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關(guān)鍵詞:混凝土養(yǎng)護(hù)劑;海管;混凝土配重層;應(yīng)用
中圖分類號(hào):TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 概述
海洋工程用油氣輸送管道,通常在管道外防腐層表面采用噴射或擠壓方式涂敷一定厚度的混凝土配重層,用以保持其海底穩(wěn)定性、保護(hù)其外防腐涂層免受機(jī)械損傷?;炷潦撬残圆牧?,混凝土養(yǎng)護(hù)是保證混凝土施工質(zhì)量的一項(xiàng)重要工序。在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)期,為避免表面蒸發(fā)和其他原因造成的水分損失,使混凝土水化作用得到充分的進(jìn)行,保證混凝土的強(qiáng)度、耐久性等技術(shù)指標(biāo),同時(shí)為防止由于干燥而產(chǎn)生裂縫,必須對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。海管配重層混凝土現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)方式是采用纏繞塑料薄膜遮蓋的養(yǎng)護(hù)方法,特殊情況加蓋草袋養(yǎng)護(hù)。其缺點(diǎn)是,易出現(xiàn)薄膜纏繞不均,局部混凝土外露,水分散失易產(chǎn)生裂紋,甚至混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;養(yǎng)護(hù)結(jié)束后,需要較多的物力、人力除去塑料薄膜,產(chǎn)生大量的廢棄塑料,造成“白色污染”,不利于環(huán)境保護(hù)。一種海管配重層混凝土養(yǎng)護(hù)劑及其配套噴涂工藝設(shè)備的工程應(yīng)用,較好的解決了上述問(wèn)題。
2 海管混凝土配重層混凝土養(yǎng)護(hù)劑的選擇
JX-10B型混凝土養(yǎng)護(hù)劑是一種有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型養(yǎng)護(hù)劑,其主要成膜物質(zhì)為水溶性硅酸鹽和合成樹(shù)脂乳液。這種養(yǎng)護(hù)劑以水為分散介質(zhì),無(wú)毒、不燃,使用方便。當(dāng)這種養(yǎng)護(hù)劑被噴涂于新成型的水泥混凝土表面后,合成樹(shù)脂乳液和水溶性硅酸鹽協(xié)同成膜,形成一層不透水汽的密封薄膜層,使混凝土保持濕潤(rùn)狀態(tài),達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。實(shí)測(cè)材料特性如下:
外觀:無(wú)色透明液體;固體含量:23.1%;干燥時(shí)間:1h;保水率:91.0%。
3 施工工藝
3.3 操作方法
3.3.1 接通氣源、電源,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的養(yǎng)護(hù)劑用料量,調(diào)節(jié)隔膜泵的流量。
3.3.2 打開(kāi)控制盒上的“噴槍按鈕”,打開(kāi)噴槍開(kāi)關(guān)。
3.3.3 調(diào)節(jié)控制盒上的“扇形”控制按鈕,調(diào)節(jié)噴槍的霧化及噴幅等參數(shù)。
3.3.4 將養(yǎng)護(hù)劑溶液噴涂在剛涂敷完的海管配重層混凝土表面上,為保證噴涂效果,減少料液的霧化損失,噴槍口距海管配重層混凝土外表面30mm左右為宜。
3.4 養(yǎng)護(hù)劑用量
養(yǎng)護(hù)劑噴灑的厚薄用每1kg溶液的噴涂面積來(lái)控制。噴涂面積過(guò)大則厚度太薄,影響混凝土強(qiáng)度;面積過(guò)小,則厚度大,造成浪費(fèi)。JX-10B型混凝土養(yǎng)護(hù)劑用于海管配重層混凝土養(yǎng)護(hù),按每1kg溶液噴灑1.5m2~2m2進(jìn)行控制。
4 工程應(yīng)用效果
4.1 涂層外觀
采用JX-10B型養(yǎng)護(hù)劑噴涂的試驗(yàn)管,剛噴涂完的試驗(yàn)管外表面為乳白色,5個(gè)小時(shí)后,形成一層致密且堅(jiān)硬的保護(hù)膜。1d 、3d、7d、28d后觀測(cè),涂層外觀未出現(xiàn)開(kāi)裂。
4.2 混凝土強(qiáng)度
取生產(chǎn)當(dāng)天的混凝土制作立方體試件,采用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù),實(shí)測(cè)7d齡期強(qiáng)度值為52.9 MPa;28d齡期強(qiáng)度值為64.1MPa,滿足項(xiàng)目“7d強(qiáng)度值46.0MPa,28d強(qiáng)度值62.0MPa”的指標(biāo)要求。
4.3 混凝土配重層吸水率
混凝土配重層養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)28d后,從混凝土配重層上鉆取核件進(jìn)行吸水率試驗(yàn),實(shí)測(cè)吸水率為2.5%,滿足項(xiàng)目“吸水率小于4%”的指標(biāo)要求。
4.4 混凝土配重層抗推脫性能
4.5 混凝土配重層抗沖擊性能
4.6 環(huán)境保護(hù)
以往海管混凝土配重層纏繞塑料膜養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期結(jié)束,需要將塑料膜劃開(kāi)、剝離,從而產(chǎn)生了大量的廢棄塑料,造成“白色污染”。而采用混凝土養(yǎng)護(hù)劑后,徹底避免了這一現(xiàn)象。
4.7 養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地周轉(zhuǎn)效率
海管混凝土配重層使用混凝土養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù),對(duì)于配重層需要修補(bǔ)的位置,當(dāng)天就可以修補(bǔ),4天后就可以進(jìn)行海管倒運(yùn),縮短了海管在場(chǎng)地的堆放養(yǎng)護(hù)時(shí)間,提高了場(chǎng)地的周轉(zhuǎn)利用率,特別是在工程項(xiàng)目較多、工期緊張的情況下,尤顯重要。
4.8 經(jīng)濟(jì)性
混凝土養(yǎng)護(hù)劑的價(jià)格約為0.30萬(wàn)元/噸,每噸可以噴涂的海管混凝土配重層面積約為1500~2000m2,塑料薄膜的價(jià)格約為1.3萬(wàn)元/噸,每噸可纏繞的海管混凝土配重層面積為3500m2。據(jù)此測(cè)算,采用養(yǎng)護(hù)劑每平米的養(yǎng)護(hù)成本為1.5~2.0元,而采用塑料薄膜每平米的養(yǎng)護(hù)成本為3.7元,采用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)較采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù),材料成本至少降低了45%。
5 工程應(yīng)用中需注意的問(wèn)題
養(yǎng)護(hù)劑應(yīng)在有效期內(nèi)使用,且應(yīng)在使用前將養(yǎng)護(hù)劑攪拌均勻。養(yǎng)護(hù)劑為廠方配好的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)劑液,使用時(shí)嚴(yán)禁加水稀釋。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目管徑的大小,調(diào)節(jié)噴涂設(shè)備的流量、噴槍的噴幅、噴槍距配重層表面的距離,確保噴出的液體呈霧狀,不漏噴。雨天不宜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)劑噴涂作業(yè),養(yǎng)護(hù)劑未成膜前(成膜一般需 2 h~3h)一旦受到雨淋,應(yīng)立即采取有效措施對(duì)海管混凝土配重涂層進(jìn)行苫蓋,并在雨后重新噴涂一層養(yǎng)護(hù)劑。對(duì)于在吊裝、倒運(yùn)過(guò)程中偶然出現(xiàn)的混凝土配重層脫落部位,應(yīng)在場(chǎng)地適時(shí)修補(bǔ),并采用便攜式噴霧器對(duì)修補(bǔ)后的混凝土表面補(bǔ)噴養(yǎng)護(hù)劑。養(yǎng)護(hù)劑噴涂時(shí),操作人員應(yīng)正確配戴勞動(dòng)防護(hù)用品,且不得站在順風(fēng)位置。
結(jié)語(yǔ)
JX-10B型混凝土養(yǎng)護(hù)劑及配套噴涂工藝設(shè)備在海管配重工程上進(jìn)行了應(yīng)用,養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)的海管混凝土配重層性能指標(biāo)滿足項(xiàng)目需要。與以往采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)相比,海管混凝土配重層采用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)不僅縮短了養(yǎng)護(hù)時(shí)間,而且避免了塑料薄膜養(yǎng)護(hù)所產(chǎn)生的“白色污染”,既節(jié)能減排、科學(xué)環(huán)保,又有利于場(chǎng)地周轉(zhuǎn)、節(jié)約生產(chǎn)成本,海管混凝土配重層養(yǎng)護(hù)質(zhì)量也得到了充分保障,其在海管混凝土配重涂敷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:混凝土 溫度應(yīng)力 養(yǎng)護(hù)
1 概述
混凝土結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代最重要的工程建設(shè)材料之一,對(duì)世界的發(fā)展和建設(shè)起著無(wú)可替代的作用,但是由于溫度分布不均勻而導(dǎo)致的內(nèi)部溫度應(yīng)力不可避免,對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性具有很大的威脅。當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉極限強(qiáng)度時(shí),常會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)物變截面或者斷面較小的部位產(chǎn)生裂縫。
1.1 溫度應(yīng)力產(chǎn)生原因。溫度應(yīng)力的產(chǎn)生是由混凝土的結(jié)構(gòu)組成決定的,因?yàn)榛炷潦枪橇?、氣體、水分、水泥石等組成的非勻質(zhì)材料。在混凝土澆筑后的硬化過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱,而混凝土本身體積大、導(dǎo)熱系數(shù)小。這樣,大量的水化熱聚積在內(nèi)部,導(dǎo)致內(nèi)部溫度上升速度太快,而結(jié)構(gòu)外部的溫度又在下降,內(nèi)外形成極大的溫度差。一方面,溫差的產(chǎn)生會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力,用來(lái)平衡結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部熱脹冷縮程度的不同。另一方面,氣溫的下降也是溫度應(yīng)力產(chǎn)生的一個(gè)因素。這樣,在這兩方面因素的共同作用下,溫度應(yīng)力的產(chǎn)生很難避免,但是在一定的措施下可以適當(dāng)?shù)販p小這種不利的應(yīng)力。
1.2 溫度應(yīng)力的危害。溫度應(yīng)力的存在,不僅對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性構(gòu)成極大的威脅,降低了資源的利用率,而且是人們的生命財(cái)產(chǎn)安全受到損害的隱患。在施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫,特別是在梁板交接處、厚度突變出處以及梁板鋼筋的上部,這些裂縫的出現(xiàn)和溫度應(yīng)力有很大的關(guān)系?;炷亮芽p的出現(xiàn)較為普遍,已經(jīng)引起廣大工程和設(shè)計(jì)人員的重視?;炷猎诮ㄔO(shè)中的重要地位,使得其良好的質(zhì)量保證必不可少,因而決定了溫度應(yīng)力的危害不容忽視。
2 減小溫度應(yīng)力的措施
通常根據(jù)不同原理,可以采用不同的措施來(lái)減少溫度應(yīng)力,每種方法都是圍繞著混凝土的水化作用順利進(jìn)行,減小水化熱進(jìn)而降低內(nèi)部溫度,或者減慢結(jié)構(gòu)外部溫度降低速度兩方面展開(kāi),分別介紹如下:
2.1 調(diào)整組分比例?;炷林械母鹘M分作用不同,不同的比例對(duì)其性質(zhì)的影響很大。其中,選擇熱水泥或者低熱水泥對(duì)體積較大的結(jié)構(gòu)減小溫度應(yīng)力具有一定的作用,應(yīng)優(yōu)先選擇粉煤灰水泥、火山灰水泥、礦渣水泥或者復(fù)合水泥。此外,減小水泥的用量,可使得混凝土溫度相應(yīng)下降,實(shí)驗(yàn)表明,如果水泥用量減少,結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度相應(yīng)降低。這樣,也是充分利用了混凝土的后期強(qiáng)度。另外,在保證強(qiáng)度指標(biāo)的前提下,活性摻合料的摻加對(duì)降低溫度也起到一定的作用,而且這種效果隨著摻加的比例增大而明顯。
2.2 添加外加劑法。減水劑、增塑劑、引氣劑、緩凝劑等外加劑,在改善混凝土拌合物的性質(zhì)方面作用很大。減水劑、引氣劑可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性,緩凝劑、速凝劑可以調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能,引氣劑還可以改善混凝土的耐久性?;炷恋牧鲃?dòng)性、粘聚性、保水性等性質(zhì)改善后,可以改善整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的性質(zhì),減小溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。另一方面,由于外加劑的減水和分散作用,在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí),還可以推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間,降低水化熱,從而減小溫度應(yīng)力。
2.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)?;炷恋膹?qiáng)度發(fā)展取決于水化狀況,而溫度和濕度是影響水化速度和程度的重要因素,所以在混凝土澆筑成型后,必須在一定時(shí)間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸龋瑴p小溫度應(yīng)力的產(chǎn)生?;炷琉B(yǎng)護(hù)可以提供水泥水化作用必須的適當(dāng)溫度,保證正常的水化作用,減小溫度應(yīng)力。如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí),不充分或者不恰當(dāng),都會(huì)造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力的增加,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮裂縫,降低強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)的方法按照養(yǎng)護(hù)工藝的不同分為自然養(yǎng)護(hù)和加熱養(yǎng)護(hù)兩大類,自然養(yǎng)護(hù)又分為覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)、塑料薄膜養(yǎng)護(hù)和薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù),加熱養(yǎng)護(hù)又分為蒸汽養(yǎng)護(hù)和太陽(yáng)能養(yǎng)護(hù)。一般情況下,夏季主要以灑水為主,冬季主要以覆蓋為主。
3 施工養(yǎng)護(hù)
3.1 養(yǎng)護(hù)的意義?;炷恋酿B(yǎng)護(hù)措施包括養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)時(shí)間,只有采用合適的養(yǎng)護(hù)方法并養(yǎng)護(hù)合理的時(shí)間,才能發(fā)揮養(yǎng)護(hù)的作用。時(shí)間表明,養(yǎng)護(hù)措施可得益于好的混凝土拌合物,但是養(yǎng)護(hù)不好則會(huì)損害混凝土拌合物。同時(shí),養(yǎng)護(hù)充分不能補(bǔ)救不好的混凝土拌合物,所以首先要采用正確的配合比,得到好的拌合物。
合理的養(yǎng)護(hù)措施可保證混凝土硬化過(guò)程的正常發(fā)展。例如,在高溫天氣施工時(shí),混凝土養(yǎng)護(hù)可以保證混凝土表面不出現(xiàn)早期干燥,在結(jié)構(gòu)周邊創(chuàng)造一個(gè)高濕度的環(huán)境。必須注意的是,混凝土表面一旦出現(xiàn)干燥,再采取措施則為時(shí)已晚,因此養(yǎng)護(hù)時(shí)要格外慎重??茖W(xué)確定混凝土的養(yǎng)護(hù)期是一個(gè)困難問(wèn)題,目前采用的方法是規(guī)定混凝土養(yǎng)護(hù)終止前,混凝土表面層的滲透率達(dá)到規(guī)定的某一限值,這一限值由結(jié)構(gòu)所處環(huán)境和水泥品種有關(guān)。
3.2 自然養(yǎng)護(hù)。覆蓋澆水養(yǎng)護(hù),是根據(jù)外界氣溫在混凝土澆筑完后3-12小時(shí)用草簾、蘆席、麻袋等材料將混凝土表面覆蓋,并澆水保持濕潤(rùn)的方法,應(yīng)用廣泛?;炷恋臐菜B(yǎng)護(hù)時(shí)間規(guī)定如下:硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7天;添加緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土不得少于14天;其他品牌水泥拌制的混凝土,應(yīng)根據(jù)水泥的技術(shù)性能確定。
塑料薄膜養(yǎng)護(hù),是將塑料薄膜直接覆蓋在混凝土構(gòu)件上,使之與空氣隔絕,防止水分蒸發(fā)的方法。通常采用雙層薄膜,上層黑色,下層透明,四周必須壓嚴(yán)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便,可循環(huán)利用,節(jié)約資源,降低成本,且能提高混凝土的早期強(qiáng)度,加速模具的周轉(zhuǎn)。
薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù),是將可成膜的溶液噴灑在混凝土表面,使其表面與空氣隔絕,原理是溶液揮發(fā)后在混凝土表面凝結(jié)成一層薄膜,這樣就能將混凝土中的水分封閉,使水化作用順利完成。這種方法是適用情況是表面積較大的混凝土施工。常見(jiàn)的塑料薄膜養(yǎng)護(hù)劑有氯乙烯―乙烯養(yǎng)護(hù)劑和過(guò)氯乙烯樹(shù)脂塑料薄膜養(yǎng)護(hù)劑。這兩種養(yǎng)護(hù)劑的來(lái)源不同,前者比較簡(jiǎn)單,市場(chǎng)上有成品銷售,后者則需要由過(guò)氯乙烯樹(shù)脂、苯二甲酸二丁酯等多種原料現(xiàn)配。
3.3 加熱養(yǎng)護(hù)。為了加快預(yù)制構(gòu)件的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度,常采用加熱養(yǎng)護(hù)方法。蒸汽養(yǎng)護(hù),是采用養(yǎng)護(hù)坑并覆蓋養(yǎng)護(hù)罩或帆布、油布的方法。蒸汽養(yǎng)護(hù)分為四個(gè)階段,分別為靜停階段、升溫階段、恒溫階段和降溫階段。靜停階段是指混凝土澆筑完畢后在室溫下放置的時(shí)間,一般2-6個(gè)小時(shí);升溫階段是由原始溫度上升至恒溫的階段,升溫速度的控制特別重要;恒溫階段是強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段,要保持較大的相對(duì)濕度;降溫階段時(shí)混凝土已經(jīng)硬化,如果降溫過(guò)快會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。因此,為防止由于蒸汽溫度驟變引起的裂縫產(chǎn)生,必須嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。太陽(yáng)能養(yǎng)護(hù)是直接利用太陽(yáng)能加熱養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)的空氣,使得混凝土在足夠溫濕度下養(yǎng)護(hù)的方法。養(yǎng)護(hù)棚主要由棚罩式和覆蓋式,棚罩式養(yǎng)護(hù)是在混凝土構(gòu)件上加蓋養(yǎng)護(hù)棚罩,棚罩的材料以透明玻璃鋼和透明塑料薄膜為佳,棚罩內(nèi)的空腔不易過(guò)大,一般略大于混凝土構(gòu)件即可;覆蓋式養(yǎng)護(hù)是在混凝土成型、表面略平后進(jìn)行養(yǎng)護(hù),塑料薄膜為黑色,,采用搭接時(shí),搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于30cm,覆蓋時(shí)應(yīng)緊貼四周,用沙袋或其他重物壓緊蓋嚴(yán)。
4 總結(jié)
混凝土建筑在現(xiàn)代工程建設(shè)中的地位越來(lái)越重要,解決混凝土結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中的問(wèn)題也更加重要,溫度應(yīng)力的存在對(duì)混凝土的不利影響不容小覷,因此應(yīng)該引起人們的重視,并尋求解決方法。混凝土養(yǎng)護(hù)即是一種有效的方法,在不同的養(yǎng)護(hù)方法中,要根據(jù)情況合理選擇方案,將混凝土的功能發(fā)揮到最大作用。
參考文獻(xiàn):
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如果澆水一般都是冷水,會(huì)造成混凝土的表面溫度急劇下降,將會(huì)造成混凝土內(nèi)部與表面溫度差值過(guò)大,甚至超過(guò)25度,就會(huì)出現(xiàn)混凝土表面變酥,失去強(qiáng)度,嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)裂縫,溫度回升,其惡化的程度也不會(huì)恢復(fù)。
冬季養(yǎng)護(hù)混凝土的要點(diǎn):
1、蓄熱法。
蓄熱法是利用原材料預(yù)熱的熱量及水泥水化熱,在混凝土外圍用保溫材料嚴(yán)密覆蓋,延緩混凝土的冷卻速度,并在冷卻過(guò)程中逐漸硬化,是混凝土能在正常溫度條件下達(dá)到受凍條件下達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度的一種施工方法。
2、摻外加劑法。
此法是在混凝土拌制時(shí)摻加適量的外加劑,使混凝土強(qiáng)度迅速增長(zhǎng),在凍結(jié)前達(dá)到要求的臨界強(qiáng)度,或者降低是的冰點(diǎn),使混凝土在負(fù)溫下能夠凝結(jié)、硬化的方法。
3、電熱法。
電熱發(fā)是加將電能轉(zhuǎn)換為熱能來(lái)加熱養(yǎng)護(hù)混凝土的方法,屬于干熱高溫養(yǎng)護(hù)。
關(guān)鍵字:混凝土;燒筑;溫控措施
中圖分類號(hào):TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1、混凝土澆筑的工藝流程
混凝土澆筑的施工過(guò)程包括澆筑前的準(zhǔn)備作業(yè),澆筑時(shí)的入倉(cāng)鋪料、平倉(cāng)振搗和澆筑后的養(yǎng)護(hù)。
1.1、澆筑前的準(zhǔn)備作業(yè)
澆筑前的準(zhǔn)備作業(yè)包括基礎(chǔ)面的處理、施工縫處理、立模、鋼筋及預(yù)埋件安設(shè)等。
1.1.1基礎(chǔ)面處理
對(duì)于砂礫地基,應(yīng)清除雜物,整平建基面,再澆10~20cm低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土作墊層,以防漏漿;對(duì)于土基應(yīng)先鋪碎石,蓋上濕砂,壓實(shí)后,再澆混凝土;對(duì)于巖基,在爆破后,用人工清除表面松軟巖石、棱角和反坡,并用高壓水槍沖洗,若沾有油污和雜物,可用金屬絲刷刷洗,直至潔凈為止,最后,再用高壓風(fēng)吹至巖面無(wú)積水,經(jīng)質(zhì)檢合格,才能開(kāi)倉(cāng)澆筑。
1.1.2施工縫處理
施工縫指澆筑塊間臨時(shí)的水平和垂直結(jié)合縫,也是新老混凝土的結(jié)合面。在新混凝土澆筑前,必須采用高壓水槍或風(fēng)砂槍交款第混凝土表面含游離石灰的水泥漠清除,并使表層石子半露,形成有利于層間結(jié)合的麻面。對(duì)縱縫表面可不鑿毛,但應(yīng)沖洗干凈,以利灌漿。采用高壓水沖毛,視氣溫高低,可在澆筑后5~20h進(jìn)行;當(dāng)用風(fēng)砂槍沖毛時(shí),一般應(yīng)在澆后一兩天進(jìn)行。施工縫面鑿毛或沖毛后,應(yīng)用水沖洗干凈,使其表面無(wú)渣、無(wú)塵,才能澆筑混凝土。
1.2入倉(cāng)鋪料
1.2.1混凝土入倉(cāng)鋪料方法
平鋪法:混凝土入倉(cāng)鋪料時(shí),整個(gè)倉(cāng)面鋪滿一層振搗密實(shí)后,再鋪筑下一層,逐層鋪筑。
臺(tái)階法:混凝土入倉(cāng)鋪料時(shí),從倉(cāng)位短邊一端向另一端鋪料,邊前進(jìn)邊加高,逐層向前推進(jìn),并行成明顯的臺(tái)階,直至把整個(gè)倉(cāng)位澆到收倉(cāng)高程。
斜層澆筑法:斜層澆筑法是在澆筑倉(cāng)面,從一端向另一端推進(jìn),推進(jìn)中及時(shí)覆蓋,以免發(fā)生冷縫。斜層坡度不超過(guò)10度,否則在平倉(cāng)振搗時(shí)易使砂漿流動(dòng),骨料分離,下層已搗實(shí)的混凝土也可能產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)。澆筑塊高度一般限制在1.5cm左右。當(dāng)澆筑塊較薄,且對(duì)混凝土采取預(yù)冷措施時(shí),斜層澆筑法是較常見(jiàn)的方法,因澆筑過(guò)程中混凝土冷量損失較小。
1.2.2分塊尺寸和鋪層厚度
分塊尺寸和鋪層厚度受混凝土運(yùn)輸澆筑能力的限制。若分塊尺寸和鋪層厚度已定,要使層間不出現(xiàn)冷縫,應(yīng)采取措施增大運(yùn)輸澆筑能力。若設(shè)備能力難以增加,則應(yīng)考慮改變澆筑方法,將平鋪法改變?yōu)樾睂訚仓团_(tái)階澆筑,以避免出現(xiàn)冷縫。為避免砂漿流失、骨料分離,宜采用低坍落度混凝土。
1.2.3鋪料間隔時(shí)間
混凝土鋪料允許間隔時(shí)間,指混凝土自拌合樓出機(jī)口到覆蓋上層混凝土為止的時(shí)間,它主要受混凝土初凝時(shí)間和混凝土溫控要求的限制。
混凝土鋪料層間間歇超過(guò)混凝土允許間隔時(shí)間,會(huì)出現(xiàn)冷縫,使層間的抗?jié)B、抗剪和抗拉能力明顯降低。
混凝土初凝時(shí)間。它與水泥品種、外加劑摻用情況、氣候條件、混凝土保溫措施等均有一定關(guān)系。施工時(shí)可以通過(guò)試驗(yàn)確定。
允許間隔時(shí)間的確定?;炷猎试S間隔時(shí)間,按照混凝土初凝時(shí)間和混凝土溫控要求兩者中較小值確定?;炷翜乜卦试S間隔時(shí)間,可根據(jù)混凝土澆筑溫度計(jì)算確定。
1.3平倉(cāng)與振搗
卸入倉(cāng)內(nèi)成堆的混凝土料,按規(guī)定要求均勻鋪平稱為平倉(cāng)。平倉(cāng)可用插入式振搗器插入料堆頂部振動(dòng),使混凝土液化后自行攤平,也可用平倉(cāng)振搗機(jī)進(jìn)行平倉(cāng)振搗。
2、混凝土的溫控措施
混凝土與其它材料一樣,也具有熱脹冷縮的性質(zhì)。在混凝土初凝階段,會(huì)產(chǎn)生水化熱,使混凝土的溫度升高,當(dāng)溫度降低時(shí)便會(huì)收縮。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度,在溫度壓應(yīng)力作用下不致破壞的混凝土,當(dāng)受到溫度拉應(yīng)力作用時(shí),常因抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂縫。混凝土的溫度裂縫主要有細(xì)微裂縫、表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫?;炷辆o靠基礎(chǔ)產(chǎn)生的貫穿裂縫,無(wú)論對(duì)壩的整體受力還是防滲效果的影響比之淺層表面裂縫的危害都大的多,表面裂縫也可能成為深層裂縫的誘發(fā)因素。因些,對(duì)混凝土應(yīng)做好溫度控制措施。
混凝土溫度控制措施主要有減少混凝土的發(fā)熱量、降低混凝土的入倉(cāng)溫度、加速混凝土散熱等。
2.1減少混凝土的發(fā)熱量
2.1.1減少每立方米混凝土水泥用量。 如:采用低流態(tài)無(wú)坍落度干硬混凝土;改善骨料級(jí)配;摻粉煤灰。
2.1.2采用低發(fā)熱量的水泥。
2.2降低混凝土的入倉(cāng)溫度
2.2.1合理安排澆筑時(shí)間。如:春、秋季多澆,正午不澆,重要部位安排在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑,以降低混凝土入倉(cāng)溫度,避免出現(xiàn)溫度裂縫。
2.2.2采用加冰或加冰水拌合。
2.2.3對(duì)骨料進(jìn)行預(yù)冷。方法有:水冷、風(fēng)冷、真空氣化冷卻。
2.3加速混凝土散熱
2.3.1采用自然散熱冷卻降溫。采用薄層澆筑以增加散熱面,并適當(dāng)延長(zhǎng)間歇時(shí)間。在高溫季節(jié),已采用預(yù)冷措施時(shí),則可采用厚塊澆筑,防止因氣溫過(guò)高而熱量倒流,以保持預(yù)冷效果。
2.3.2在混凝土內(nèi)預(yù)埋水管通水冷卻。主要是在混凝土內(nèi)預(yù)埋蛇形冷卻水管,通循環(huán)冷水進(jìn)行降溫冷卻。
3、混凝土養(yǎng)護(hù)
3.1灑水養(yǎng)護(hù)
3.1.1人工灑水。人工灑水可以適用于任何部位,有利于控制水流,可防止長(zhǎng)流水對(duì)機(jī)電安裝的影響。但由于施工供水系統(tǒng)的水壓力有限和施工部位交通不便,人工灑水的勞動(dòng)強(qiáng)度較大,灑水范圍受到限制,一般難以保持混凝土表面始終濕潤(rùn)。
3.1.2自流養(yǎng)護(hù)。利用鉆有小孔的鋼管進(jìn)行自流養(yǎng)護(hù),其方法是在Φ25cm的鋼管上按150cm的間距,鉆一排Φ5cm的小孔,懸掛在大型模板下口或固定在混凝土表面上,從小孔中流出的微量水流,在混凝土表面形成“水套”。自流養(yǎng)護(hù)由于受水壓力、混凝土表面平整度以及蒸發(fā)速度的影響,養(yǎng)護(hù)效果不穩(wěn)定,必要時(shí)需輔以人工灑水養(yǎng)護(hù)。
3.1.3機(jī)具噴灑。機(jī)具噴灑是利用供水管道中的水壓力推動(dòng)固定在支架上的特殊噴頭,在混凝土表面進(jìn)行旋噴的擺噴。噴頭可以自行加工,也可以利用農(nóng)業(yè)灌溉中的機(jī)具。
3.2覆蓋養(yǎng)護(hù)
對(duì)于已澆筑到頂部的平面和長(zhǎng)期停澆的部位,可采用覆蓋養(yǎng)護(hù)。覆蓋養(yǎng)護(hù)的材料,根據(jù)實(shí)際情況可選用水、粒狀材料和片狀材料。粒狀和片狀材料不僅可以用于混凝土養(yǎng)護(hù),而且也有隔熱保溫和混凝土表面保護(hù)的功效。
3.3化學(xué)劑養(yǎng)護(hù)
養(yǎng)護(hù)劑可分為成模型和非成模型兩類,前者在混凝土表面形成不透水的薄膜,阻止水分蒸發(fā),后者依靠浸透、毛細(xì)管作用,達(dá)到養(yǎng)護(hù)混凝土的目的。
【關(guān)鍵詞】海洋;鋼筋混凝土;腐蝕;防護(hù)
一、概述
混凝土和鋼筋混凝土作為主要的土木工程材料已廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,包括工業(yè)、民用、交通、水利、能源、國(guó)防和航空航天等領(lǐng)域,其使用量也是所有人造材料中最多的。而用混凝土和鋼筋混凝土建造的建筑物和構(gòu)筑物中有很大一部分,在使用期間常常受到腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái),絕大多數(shù)工程技術(shù)人員認(rèn)為鋼筋混凝土的耐久性是良好的,因此,對(duì)于腐蝕的危害性沒(méi)有得到足夠的認(rèn)識(shí)。事實(shí)上,許多情況下必須對(duì)其采取防護(hù)措施,亦即應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工及建筑物的使用過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,否則,腐蝕性介質(zhì)可能損壞建筑結(jié)構(gòu),甚至使其喪失使用價(jià)值。
二、鋼筋混凝土的腐蝕機(jī)理
在海洋中,海水中含CO2、HCO-、SO42-、C1-、Mg2+和O2等,其中部分物質(zhì)或離子-直接腐蝕混凝土,O2和Cl--直接引起鋼筋銹蝕。
1.混凝土的腐蝕
(1)碳酸水的腐蝕
CO2會(huì)對(duì)與混凝土進(jìn)行如下反應(yīng):
Ca(OH)2+CO2+H20CaCO3+2H20
CaCO3+CO2+H20Ca(HCO3)2
海水中的CO2將混凝土內(nèi)部的Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為易溶于水的Ca(HCO3)2,因此水泥石中的Ca(OH)2就會(huì)不斷溶失,此時(shí)實(shí)際上已轉(zhuǎn)化成溶出性腐蝕,而且腐蝕速度更快。
(2)陽(yáng)離子交換型腐蝕
某些物質(zhì)能與硬化水泥石中的成分產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用,新生成物不再能起到“骨架”作用,如Mg2+就能使混凝土的密實(shí)度降低或軟化:
Mg2++Ca(OH)2Ca2++Mg(OH)2
Mg2++C-S-HCa2++M-S-H
Mg(OH)2和M-S-H均無(wú)凝膠特性。
(3)膨脹性腐蝕
水中的硫酸鹽與水泥石中的Ca(OH)2起置換作用而生成石膏:
SO42-+Ca(OH)2+2H20CaSO4?2H20+20H-
石膏在水泥石中的毛細(xì)孔內(nèi)沉積、結(jié)晶,引起體積膨脹,使水泥石開(kāi)裂,最后材料轉(zhuǎn)變成糊狀物或無(wú)粘結(jié)力的物質(zhì)。
同時(shí),所生成的石膏還會(huì)與水泥石中固態(tài)單硫型水化硫鋁酸鈣和水化鋁酸鈣作用生成三硫型水化硫鋁酸鈣:
3CaO?Al2O3?CaSO4?19H20+2CaSO4?2H20+8H203CaO?Al203?3CaSO4?3lH20
4CaO?Al2O3?12H20+3CaSO4?2H20+12H203CaO?Al203?3CaSO4?3lH20+Ca(OH)2
生成的三硫型水化硫鋁酸鈣含有大量結(jié)晶水,其體積比原來(lái)增加1.5倍以上,因此產(chǎn)生局部膨脹壓力,使水泥石結(jié)構(gòu)脹裂,強(qiáng)度下降而造成破壞。
2.鋼筋銹蝕
對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土和鋼筋密切結(jié)合,共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)的物理和力學(xué)行為。在混凝土中存在大量的Ca(OH)2,使混凝土孔隙中充滿飽和的Ca(OH)2溶液,其PH值大于12。鋼筋在堿性介質(zhì)中,表面能生成一層穩(wěn)定致密的氧化物鈍化膜,使鋼筋免于銹蝕。
但是,當(dāng)混凝土中存在Cl-且Cl-/ OH-的摩爾比大于0.6時(shí),即使PH值高于12很多,鋼筋表面的氧化物鈍化膜也可能被破壞而遭受銹蝕,這是由于氯離子在這種條件下可以穿透或活化鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜,從而造成電化學(xué)腐蝕的條件。
氯離子穿透或活化氧化物保護(hù)膜,會(huì)使鋼筋各部位的電極電位不同而形成局部電池,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng):
Fe+2Cl-[FeCl2]2-
[FeCl2]2--2eFeCl2
FeCl2發(fā)生水解反應(yīng):
FeCl2+H2OFe(OH)2+2H++2Cl-
Fe(OH)2和溶解在水中的氧作用成Fe(OH)3,即:
4Fe(OH)2+O2+2H204Fe(OH)3
而被銹蝕。而Cl- 卻可以重新在鋼筋表面起作用,周而復(fù)始地促使鐵的陽(yáng)極氧化過(guò)程而自身并不消耗。所以氯離子對(duì)鋼筋的腐蝕作用一旦發(fā)生,就會(huì)持續(xù)地?zé)o休止地進(jìn)行下去,由此可見(jiàn)其危害性是相當(dāng)巨大的。
另外,氯離子的存在還能造成鋼筋表面的局部酸化,降低PH值,從而進(jìn)一步促進(jìn)鐵的陽(yáng)極氧化速度,在鋼筋內(nèi)部存在應(yīng)力或有外界電流作用時(shí),氯離子將加劇應(yīng)力或電化學(xué)腐蝕。
鐵轉(zhuǎn)化成鐵銹后,伴有體積的增加,增加量根據(jù)氧化狀態(tài)不同而異,可增大到鐵的6倍,致使混凝土保護(hù)層沿鋼筋膨脹而開(kāi)裂、起鼓、剝落,鋼筋完全失去保護(hù),因此,鋼筋的銹蝕速度會(huì)更快,銹蝕使鋼筋斷面受損,降低鋼筋的力學(xué)性能,特別對(duì)處于高應(yīng)力狀態(tài)下的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋,腐蝕敏感性更高,可能發(fā)生突然斷裂和造成事故。
三、鋼筋混凝土的防腐原理
由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外部的介質(zhì)首先腐蝕混凝土,然后通過(guò)混凝土影響鋼筋。事實(shí)上對(duì)鋼筋而言,混凝土即是決定鋼筋性能的一種介質(zhì)。所以,提高混凝土自身的防腐能力是確保鋼筋免于腐蝕的基本條件:
(1)根據(jù)侵蝕環(huán)境的特點(diǎn),合理選擇水泥品種。如當(dāng)水泥石遭受軟水等侵蝕時(shí),可采用水化產(chǎn)物中Ca(OH)2含量少的水泥;當(dāng)水泥石處于硫酸鹽的腐蝕環(huán)境中,可采用C3A含量小于5%的抗硫酸鹽水泥等等。因此,為了提高硅酸鹽水泥對(duì)多種介質(zhì)的抗腐蝕能力,可摻入適宜的活性混合材料。
(2)提高混凝土的密實(shí)度。由于混凝土自身的特點(diǎn),在混凝土內(nèi)部存在連續(xù)的毛細(xì)孔隙,從而使腐蝕性介質(zhì)極易通過(guò)孔隙浸入水泥石內(nèi)部,加速水泥石的腐蝕。在實(shí)際工程中要提高用水泥制備的混凝土的密實(shí)度可采取各種措施,如選擇級(jí)配良好的粗細(xì)骨料;合理的設(shè)計(jì)混凝土配合比;盡可能降低水灰比;改善施工方法以及摻入外加劑等,均能提高混凝土抗腐蝕的能力。
(3)在混凝土中摻加防腐阻銹劑
在混凝土中摻加防腐劑,能提高混凝土自身的防腐能力,從而減緩對(duì)鋼筋的腐蝕。這是由于防腐劑可與有害物質(zhì)化合成不溶性鹽類或絡(luò)合物,并借助于擴(kuò)散作用從混凝土浸出。阻銹劑能抑制Cl-的活化作用或加速Cl-化合成難溶的水合氯鋁酸鈣,從而減緩其對(duì)鋼筋的直接影響。
四、試驗(yàn)研究
1.混凝土的耐腐蝕性
(1)混凝土耐軟水腐蝕性
用普通硅酸鹽水泥P?O42.5和內(nèi)摻60%磨細(xì)?;郀t礦渣分別制作兩組混凝土試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后,各有一組繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),另外兩組放入溫度為20℃±2℃的流動(dòng)的淡水中180天,試驗(yàn)結(jié)果如表1。
表1 混凝土耐軟水腐蝕性
序號(hào) 混凝土配合比(%) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 耐蝕系數(shù)
水泥 礦渣 水/膠比 208d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d標(biāo)養(yǎng)后在流動(dòng)淡水中180天
1 100 0 60 49.4 41.5 0.84
2 40 60 60 51.2 52.3 1.02
從表1的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在水泥中摻加?;郀t礦渣后,能較顯著提高混凝土的抗軟水溶析能力。
(2)混凝土耐介質(zhì)腐蝕性
模擬腐蝕介質(zhì)的化學(xué)成分配制成水溶液A,水溶液A的化學(xué)成分為:NH4+120mg/L,Mg2+3000mg/L,SO42-6000mg/L,Cl-6000mg/L,PH=4.0。
配制混凝土所用原材料:普通硅酸鹽水泥P?O42.5;沽河中砂;花崗巖碎石5~31.5mm;自來(lái)水。
混凝土配合比采用:C:S:G=1:2.10:4.07,W/C=0.60。
試驗(yàn)計(jì)劃:每種混凝土制作兩組試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d,然后將其中一組試件放入靜止的清水中,另一組放入腐蝕溶液A中,試件在水中和溶液A中的浸泡時(shí)間均為180d。各種混凝土的處理方法及試驗(yàn)結(jié)果如表2所示
表2 混凝土各種處理方法的耐腐蝕性
序號(hào) 混凝土處理方法 抗壓強(qiáng)度(MPa) 耐腐蝕系數(shù)
水中試件 溶液A中試件
1 不作處理 50.6 35.9 0.71
3 摻入4%3C-A501
高性能防水劑 59.2 58.7 0.99
4 摻入6%3C-A504
防腐劑 57.8 59.0 1.02
從表2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,對(duì)混凝土的各種處理方法均有較好的耐腐蝕性。但不作處理的混凝土卻受到了較嚴(yán)重的腐蝕。
(3)混凝土中鋼筋的耐腐蝕性
造成鋼筋銹蝕的主要原因是氯鹽。經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查研究和經(jīng)濟(jì)分析表明,在有氯鹽存在的環(huán)境中建造鋼筋混凝土構(gòu)筑物,宜在混凝土中摻加適量的鋼筋阻銹劑,鋼筋阻銹劑能有效地阻止或大幅度減緩鋼筋的銹蝕速度,改善和提高混凝土自身性能。
鹽水浸漬試驗(yàn)
用水溶液模擬水泥的化學(xué)成分和PH值,分別摻入6%的氯化鈉和3%的3C-A503鋼筋阻銹劑,然后將經(jīng)過(guò)車光及清潔處理的Q235-A?F鋼筋、冷拔鋼絲和20MnSi鋼筋浸泡其中,觀察鋼筋隨時(shí)間的變化。觀察結(jié)果見(jiàn)表3。
②冷熱干濕循環(huán)試驗(yàn)
采用水灰比0.5,灰砂比1:2.5,摻入水泥重3%的3C-A503鋼筋阻銹劑配制砂漿,制作試塊時(shí)埋入鋼筋,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7天后將試塊放入3%NaCl溶液浸泡16小時(shí),撈出放入75℃的烘干箱中烘4小時(shí),再取出置于室溫下仃放4小時(shí),24小時(shí)為一循環(huán),分別連續(xù)做15、30、60次循環(huán),然后進(jìn)行破型檢查,檢查結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 冷熱干濕循環(huán)試驗(yàn)
砂漿配合比 鋼筋種類 冷熱干濕循環(huán)(次)試驗(yàn)后鋼筋銹蝕情況
C S W 3C-A503 15 30 60
1:2.5:0.5:0.03 Q235-A?F 無(wú) 無(wú) 無(wú)
冷拔鋼絲 無(wú) 無(wú) 無(wú)
20MnSi 無(wú) 無(wú) 無(wú)
③電化學(xué)綜合試驗(yàn)
電化學(xué)綜合試驗(yàn)?zāi)芸焖贆z驗(yàn)腐蝕因素的潛在危險(xiǎn)和對(duì)耐久性方面的影響,能體現(xiàn)平行試驗(yàn)的一致性、重復(fù)試驗(yàn)的重現(xiàn)性和與實(shí)際的相符性。
空白砂漿試件采用標(biāo)準(zhǔn)水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂、自來(lái)水(Cl-
受檢砂漿與空白砂漿完全相同,只是外摻水泥重3%的NaCl和CR系高性能鋼筋阻銹劑。
將空白試件和受檢試件接入SCA-02-II型鋼筋銹蝕評(píng)定儀上,逐個(gè)測(cè)量記錄每個(gè)試件的自然電位。實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 鋼筋自然電位實(shí)測(cè)結(jié)果
自然電位指標(biāo)范圍(mV) 判斷 自然電位實(shí)測(cè)結(jié)果(mV)
空白 NaCl 3% NaCl 3%+CR3%
0~-250 無(wú)銹蝕 -487 -565 -163
-250~-400 不確定
從表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,空白試件和摻加3%NaCl的受檢試件中的鋼筋均有銹蝕的危險(xiǎn),而同時(shí)摻入3%NaCl和3%3C-A503鋼筋阻銹劑的受檢試件中的鋼筋不會(huì)生銹。
五、結(jié)語(yǔ)
海洋中的鋼筋混凝土構(gòu)筑物所處的環(huán)境條件是比較惡劣的,混凝土及其中的鋼筋容易遭受腐蝕,所以必須采取必要的防護(hù)措施。只要根據(jù)環(huán)境條件采取適宜的措施,鋼筋混凝土的耐久性是能夠得到保證的。
參考文獻(xiàn):
[1]A?M?內(nèi)維爾著.混凝土的性能.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1983.