CN107265947A - 一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺 - Google Patents

一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于混凝土施工技术领域，公开了一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺，所述混凝土由冰渣水、低热胶凝材料、风冷骨料、沥青基碳纤维、相变储能骨料和钢管组成；所述施工工艺包括支保温模板、预支钢管、混凝土的浇筑与振捣、保温、通水降温、导入混凝土、拆除模具和保温板等。本发明的有益效果是提高了混凝土的储热能力和导热系数、减少了大体积混凝土的温度裂缝、保证了施工质量、增加了混凝土结构的使用寿命等。

Description

一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺
技术领域
本发明属于混凝土施工技术领域，具体涉及一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺。
背景技术
在水泥水化初期，大量的水化热导致混凝土内部温度急剧上升，但是混凝土表面散热较快，内部的冷却非常缓慢，这就使得混凝土内外形成较大的温差，从而造成内外热胀冷缩程度的不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝，这种由温差引起的裂缝称为温度裂缝，混凝土结构的温度裂缝大概占所有工程结构裂缝的80％。
低热硅酸盐水泥是以适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，它是一种以硅酸二钙为主导矿物，铝酸三钙含量较低的水泥。生产该品种水泥具有耗能低、有害气体排放少、生产成本低的特点。经大量研究和实验证实，该品种水泥具有良好的工作性、低水化热、高后期强度、高耐久性、高耐侵蚀性等通用硅酸盐水泥无可比拟的优点。
相变材料具有在维持自身温度不变的情况下完成物理状态转换的能力，且该过程中吸收或释放的潜热相当大。相变储能技术是以相变储能材料为基础的高新技术，由于储能密度大且输出的温度和能量都相当稳定，因此具有其他热储能方式难以比拟的优势。
石墨是一种结晶形碳，是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体，将其加入混凝土中可大幅度提高混凝土的导热系数。
中国专利CN 104119051 B和CN 105110709 A提供“一种防裂混凝土及其制备方法”和“一种新型防裂混凝土”，其共同特点在于：通过改变混凝土的组成成分和各个成分的配比来增加混凝土的抗裂能力，并未考虑日夜交替和四季更替过程中温度的循环变化对混凝土内部材料造成的损伤，故按其方法所制作的混凝土虽在浇筑期间未产生裂缝，但在后续的时间里，随着温度的循环交替，裂缝便会积累并逐渐扩大最终导致破坏；中国专利CN10554598 C提供一种“混凝土浇筑中温控防裂的施工方法”，其保温方法为：在混凝土浇筑后的外露面上外贴3cm厚的聚乙烯板。此方法很难实现，因为混凝土前期强度很低，必须等其强度达到最终强度的70％才能拆模，若此时再贴聚乙烯板进行保温，混凝土表面很可能已经产生了许多裂缝，故本发明对此保温方法进行了改进。中国专利CN 104264678 A提供一种“大体积混凝土防裂纹施工工艺”，此方法可有效地防止混凝土浇筑期间裂缝的产生，但混凝土后期的裂缝并不能得到很好的控制。
发明内容
本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种提高混凝土的储热能力和导热系数、减少大体积混凝土的温度裂缝的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土及其施工工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，由冰渣水、低热胶凝材料、风冷骨料、沥青基碳纤维和相变储能骨料搅拌而成，其特征在于：还包括预支的钢管。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述低热胶凝材料由低热水泥和粉煤灰配得。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述相变储能骨料由基体页岩吸收相变材料石蜡后再用环氧树脂封装而成。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述石蜡的相变温度应等于施工地的平均环境温度。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的端部连接有一段塑料管以防止钢管锈蚀且在钢管下端的出水口均装有阀门。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的直径为18mm，埋置深度为1m，各根钢管的间隔为3m。
一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A.支保温模板：预支由聚苯乙烯泡沫附在普通模板外侧而制成的保温模板；
B.预支钢管；
C.混凝土的浇筑与振捣；
D.保温：振捣后在混凝土表面铺一层泡沫板保温；
E.通水降温：向钢管中自上而下通水，通过出水口的阀门控制通水速度；
F.导入混凝土：混凝土散热结束后向钢管中自下而上导入具有高流动性的混凝土；
G.拆除模具和保温板
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述模板内表面装有温度计，可测得混凝土外表面的实时温度。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中进水水温较混凝土外表面的温度低且温差在5℃以内。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中，应不断地调节阀门的大小以控制各个阀门的出水温度相等并保证出水水温不超过进水水温5℃，具体应符合以下要求：
a).当一个阀门出水水温高于另一个阀门出水水温时，开大前者阀门或者关小后者阀门；
b).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差大于5℃则同等程度地开大各个阀门以增加水流速度；
d).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于2℃则同等程度地关小各个阀门以减慢水流速度；
e)当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于0.2℃则表示降温结束，关闭阀门，停止供水。
由于采用如上技术方案，本发明具有以下优点：
1.低热水泥、风冷骨料和冰渣水的应用减少或者抵消了混凝土前期一大部分的水化热，有效预防了因水泥水化热而导致的温度裂缝；
2.温度裂缝产生的根本原因是混凝土内外过大的温差，而保温模板和保温板将混凝土与外界隔离开来，在前期水泥水化放热过程中，混凝土近似的处在绝热升温的环境中，故混凝土内外各点的温度均匀，从而杜绝了温度裂缝的产生；
3.由于保温板和保温模板的保温作用并不是绝对的，多少都会有部分水化热量散发出去导致混凝土内外形成温差，为弥补这一缺陷，通过钢管的通水对混凝土内部进行适度的降温，使混凝土内外的温度动态保持一致，从而防止了混凝土在浇筑过程中裂缝的产生；
4.沥青基碳纤维加入一方面导致了混凝土导热系数大幅的增加，减小了混凝土内外温差，既有效地减少甚至防止了浇筑过程中由于水泥水化热引起的温度裂缝，又预防了混凝土在后期在日夜更替和四季交替中由温度循环变化导致的温度裂缝，从而保证了施工质量、增加了混凝土结构的使用寿命；另一方面则作为补充，增加了混凝土的抗裂性能，是防止通水降温过程中由人为失误造成混凝土内外形成温差导致的裂缝；
5.相变材料的储热效果减缓了混凝土温度变化的速度，配合本发明混凝土的高导热性，使混凝土内外温度趋于均匀，减小混凝土内外温差。
附图说明
图1为本发明混凝土的整体结构示意图；
图2为本发明混凝土的水平剖面图；
图3为本发明工艺与普通施工方法所得混凝土温升曲线示意图；
图中：1.钢管，2.混凝土，3.沥青基碳纤维，4.相变储能骨料，5.阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施例为：
参见附图1、图2和图3，一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，由冰渣水、低热胶凝材料、风冷骨料、沥青基碳纤维和相变储能骨料搅拌而成，其特征在于：还包括预支的钢管。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述低热胶凝材料由低热水泥和粉煤灰配得。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述相变储能骨料由基体页岩吸收相变材料石蜡后再用环氧树脂封装而成。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述石蜡的相变温度应等于施工地的平均环境温度。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的端部连接有一段塑料管以防止钢管锈蚀且在钢管下端的出水口均装有阀门。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的直径为18mm，埋置深度为1m，各根钢管的间隔为3m。
本实施例的工作过程：一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
H.支保温模板：预支由聚苯乙烯泡沫附在普通模板外侧而制成的保温模板；
I.预支钢管；
J.混凝土的浇筑与振捣；
K.保温：振捣后在混凝土表面铺一层泡沫板保温；
L.通水降温：向钢管中自上而下通水，通过出水口的阀门控制通水速度；
M.导入混凝土：混凝土散热结束后向钢管中自下而上导入具有高流动性的混凝土；
N.拆除模具和保温板
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述模板内表面装有温度计，可测得混凝土外表面的实时温度。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中进水水温较混凝土外表面的温度低且温差在5℃以内。
上述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中，应不断地调节阀门的大小以控制各个阀门的出水温度相等并保证出水水温不超过进水水温5℃，具体应符合以下要求：
a).当一个阀门出水水温高于另一个阀门出水水温时，开大前者阀门或者关小后者阀门；
b).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差大于5℃则同等程度地开大各个阀门以增加水流速度；
d).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于2℃则同等程度地关小各个阀门以减慢水流速度；
e)当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于0.2℃则表示降温结束，关闭阀门，停止供水。
以上所诉实施例只为本发明之较佳实施例，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让相关技术人员能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，故凡依本发明之形状、原理所做的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，由冰渣水、低热胶凝材料、风冷骨料、沥青基碳纤维和相变储能骨料搅拌而成，其特征在于：还包括预支的钢管。
2.根据权利要求1所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述低热胶凝材料由低热水泥和粉煤灰配得。
3.根据权利要求1所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述相变储能骨料由基体页岩吸收相变材料石蜡后再用环氧树脂封装而成。
4.根据权利要求3所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述石蜡的相变温度应等于施工地的平均环境温度。
5.根据权利要求1所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的端部连接有一段塑料管以防止钢管锈蚀且在钢管下端的出水口均装有阀门。
6.根据权利要求1或5所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土，其特征在于：所述钢管的直径为18mm，埋置深度为1m，各根钢管的间隔为3m。
7.一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A.支保温模板：预支由聚苯乙烯泡沫附在普通模板外侧而制成的保温模板；
B.预支钢管；
C.混凝土的浇筑与振捣；
D.保温：振捣后在混凝土表面铺一层泡沫板保温；
E.通水降温：向钢管中自上而下通水，通过出水口的阀门控制通水速度；
F.导入混凝土：混凝土散热结束后向钢管中自下而上导入具有高流动性的混凝土；
G.拆除模具和保温板。
8.根据权利要求7所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述模板内表面装有温度计，可测得混凝土外表面的实时温度。
9.根据权利要求7所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中进水水温较混凝土外表面的温度低且温差在5℃以内。
10.根据权利要求7所述的一种防温度裂缝的大体积水泥混凝土施工工艺，其特征在于：所述步骤E.通水降温过程中，应不断地调节阀门的大小以控制各个阀门的出水温度相等并保证出水水温不超过进水水温5℃，具体应符合以下要求：
a).当一个阀门出水水温高于另一个阀门出水水温时，开大前者阀门或者关小后者阀门；
b).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差大于5℃则同等程度地开大各个阀门以增加水流速度；
d).当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于2℃则同等程度地关小各个阀门以减慢水流速度；
e)当各个阀门出水水温相等时，若阀门出水水温与进水口水温温差小于0.2℃则表示降温结束，关闭阀门，停止供水。
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