缝的控制摘要:温度应力是目前混凝土早期开裂的一个很重要的因素,水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,施工过程中通过控制水泥水化热,将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。
关键词:大体积混凝土,早期温度裂缝,控制近年来,随着大体积混凝土在工程中的广泛应用,大体积混凝土早期开裂也已经成为困扰混凝土工程界的焦点问题。
导致大体积混凝土开裂的原因有很多,比如,水泥水化热引起的温度应力和温度变形、内外约束条件的影响、外界气温变化的影响、混凝土内的收缩变形等。
德国慕尼黑技术大学r.springenschmid教授认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。
可见温度应力是目前大体积混凝土开裂的一个很重要的因素。
又因为水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源,为了保证大体积混凝土结构具有可靠的强度和耐久性能,必须在施工过程中通过控制水泥水化热,将大体积混凝土早期温度开裂的潜在危险性降至最低。
1、大体积混凝土早期产生温度裂缝的原因混凝土在凝结硬化过程中,水泥水化产生大量水化热,这些热量积聚而导致混凝土内部温升较快;混凝土结构本身体积厚大,导热系数低,热量不易散发,从而造成与混凝土表面产生过大温差,从而产生拉应力。
当拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面将开裂,产生温差裂缝。
一般情况下,混凝土的内外温差不宜超过25℃,否则混凝土将产生温差裂缝。
故《混凝土结构工程验收规范》(gb50204-2001)规定:大体积混凝土的浇筑温度不宜超过28℃。
2、水泥水化的放热过程水泥的水化热释放主要集中在早期,美国学者梅泰(mehta,p.k.)认为,水泥加水拌和后,立即出现放热(称为第一个放热峰),持续几分钟,这可能是铝酸盐和硫酸盐的溶解热。
下一阶段是形成钙矾石所放出的热量,对于大部分水泥,大约在4~8h后,会达到第二个放热峰顶点,除钙矾石形成热外它也包括c,s的一些溶解热和c —s—h的形成热。
水工混凝土的施工温度与裂痕分析
水工混凝土的施工温度与裂痕分析一、水工混凝土施工温度的影响因素1.混凝土材料的性质:水工混凝土主要由水泥、骨料、细骨料和外加剂等组成。
这些材料的性质会影响混凝土的施工温度。
比如,水泥的水化反应速度会随温度的变化而变化,高温下水化反应会加快,而低温下则会减慢。
2.外界环境条件:混凝土施工时的环境温度和湿度也会直接影响混凝土的施工温度。
在高温和干燥的环境下,混凝土的水分容易挥发,容易导致早期开裂;而在低温和潮湿的环境下,混凝土凝结时间会延长,也容易出现开裂现象。
3.施工方法和施工工艺:水工混凝土施工时的振捣和浇注方式、施工速度等也会对混凝土的施工温度产生影响。
频繁的振捣会增加混凝土的温度,而过快的浇注速度会导致混凝土表面冷却不均,易发生温度裂缝。
二、水工混凝土的施工温度控制方法1.合理选择施工时间:根据气温、湿度等环境条件,选择合适的时间段施工,以避免在极端气候条件下进行施工。
避免在高温和干燥的条件下施工,以及在低温和潮湿的条件下施工。
2.控制混凝土配合比:合理控制水胶比和水泥掺量,以提高混凝土的抗裂性能。
确保混凝土具有适当的流动性和粘附性,以减少裂缝的发生。
3.控制施工工艺:合理控制混凝土的振捣时间和振捣频率,以保证混凝土内部的均匀振实。
避免频繁振动和过快浇注,以减少混凝土表面的温度差异。
四、水工混凝土裂缝的原因分析1.温度应力:混凝土在凝结过程中会产生收缩应力和温度应力,而温度应力往往是裂缝形成的主要原因。
当混凝土温度变化较大时,内部不同部位的温度差异会引起应力释放,导致混凝土产生裂缝。
2.混凝土质量问题:混凝土配合比的不合理、材料质量不良等也会导致混凝土的抗裂能力下降,从而容易产生裂缝。
3.施工工艺问题:施工过程中,振捣不均匀、浇注速度过快等也会导致混凝土表面冷却太快,引起温度应力集中,从而产生裂缝。
五、水工混凝土裂缝防治措施1.控制施工温度:合理控制混凝土的施工温度,避免在极端温度下施工。
可以采取降温措施,如覆盖遮阳板等,防止混凝土的温度过高。
混凝土内裂缝的形成及发展-详细解释说明
混凝土内裂缝的形成及发展
混凝土内裂缝的形成及发展是一个复杂的过程,涉及多方面因素的相互作用。
『从混凝土的硬化过程开始,由于水分蒸发与热应力的作用,内部可能会出现“塑性收缩裂缝”。
』这一阶段,混凝土在初凝过程中,表层水分快速蒸发,体积收缩,若无适当养护措施,便可能产生此类裂缝。
『其次,“干燥收缩裂缝”也是常见的一种形态。
』混凝土内部的水泥水化反应消耗水分后,其体积会进一步收缩,尤其在环境湿度较低时,收缩效应更为显著,久而久之,便会诱发干燥收缩裂缝。
『再者,“温度裂缝”的产生不可忽视。
』混凝土浇筑后,由于水泥水化反应放热,内部温度升高,形成温差,当温差引起的拉应力超过混凝土抗拉强度时,即会出现温度裂缝。
尤其是大体积混凝土结构,其内部温度应力尤为突出。
『此外,“荷载作用下的裂缝”同样重要。
』在长期承受外部荷载或反复荷载作用下,混凝土内部应力逐渐累积,一旦超过混凝土材料的极限抗拉强度,就会形成结构性裂缝。
『最后,“冻融循环引发的裂缝”也是混凝土结构耐久性的一大威胁。
』混凝土内部孔隙中的水分在冻结时体积膨胀,产生冻胀压力,若此压力超出混凝土的承受范围,将导致裂缝的产生和发展,且随冻融循环次数增多,裂缝会逐步扩大、加深。
总结来说,混凝土内裂缝的形成与发展是多种因素交织影响的结果,包括但不限于:塑性收缩、干燥收缩、温度变化、荷载作用以及冻融循环等自然与人为因素。
因此,在混凝土的设计、生产和施工全过程中,需充分考虑这些因素的影响,并采取有效措施予以预防和控制,以确保混凝土结构的完整性与耐久性。
混凝土的早期裂缝原因及防治措施(一)
炎热夏天来临,为了提醒⽤户在施⼯中应注意的事项,避免施⼯时发⽣混凝⼟(砼)早期裂缝现象,根据混凝⼟早期裂缝的潜在成因及外部条件的影响,结合已掌握的⽂献资料,将混凝⼟早期裂缝归纳为六种:沉降裂缝、⼲缩裂缝、温度裂缝、施⼯材料质量引起的裂缝、施⼯质量引起的裂缝、微裂缝。
⽂未同时说明,加强对混凝⼟的合理养护,也是避免施⼯时发⽣混凝⼟早期裂缝现象的⼀项不可轻视的关键因素。
现将混凝⼟(砼)早期裂缝现象的产⽣原因和防治办法简要分述于下,和集团各级管理⼈员及各地⽤户⼀起,加深对混凝⼟早期裂缝的感性认识。
(⼀)沉降裂缝 1.混凝⼟基础沉降裂缝:由于基础竖向不均匀沉降或⽔平⽅向位移,使结构中产⽣附加应⼒,超出混凝⼟结构的抗拉能⼒,导致结构开裂。
对地质情况掌握不够、设计不合理和施⼯时破坏了原有地质条件是产⽣混凝⼟基础沉降裂缝的主要原因。
2.混凝⼟浇筑沉降裂缝:混凝⼟(砼)浇筑后,⽔泥和⾻料⾃然下沉,同时引起泌⽔,在沉降过程中发⽣的裂缝。
产⽣沉降裂缝主要原因,是砼浇筑后,⽔泥和⾻料在下沉阶段,如受到钢筋和其它埋件的局部阻碍、模板移动、基础沉降,使该处砼产⽣拉应⼒和剪应⼒时,该处就会产⽣沉降裂缝。
裂缝⼀般均在浇筑后1~3⼩时产⽣,属硬化前裂缝。
发现后迅速进⾏处理,可重新加压抹平,使裂缝闭合,能达到较好效果。
沉降是砼特性之⼀,完全避免是不可能的。
但沉降有⼀定限度,随着各粒⼦间的相互接触,⽔泥浆的逐步凝结,将导致沉降停⽌。
沉降量与单位⽤⽔量成正⽐:单位⽤⽔量愈⼤,泌⽔率愈⼤,沉降量也愈⼤。
为防⽌和减少沉降裂缝,⼀般从以下⽅⾯考虑:(1)在保证砼和易性的条件下,降低砼的单位⽤⽔量,使⽤⼲硬性砼。
(2)选择在沉降结束以前快速硬化,⽽⼜不失去粘结⼒的⽔泥和外加剂。
(3)施⼯时震捣密实,消除因泌⽔产⽣的⽔膜⽽减少砼沉降。
(⼆)⼲缩裂缝 ⽔泥砼(混凝⼟)浇筑后,在硬化的过程中,由于⽔泥⽔化⽣成物的体积⽐原来物质的体积⼩,加上游离⽔在空⽓中蒸发及凝胶体失⽔⽽紧缩,随着砼体积收缩产⽣拉应⼒,当拉应⼒⼤于当时砼的抗拉强度,⽽产⽣⼲缩裂缝。
桥梁混凝土裂缝产生的原因
桥梁混凝土裂缝产生的原因摘要:混凝土桥梁开裂是工程中常见的病害,通过分析混凝土桥梁裂缝产生的原因,并提出预防桥梁混凝土裂缝的措施,最后,介绍几种混凝土裂缝的治理方法。
关键词:桥梁;混凝土裂缝;浇筑;沉降;措施一、混凝土裂缝产生的原因(一)混凝土自身温度升高混凝土浇筑初期,水泥在水化过程中产生大量水化热,使混凝土的温度迅速上升。
但由于混凝土表面散热条件较好,热量可以向大气中散发,因此温度上升较少;而混凝土内部由于散热条件较差,热量散发慢,水泥散发的热量不易散失,导致温度上升较多。
(二)地基基础沉降的影响当地基发生不均匀沉降时,会引起构件的约束变形,使结构内部拉应力发生变化,如结构基础类型差别大、地基地质条件的差异、地基冻胀都能引起结构薄弱部位产生沉降裂缝。
(三)温差变化混凝土在施工期间,外界气温变化的影响很大。
混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热升温和结构散热降温等各种温度的叠加之和,外界气温愈高,混凝土的结构温度也愈高,如外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是在外界气温骤降时,会增加外层混凝土与内部混凝土的温差。
(四)混凝土收缩变形混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。
混凝土中含有大量空隙、粗孔及毛细孔,孔隙中存在水分,而水分的活动将影响到混凝土的一系列性质,引起混凝土的收缩变形,导致裂缝的产生。
(五)钢筋锈蚀引起的裂缝由于保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长几倍,从而产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂,沿着钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。
.(六)冻胀引起的裂缝大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀,因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。
水泥材料水化热探究
水泥材料水化热探究水泥是建筑施工中常用的材料,它是一种粘结材料,通过水和水泥混合后产生化学反应,形成坚固的石灰石。
水泥水化热是水泥在与水发生化学反应时释放的热量。
水泥水化热的大小和时间分布对于混凝土的性能和施工过程都有着重要的影响。
一、水泥水化热的原理水泥水化热是指水泥在与水发生化学反应时释放的热量。
水泥主要成分是石灰石、硅酸盐和铝酸盐等矿物质,通过与水混合形成胶凝材料,产生水泥胶石并释放热量。
水泥水化热的主要来源是水泥在与水发生硅酸盐水化和铝酸盐水化时释放的热量,这些反应是水泥凝固硬化的主要来源。
1. 水泥的类型和配合比:不同类型和不同配合比的水泥在水化过程中产生的热量是不同的。
一般来说,硅酸盐水泥和铝酸盐水泥在水化过程中释放的热量比较大,而硅酸盐水泥的水化热相对较小。
2. 水泥粒度:水泥的粒度对水化热有一定的影响,粒度较细的水泥由于其表面积较大,与水的接触面积增大,因此水化速度较快,释放的热量也比较大。
3. 水泥的水化程度:水泥的水化程度直接影响了水化热的大小,水泥的水化程度越高,释放的热量越大。
5. 环境温度和湿度:环境温度和湿度对水泥水化热也有一定的影响,环境温度和湿度越高,水泥水化热释放得越快。
1. 促进水泥的凝固硬化:水泥水化热的释放促使水泥与水快速反应形成胶石,并在较短时间内产生较高的强度,从而促进水泥的凝固硬化。
2. 影响混凝土的性能:水泥水化热的大小和时间分布对混凝土的性能有着重要的影响。
水泥水化热过大或者释放得过快,会导致混凝土产生裂缝或者内部应力过大,影响混凝土的使用性能和耐久性。
3. 影响施工过程:水泥水化热的释放速度和大小也会影响混凝土的施工过程。
水泥水化热释放得太快会导致混凝土的凝固速度过快,不利于施工操作,而水泥水化热释放得太慢则会延长施工周期。
1. 实验设备和材料:实验室搅拌机、砂子、水泥、水、试验桶等。
2. 实验方法:将一定量的水泥混合水,使其充分水化,测量水泥水化热释放的温度变化,并记录下水泥水化热的曲线。
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水泥水化热对混凝土早期开裂影响【来源:水泥工艺网】【2011年09月13日】0 引言对于预拌混凝土应用过程出现的早期开裂现象,有些混凝土专家归因于水泥比表面积太大和早期强度太高;而水泥界则认为,我国目前水泥的比表面积和早期强度并不比国外的高,混凝土的早期开裂主要是混凝土施工和养护不当所致。
笔者认为,必须通过混凝土生产者和水泥生产商沟通,对早期裂缝的成因达成共识,在水泥生产、混凝土配制及施工养护等环节共同采取措施加以解决。
“高强早强、高比表面积”及“水泥磨得太细”,这些都是表面现象,其本质是早期水化热太高及混凝土温度应力大的缘故。
1 水化热高是混凝土早期开裂的重要原因混凝土早期开裂主要是由于初凝前后干燥失水引起的收缩应变和水化热产生的热应变所引起。
关于混凝土的开裂,大家都已接受如下认识:抗拉强度越高,则混凝土开裂的危险性越小;弹性模量大、收缩大则开裂的危险性大;徐变大则开裂的危险性小。
弹性模量越低,一定收缩量(或应变)产生的拉应力越小。
混凝土处于塑性状态时弹性模量几乎为零,任何收缩或应变都不会产生拉应力,只有凝结固化具有一定强度后才有弹性模量,混凝土弹性模量随强度增加而增大。
因此,混凝土强度的发展既有利于减少混凝土的开裂又因弹性模量增大而增加混凝土的开裂性。
根据美国ACI建筑法规,混凝土弹性模量与标准圆柱体28d抗压强度的平方根成正比。
混凝土徐变越大,应力松弛量越大,纯拉应力越小。
因此,弹性模量低、徐变大及收缩小的混凝土开裂的危险小。
高强混凝土因收缩较大和徐变较小而较易开裂,而低强混凝土可能因收缩小和徐变大,而往往裂缝较少。
关于干燥收缩及其避免或减少收缩的措施,大家都已达成共识,本文不拟赘述,但对于温度应变引起的应力往往认识不足。
温度应力是目前预拌混凝土早期开裂的一个很重要的因素。
R.Springenschmid认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。
水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源。
按照瑞典学者J.Byfors的观点,“混凝土拌和物成型的最初几个小时,还没有形成凝聚结构,此时主要表现为黏塑性。
随着水化进行,塑性减少,弹性模量增大,成型后4~8h,弹性模量从10~102MPa迅速增长至104~105MPa,增加了3个数量级,而此期间抗压和抗拉强度以正常速度增长,因此极限抗拉应变由2h的4.0×10-3急剧下降至6~8h的0.04×10-3左右,即极限应变减小到原来的1/100,因此成型后6~8h极限抗拉应变达到最低值”。
在混凝土终凝时,抗压强度只有0.7MPa,抗拉强度只有0.07MPa,混凝土弹性模量按1.0×104MPa计,只要产生大于0.07/(1.0×104)=7×10-6的应变即可使混凝土开裂。
混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃,只要混凝土内外温差为1℃就足可使此时混凝土开裂。
国外为使混凝土的早期不开裂,要求12h抗压强度不大于6MPa,相应的抗拉强度约0.6MPa,即使弹性模量仍按1.0×104MPa计,此时应变不应大于6×10-5,相当于内外温度梯度不大于6℃。
而国内学者要求24h抗压强度不大于12MPa,相应的抗拉强度约1.2MPa,此时应变不应大于12×10-5,相当于内外温差不大于12℃。
不幸的是,水泥的水化热释放主要集中在早期,水泥加水拌和后,立即出现放热(称为第一个放热峰),持续几分钟,这可能是铝酸盐和硫酸盐的溶解热。
下一阶段是形成钙矾石所放出的热量,对于大部分波特兰水泥,大约在4~8h后,会达到第二个放热峰顶点,除钙矾石形成热外它也包括C3S的一些溶解热和C-S-H的形成热。
典型的波特兰水泥在开始3d内大致会放出50%的水化热。
某P·O42.5水泥1d水化热为188kJ/kg,3d为231kJ/kg,按混凝土密度2400kg/m3、比热0.96kJ/(kg·℃)计,混凝土1d和3d的绝热温升相应为24.4℃和30.1℃。
混凝土温升的高峰一般出现在浇注后的3~4d,掺粉煤灰后可推迟至第5~6d,因此,从减少混凝土早期温度应变出发,应尽量减少水泥水化热。
笔者认为,国内外混凝土专家要求混凝土1d抗压强度不大于12MPa或12h抗压强度不大于6MPa,其实质是降低早期水化速率和水化热,减少温度应变所产生的应力。
有些施工人员反映细度太细强度太高的水泥配制的混凝土容易开裂,其实质也是这些水泥早期水化快,水化热大,使混凝土温度应力大的结果。
混凝土成型后盖湿麻袋养护不开裂是因为它起到保湿保温的作用。
综上所述,对混凝土的早期开裂必须具体分析,不能一概归咎于水泥。
笔者认为,对于低强度等级的混凝土特别是C30以下的混凝土,其早期开裂主要是由于养护不当所引起,而对低水胶比高强度等级的混凝土,除此之外,水泥水化热也起着重要的作用。
2 减少水泥水化热和混凝土温升的重要途径2.1减少水泥水化热的措施水泥水化热的大小和放热速率与熟料的矿物组成有关。
C3A的水化热和水化放热速率最大,C3S和C4AF次之,C2S的水化热最小,放热速率最慢。
因此减少C3A相应增加C4AF、减少C3S相应增加C2S均能降低水化热。
但高C3S、高C3A是水泥高强早强和预分解窑熟料工艺煅烧所需,因此降低熟料矿物中的C3S和C3A有一定难度。
尽管已有预分解窑生产出中热硅酸盐水泥熟料,但仍不普遍。
笔者认为,高温煅烧快速冷却、调整硫酸盐饱和度、减少碱含量、掺入混合材、优化水泥颗粒级配以及对水泥进行冷却等降低水泥水化热的措施均是切实可行的。
1)高温煅烧快速冷却是减少水泥熟料C3A含量的有效途径。
我们通常所讲的C3A含量是根据熟料的化学成分计算而得的潜在含量或称理论含量。
实际上,在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中,一部分Al2O3固溶于C3S中,使实际生成的C3A减少;另外高温煅烧使铁相以C6A2F形式存在,也使实际生成的C3A减少;特别是预分解窑出窑熟料于1350~1280℃时在篦冷机上骤冷,使一部分C3A以玻璃体形式存在。
因此预分解窑熟料中的C3A实际含量要比理论计算的少。
2)除C3A实际含量外,C3A晶型对其活性有显著影响,从而影响其水化热和水化放热速率。
据文献报道,使用X射线衍射法的Rietveld法能够快速准确地测出熟料各矿物的实际含量。
测试结果表明,由于使用二次燃料造成熟料中SO3含量降低,碱的硫酸盐饱和度降低,多余的碱进入C3A晶格,使立方晶型的C3A含量下降,斜方晶型的C3A含量增加,而斜方晶型的C3A活性特别高,因此其水化速率及水化热增加,水泥凝结时间大为缩短,对聚酯类超塑化剂的匹配产生影响。
某厂使用二次燃料后硫酸盐饱和度从60%降为40%,熟料中立方晶型的C3A含量从5.3%降为2.2%,而斜方晶型的C3A含量从6.0%增加到10.0%,水泥初凝时间从3h20min降为2h05min。
因此,熟料煅烧时一定要注意硫酸盐饱和度变化对矿物晶型的影响,从配料或燃料方面调整硫酸盐饱和度。
3)碱使水泥水化加速,早期水化热增加,增大早期的温度应力。
R.W.Burrows认为,碱是影响混凝土抗裂性能的最重要因素。
“碱不但增大混凝土的收缩率,即使水泥的水化速率和自由收缩值相同,碱也使混凝土的抗裂性能明显下降。
低碱水泥有良好的抗开裂性能,特别是当碱钠当量低于0.6%时,抗裂性大幅度提高”。
R.Springenschmid也认为,碱使高速公路出现表面开裂。
他在给Burrows的信中写到:“我们因5%高速公路出现表面开裂而遇到很大的困难,这只限于那些含碱钠当量(Na2O+0.658K2O)超过1.0%水泥的路段,有时碱钠当量达1.3%,……”。
文献报道,德国“道路建筑通函”18/1998(ARS18/1998)规定,用于高速公路的混凝土路面的水泥“总碱含量Na2O当量≤0.84%”,“最近又将使用CEMI和CEMⅡ/A类水泥时的总碱含量降为Na2O当量≤0.80%”。
由此看来,碱对水泥混凝土的收缩开裂性能影响很大,在水泥生产和应用过程中必须控制。
我国北方某些厂的水泥碱含量偏高,在用于混凝土路面或飞机场跑道时应加以注意。
不过,南方地区由于土壤经常有雨水冲洗,碱含量不高。
4)水泥越细,水化越快,放热速率越大,早期水化热越集中,产生的温度应力越大,越容易产生早期开裂。
但掺入混合材细粉,既可改善水泥级配,减小水泥标准稠度用水量又可减少水化热。
美国混凝土学会207委员会认为,当用火山灰代替部分水泥时,要初估水泥发热量,一个颇为实用的方法是假定火山灰的发热量为所取代的水泥发热量的50%,即HP=HO(1-0.5P),式中Hp和HO分别为火山灰取代后和取代前的水化热,P为火山灰取代量。
蔡正咏根据刘家峡和三门峡的经验得到HP=HO(1-0.55P)。
据报道,某粉煤灰3d、7d水化热分别为11.7kJ/g和20.5kJ/g,用它分别取代20%、40%、60%和80%的水泥后,水化热3d分别下降到原来的75.1%、72.8%、54.6%和31.4%;7d分别下降到原来的80.7%、69.2%、52.7%和31.8%。
用比表面积400m2/kg的矿渣粉取代35%的某普通水泥时,3d水化热从235kJ/kg下降至160kJ/kg,水化热减少了32%。
尽管混合材取代水泥后水化热下降情况随水泥品种和工程实际情况变化较大,但减少水化热的趋势是确定无疑的。
因此,就减少水化热而论,生产掺混合材的水泥是十分有效的。
5)增加混合材掺量虽然可以降低水泥的水化速度和水化热,但水泥以及所配混凝土的早期强度也随之降低,从而影响拆模时间和施工进度。
对于该问题,可以从以下两方面认识和解决:①廉慧珍等认为,早期强度过高的水泥所配混凝土的后期强度增长率下降甚至倒缩,对混凝土的耐久性不利。
吴笑梅等认为,“水泥的3d强度是施工的要求,水泥的28d强度是混凝土设计强度的需要,而远龄期强度指标则是混凝土耐久性(强度补充及自愈合)的需要。
合理或较低的早期强度,较高的后期及远龄期强度是优质水泥重要的性能指标之一”。
因此,应将混凝土耐久性放在第一位,施工进度应服从混凝土耐久性的需要,掺入混合材后水泥的早期强度适当降低是可以接受的。
②在不增加水化热的情况下,可以通过调整胶凝材料的颗粒级配来提高早期强度。
硬化浆体的强度取决于材料的原始堆积密度和水泥水化产物对原始空隙的填充程度,在不提高水泥水化速度即早期水化产物数量的情况下,降低胶凝材料的原始空隙率即提高其堆积密度,可以提高其强度特别是早期强度。
张大康的研究表明,在P·I42.5R硅酸盐水泥(比表面积333m2/kg),中掺入4%的高细石灰石粉(比表面积1194m2/kg)和26%的矿渣粉(比表面积414m2/kg),与单掺30%矿渣粉相比较,水泥3d抗压强度显著增加(从24.6MPa增加至29.4MPa);与母体水泥(P·I42.5R)比较,3d抗压强度只有很少的降低,28d抗压强度提高了9.4MPa,其原因与高细石灰石粉的填充作用有很大关系。