大體積耐熱混凝土的應(yīng)用與質(zhì)量控制

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1、大體積耐熱混凝土的應(yīng)用與質(zhì)量控制綜述了耐熱混凝土的作用機理和技術(shù)途徑，論述了其施工工藝，并論述了施工中質(zhì)量控制要點。關(guān)鍵詞：耐熱；混凝土；膠凝材料0.引言建筑施工中耐熱混凝土是指在200-1300℃高溫環(huán)境的長期作用下，其物理、力學(xué)性能良好，耐急冷急熱并且在高溫下干縮變形小的特種混凝土，該類混凝土多用于熱工設(shè)備和受高溫作用的結(jié)構(gòu)物，但目前國內(nèi)尚無耐熱混凝土統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)程，因此在耐熱混凝土尤其是大體積耐熱混凝土施工中從原材料選擇、配合比設(shè)計以及混凝土澆筑振搗等工藝進行控制，方可確保其耐熱性能，并實現(xiàn)其經(jīng)濟效益和價值。1.耐熱混凝土作用機理和技術(shù)途徑　　耐熱混凝土是

2、由粗細骨料和適量的膠結(jié)料及水通過計算、適配而確定配合比拌合而成的拌合料，其施工工藝類似于普通混凝土，骨料性質(zhì)、混凝土基體空隙率、各成分耐熱性能及膠凝材料是影響混凝土耐熱性的基本因素。普通混凝土在受熱狀態(tài)下內(nèi)部水泥漿體失水、骨料膨脹以及水泥漿體與骨料、鋼筋之間熱膨脹不協(xié)調(diào)而導(dǎo)致熱梯度產(chǎn)生，最終會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞。研究表明100℃以下隨著普通混凝土內(nèi)部水分的逐漸蒸發(fā)而在內(nèi)部形成毛細裂縫和孔隙，一旦加載則或?qū)е驴p隙尖端應(yīng)力集中而促使裂縫擴展，溫度上升到200-300℃范圍內(nèi)其內(nèi)部自由水全部蒸發(fā)，其水泥凝膠水內(nèi)的結(jié)合水開始脫出且膠合作用加強，該效果會緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象且利于

3、強度提高；拌合物內(nèi)骨料和水泥漿體的溫度膨脹系數(shù)間的差異導(dǎo)致隨溫度升高而產(chǎn)生應(yīng)變差，隨著該差值的增大而在骨料界面形成裂紋導(dǎo)致混凝土強度被消弱，在以上多種因素復(fù)合作用下導(dǎo)致在該溫度區(qū)間內(nèi)其抗壓強度發(fā)生復(fù)雜變化，一旦溫度超過400℃則水泥水化時生成的氫氧化鈣將脫水并發(fā)生體積膨脹而促使裂縫擴展，并降低其抗壓強度；當溫度達到600℃時未經(jīng)水化的水泥顆粒和骨料內(nèi)包含的石英成分將形成晶體，隨著混凝土體積膨脹在骨料內(nèi)部將形成裂縫，該情況下其抗壓強度將急劇下降[1]。2.耐熱混凝土應(yīng)用及質(zhì)量控制2.1材料控制　　膠凝材料。普通混凝土水化過程中生成的水化鋁酸鈣在高溫環(huán)境下降脫水而破

4、壞水泥石結(jié)構(gòu)，最終將導(dǎo)致破裂，因此在耐熱混凝土內(nèi)應(yīng)選用高鋁水泥等特種水泥，并保證采用的水泥的強度不低于32.5MPa，若采用普通硅酸鹽水泥則應(yīng)避免其中摻加石灰?guī)r類的混合料，若采用礦渣硅酸鹽水泥則應(yīng)控制后期混凝土的最高使用溫度不超過700℃，并應(yīng)控制水泥中磨細水淬礦渣含量控制在50%范圍內(nèi)?！　〖?。普通混凝土內(nèi)采用的集料在高溫下會產(chǎn)生較大的體積變形，且部分集料會發(fā)生分解現(xiàn)象，該類現(xiàn)象均會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度降低甚至發(fā)生開裂，因此耐熱混凝土內(nèi)應(yīng)采用熔點較高、熱膨脹系數(shù)小的骨料，一般應(yīng)采用燃燒溫度不低于1350-1450℃的粘土類骨料或高鋁磚碎料以及鎂質(zhì)骨料等，所選骨料粒徑

5、一般應(yīng)控制在5-15mm范圍內(nèi)，在選用骨料時應(yīng)保證其與水泥材料相適應(yīng)，并應(yīng)選擇合適的級配且應(yīng)保證其為連續(xù)級配?！　胶狭?。為保證混凝土的耐高溫性能在配置混凝土?xí)r應(yīng)摻加一定量的化學(xué)成分類似于水泥的剛玉粉等粉料，實現(xiàn)其可增加混凝土密實性并可減少在高溫狀態(tài)下混凝土變形，以及可改善混凝土的高溫性能提高其和易性，并可在一定程度上減少水泥用量；為減少混凝土內(nèi)孔隙率、降低混凝土的用水量以及提高其強度可在拌合時摻加緩凝型減水劑。2.2配合比設(shè)計　　在進行耐熱混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)結(jié)合混凝土的工作強度、極限溫度以及材料等因素，并應(yīng)通過實驗最終確定，若混凝土構(gòu)件要求在高溫下保持較高強

6、度則應(yīng)采用水玻璃耐熱混凝土；通常集料耐火度均高于膠結(jié)料，因此當膠結(jié)料用量超過一定范圍則隨著膠結(jié)料用量的增加會導(dǎo)致混凝土的荷載軟化點，且其殘余變形將增大，耐火性能降低，因此在進行配合比設(shè)計時應(yīng)在滿足施工和易性及強度的要求下盡量減少膠結(jié)料用量。2.3混凝土攪拌　　該類混凝土宜采用機械攪拌，其攪拌時間應(yīng)較普通混凝土長1-2min；骨料投加宜采用經(jīng)鑒定合格的磅秤計量，外加劑則應(yīng)采用量杯計量以保證其計量準確，最終應(yīng)控制骨料的計量誤差控制在±3％范圍內(nèi)，水泥、水和摻合料及外加劑的計量誤差控制在±l％范圍內(nèi)；攪拌時應(yīng)先將水泥、粗細骨料與外加劑先拌合2min，之后按照比例加入水

7、再進行攪拌；混凝土拌合最終應(yīng)保證拌合料顏色均勻一致為止；若耐熱混凝土在冬期施工則應(yīng)避免在去內(nèi)部摻加化學(xué)促凝劑，當采取措施對混凝土加熱時水玻璃耐熱混凝土、普通水泥耐熱混凝土及礦渣水泥耐熱混凝土的加熱溫度不應(yīng)超過60℃，高鋁水泥耐熱混凝土的加熱溫度則不應(yīng)超過30℃[2]。2.4混凝土澆筑、養(yǎng)護　　大體積耐熱混凝土澆筑應(yīng)結(jié)合實際情況采取分層、分塊澆筑，若采用分層澆筑則應(yīng)控制每層厚度在250-300mm范圍內(nèi)；澆筑后的混凝土宜采用插入式振搗棒進行振搗，其振搗間距不超過400mm，每個部位的振搗時間應(yīng)控制在20-30s；振搗完畢后的混凝土應(yīng)及時用草袋等進行覆蓋養(yǎng)護，并應(yīng)灑

8、水以保持濕潤，養(yǎng)護時間應(yīng)