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蒸养混凝土

2020-12-07 19:06 作者:优发国际app官网 点击:

 

  水泥的水化作用和强度的增长,都是随着温度的升高而加速的。一般都认为,蒸汽养护除加快水泥水化反应速度外,在化学上没有别的影响。但有人却认为,蒸汽养护也能对混凝土的技术性质产生影响。

  通过蒸汽养护,提高混凝土的反应温度,在初期的供热升温阶段,主要是依靠蒸汽在混凝土上的凝结放热将蒸汽热传给混凝土,对流放热作用是次要的。

  热量在混凝土内部的传热过程,主要决定于混凝土的特性、混凝土配合比以及混凝土的硬化程度等。比较起来,湿混凝土的传热性比干混凝土好,高温下的传热性比低温下的传热性好。

  混凝土的加热升温,除主要靠外界的蒸汽放热外,水泥的水化热也起着一定的作用。当经过一定时间的蒸汽加热之后.混凝土内部温度上升到等于表面温度或蒸汽温度时,即不再向内传热。当水化热继续释放,内部温度有可能超过外界温度时,蒸汽即不再在混凝土表面凝结,表层水分还可能蒸发。在排放蒸汽的降温阶段,由于蒸汽饱和压力急剧下降,混凝土内部气压高于环境气压,也会引起混凝土内部水分向外转移和蒸发。这种现象,在隔着模板加热的情况下要好一些。

  在新浇混凝土的几种组成材料中,由于热膨胀系数互不相同,因此在升温、降温中,将对混凝土产生不同的作用。在升温中,骨料的膨胀作用较小[(30~40)×10-6/℃],水的膨胀作用较大[(255~744)×l0-6/℃],约为骨料或水泥石[(40~60)×l0-6/℃]的10倍。湿空气泡的膨胀作用则更大[(3700~9000)×10-6/℃],超过骨料或水泥石100倍。

  随着温度的升高,一部分水将转化为气,从而更加剧膨胀作用。这种膨胀作用,会增加混凝土中的孔隙量,而且由于孔内压力的增加,还会引起内部产生微细裂纹。严重的可在混凝土表面产生明显的裂缝,造成酥松,表现出“肿胀”状态。这一点,是应该引起重视的。混凝土在降温中还会产生冷缩,但这种冷缩一般不致招来对混凝土的损害。

  前面谈到,在升温或降温中,由于混凝土表里之间的温度梯度及产生的气压差,会造成水、气转移,而且在混凝土中形成定向通路。在升温期间,由于蒸汽冷凝水积集在混凝土表面并向内转移,这对于未凝结的水泥浆,将会导致水灰比增大,造成表层起皮现象。

  另外,混凝土在蒸养中,由于表里温差形成的温度应力也是不可忽视的。特别是在降温期间,由于表层的急剧降温,容易产生拉应力以致出现裂缝。所以在有关蒸养规范中,根据构件的大小,对升温相降温期间的内外温差,都做了相应的限制。

  大家知道,混凝土强度的增长,主要决定于水泥凝结硬化过程中晶体一胶体体系的发展与变化。其中,胶体新生物比晶体新生物更能发挥强度作用。但在湿热养护中,温度愈高,形成的晶体新生物尺寸愈大;晶体尺寸过大,则意味着分散度小,这对于后期强度的发展是不利的。此外,在高温蒸养中,由于胶体新生物的析出速度加快,并在未水化的水泥粒子周围积聚一层胶体薄膜,而且胶膜逐渐增厚,阻碍水分深入和水泥粒子的水化发展,从而使后期强度受到阻碍。温度愈高,此种现象愈严重。但是,如果蒸养制度合适,在此情况下,混凝土的后期强度仍可继续得到发展。例如有预养期、升温较慢,且热养温度不太高、时间也不太长的蒸养制度下,后期强度仍然可以得到较好的发展。

  混凝土蒸养完毕,后期放置条件与后期养护方法,对后期强度的影响也是很大的。放进水中比放在空气中好,放在温度较高的地方比放在温度较低的地方好。

  蒸养混凝土强度的发展,开始是成直线增长的。随着蒸养的继续进行,将会出现波动现象(即产生回缩),最后强度增长变慢甚至不增长。

  掌握强度发展中的回缩点,对于实际生产是很有意义的。回缩出现前的一段蒸养效杲最好;蒸养时间再继续延长,效果会变差。

  普通水泥混凝土在100℃下,热养4~6h,可以达到强度顶点,达到28d强度的60%~?0%。在80℃或60℃时,将需12~14h或20~22h才能达到强度顶点,即达到28d强度的80%~90%。此后再延长时间,则增长甚微。

  矿渣水泥混凝土,随着热养温度的升高,强度发展将加快,而且对后期强度的增长也无多大影响。所以矿渣水泥混凝土的蒸养温度,可以高于普通水泥混凝土,一般可以采用;5~100℃,以便尽可能地缩短蒸养时间。

  蒸养可以促进石灰与活性硅酸的反应速度,因此,某些火山质水泥也可以表现出较好为蒸养效果。

  水灰比、稠度等对蒸养混凝土强度的影响和在普通养护制度下的混凝土一样。但干硬性混凝土蒸养强度的发展速度,要比塑性混凝土快。

  混凝土的各种外加剂,在不同的情况下使用,往往可以表现出不同的特征。因此’在使用前必须进行试验,搞清是否适应蒸养需要,或是否引起钢筋锈蚀等其他不利影响。

  凡具有促凝、促硬化作用的外加剂,由于能加速混凝土强度的发展过程,所以对抵抗蒸养而产生的热胀作用有所补益。

  蒸养}昆凝土的弹性模量,与同强度的标准养护混凝土相比约降低5%~10%。若将蒸养混凝土长期放置在潮湿环境中,弹性模量降低的现象会消除。

  在无预养和快速升温条件下的蒸养}昆凝土,抗拉强度将有明显降低。而在和缓蒸养制度下的蒸养}昆凝土,与标准养护下的混凝土相比,则无多大差别。

  由于在结硬之前的热胀变形,混凝土大于钢筋,因而在升温期中,有可能减弱黏结力,或有可能改变钢筋的应力状态。所以应该采取措施,力求避免蒸养?昆凝土产生残余变形。

  蒸养混凝土的收缩值,与标准养护混凝土相比,约减少10%~14%,湿胀量也略小,徐变值将比标准养护混凝土约减少30%~50%。

  蒸养混凝土的抗冻性与抗渗性,总的来说是可能降低的e但随具体情况不同,影响程度各异,主要取决于混凝土蒸养的剧烈程度和变形情况。

  混凝土的蒸养制度一般分为四个阶段:预养(Y)、升温(S)、恒温(H)、降温 (J)。对于某些特殊情况,在上述四个阶段之后,还需要安排一个“后养”阶段。

  亦称前置期,是指}昆凝土构件浇好之后,至供汽升温之前这一段在常温下的放置时间。预养期的长短,关系到混凝土初期结构强度的高低、混凝土肿胀变形的大小和后期强度的发展等技术特性。只有当}昆凝土具有一定的初始强度之后,才具有抵抗蒸养内胀力、减少残余变形的能力。}昆凝土热养温度高时,要求预养期的长短还与水泥的品种、配合比等因素有关,应该通过试验确定。试验表明,在升温前,经过一段温度较低的预养期对后期强度的增长是十分有益的。

  升温速度对蒸养混凝土的质量有重要影响。所谓升温速度,通常是以构件周围蒸汽与空气的混合物的温度来控制的。因为混凝土构件内部的温度各处不一,不能作为升温控制的标准。

  关于升温速度,如果预养时间长,即混凝土的初始强度比较高时,升温速度可快一些;反之,则应慢一些。采用快速升温,将会严重破坏}昆凝土与钢筋的黏结力。在不改变鏊个蒸养时间的前提下,慢升温、短热养要比快升温、长热养好。对于升温速度的规定最好根据具体情况,通过试验确定。大型构件应注意由于温度梯度而引起的温度应力问题。表6-2列出了蒸养混凝土升温速度的限值,可供参考。

  亦称热养期。恒温期的恒温温度及恒温时间是互相影响的。温度低,时间长;温度高,时间短。但是温度高低的选择,不仅影响到混凝土的技术性能,而且也关系到生产效率和经济效益问题。前面已经谈到,普通水泥在蒸养中存在着一个临界性的最高温度或临界性的最长时间。一般规定最高温度不得超过75~95℃。矿渣水泥不存在临界性的问题。

  蒸养混凝土在降温过程中,表层降温快,里面降温慢。由于表里间的温差,表层混凝土产生拉应力。当拉应力值超过限值时将产生裂缝。拉应力可按下式进行计算JL(6-1)U。一KA撒f_}9式中 q。-混凝土表层拉应力,MPa;

  当混凝土急速降温时,K可取为1,9可取为0。故式(6-1)变为:吒一KAtaE

  对于厚大尺寸的构件及低强度、低配筋的构件,应缓慢降温,以免产生过大的收缩应力:另外,还应避免单侧降温,力求做到从各方面均衡降温。关于降温速度的具体要求各不相同,可参考表6-3。混凝土的表层温度与气温玄差也不能过大,以防停止养护时产生‘冷击”,可参考表6-4。

  混凝土在蒸养之后,一般放在室外,任其自然发展。但在有些情况下进行后期湿养也是很必要的。特别是当混凝土有较高的抗掺、抗冻要求时,或者当混凝土热养太剧烈、失水较多时,如能增加一个阶段的浸水后养期将是十分有利的。

  为了压缩蒸养时间,必须减小}昆凝土的热胀变形,加速水泥的硬化。而为了加速水泥的硬化,提高混凝土的初始强度和减小}昆凝土的热胀变形程度,首先应选用高活性的快硬水泥。此外,采用低水灰比、低用水量、低含气量的混凝土也是十分有效的措施。

  试验证明,高配筋的混凝土,在抑制混凝土热胀变形问题方面,也是较为有利的,见表6-5。

  在蒸养初期,采取渐增式变速升温,或先慢速、后快速的阶段式升温,对防止蒸养烈胀变形亦有很大的作用(见表6-6)。此外,采用封闭的刚性模型,可以强行抑制肿胀垄形,还可以强行隔断混凝土与周围介质之间酌水气转移。在加压下硬化,对强度发展也-分有利。采取此种模型,由于升温可以加快,热养温度可以提高,于是整个蒸养时间就百以缩短。 采用热拌混凝土也可达到上述目的。热拌混凝土,就是提高混凝土的出机温度(40~60℃),促使混凝土凝结硬化过程加快;同时还可使混凝土的再加热程度减小。这样,混凝土在升温期中的热胀作用小,而且可以缩短或取消预养期,加快升温过程和缩短恒温时间。于是,整个蒸养周期大大缩短。热拌混凝土宜在特制的热拌和机中通入蒸汽拌成。

  为了缩短混凝土的热养周期,还提出了“干湿热结合养护”的方法。这一方法,主要在于合理平衡升温的“热胀”和“干缩”两方面的利弊作用,如处理不当,则不利于强度发展。采用蒸汽加热法施工,应进行各项热工计算和设计。

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