任何运动体系处于平衡的时候,平衡总是相对的,不平衡才是***的。处于平衡状态的运动体系,其平衡能力制约着不平衡因素,维持着体系的平衡。不平衡因素如果得到发展,将逐渐降低体系的平衡能力。混凝土体系的不平衡因素,可以分为两类:使用环境的不平衡因素(外不平衡因素)以及混凝土本身的不平衡因素(内不平衡因素)。处于使用中的混凝土,其整体结构应该是一个良好的平衡体系,能够长时间维持体系的平衡,混凝土构筑物才可以耐久。要得到稳定性好的平衡体系,应从两方面着手:一是消除或减小体系的不平衡因素,制约不平衡因素的发展,这主要是针对内不平衡因素而言的;二是提高体系抗不平衡因素干扰的能力,这主要是针对外不平衡因素而言的。两者之中,关键是内不平衡因素,因为外因是通过内因而起作用的,所以我们***讨论内不平衡因素。
因此,混凝土浇筑后我们要得到比较稳定的体系,使混凝土能够维持成型后的体系平衡,就应尽量减小混凝土的充水空间。
混凝土的充水空间足够小时,尽管得到的体系是相对稳定的,但因为混凝土还没有强度,这时的体系很脆弱,如果受到不平衡因素的干扰,体系将偏离原来的平衡,趋向不稳定。典型的不平衡因素是体系失水。因为充水空间充盈的拌合水起着维持体系平衡的重要作用。如果混凝土失水,将形成失水通道,形成连通的孔隙缺陷,产生收缩内应力。体系在内应力作用下,偏离原来的平衡,这时混凝土的抵抗力还很差,于是体系的平衡很快被打破,混凝土开裂,释放应力。应力释放之后,体系建立新的平衡。如果混凝土继续失水,不断产生新的应力,那么这一阶段混凝土体系的平衡将是一种动态的平衡,短暂的平衡。随着失水增多,裂缝扩展,混凝土表面以及裂缝两侧有大量连通的孔隙缺陷形成。这种不稳定的体系如果得不到控制,或控制不好,混凝土硬化以后,我们得到的混凝土将是一种病态的混凝土。这种混凝土即使没有出现可见裂缝,由于存在大量的不可见孔隙缺陷和不可见裂缝,也是一种亚健康的混凝土。病态的、亚健康的混凝土体系是一个不稳定的体系,容易受不平衡因素干扰,平衡周期短,混凝土的耐久性差。
只有为胶凝材料的水化产物提供一个良好的生长发育环境,使混凝土发育良好,才能得到健康的混凝土。健康混凝土的体系是稳定的体系,平衡的体系。如何为硬化混凝土建立稳定性良好的平衡体系?可以采取以下的方法:①如果混凝土的充水空间足够小,混凝土浇筑成型后,其体系是相对稳定的体系,只要防止拌合水损失,就可以维持体系的平衡。因为充水空间全部被拌合水充盈,在不失水的条件下,充水空间就可以被水化产物完全填充密实,防止或减小充水空间的变形,保持混凝土体积的稳定。②如果混凝土的充水空间足够小,但混凝土凝结前体系失水,或失水较多,混凝土内部存在大量的孔隙缺陷。缺陷产生内应力,使体系偏离原来的平衡,甚至***原来的平衡,混凝土出现了开裂。这样的体系需要修复,人为地为其建立新的平衡。修复的方法是,混凝土初凝前对其表面进行二次抹压,将表层混凝土反复抹压密实,消除失水缺陷。缺陷消除之后,必须采取有效措施,防止混凝土继续失水。③如果混凝土的水胶比较大,充水空间较大,或者泌水较多,水化产物难以将充水空间完全填充密实,或者混凝土初凝前失水过多,形成的缺陷过于严重,只依靠二次抹压难以将缺陷***,这时应采用二次振动工艺,通过二次振动消除泌水通道、沉降裂缝和失水缺陷,并且使混凝土的充水空间变得足够小,重新被拌合水全部充盈。***好再辅以二次抹压,提高表层混凝土的密实度。二次振动和二次抹压之后,采取有效措施防止混凝土继续失水,防止形成新的缺陷,则混凝土可以建立起新的相对稳定的平衡体系。
当水转化为固态的冰时,其体积约增大 9 %,使混凝土产生内应力,造成骨料与水泥颗粒的相对位移及内部水分向负温表面迁移,在混凝土体内形成冰聚体引起局部结构***。新浇筑的混凝土过早遭受***将大大降低极限强度,强度损失率可能达到设计标号的 50 %,甚至引起整体结构***;但当混凝土达到临界强度后遭受***,混凝土的极限强度损失较小,也不会发生整体结构***。混凝土的拌合水中掺入一定量的防冻剂会使水溶液的冰点降低,其冰点的降低幅度与防冻剂的种类和掺量或溶液的浓度有关。防冻剂的使用效果在很大程度上取决于溶液的浓度以及混凝土硬化过程经受的负温值。混凝土内掺入防冻剂的主要目的是使其在负温下保持足够的液相,使水泥的水化得以继续进行;转入正温后,混凝土强度能进一步增长,并达到或超过设计标号。
混凝土冬期施工注意
混凝土冬期施工要求正温浇筑、正温养护。对原材料的加热,以及混凝土的搅拌、运输、浇筑和养护应进行热工计算,并据此施工。
(1)对材料和材料加热的要求
①冬期施工中配制混凝土用的水泥,应优先选用活性高、水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,蒸汽养护时用的水泥品种应经试验确定。水泥的强度不应低于 42.5 等级,水灰比不应大于 0.6 。水泥不得直接加热,使用前 1 ~ 2 天运入暖棚存放,暖棚温度宜在 5 ℃ 以上。
②因为水的比热是砂、石集料的 5 倍左右,所以冬期拌制混凝土时应优先采用加热水的方法,但加热温度要符合规定的数值。
③集料要求提前清洗和贮备,做到集料清洁,无冻块和冰雪。冬期集料所有贮备场地应选择地势较高不积水的地方。
④冬期施工拌制混凝土的砂、石温度要符合热工计算需要温度。加热的方法可因地制宜,但以蒸汽加热法为好。
⑤原材料不论用何种方法加热,在设计加热设备时,必须先求出每天的***大用料量和要求达到的温度,根据原材料的初温和比热,求出需要的总热量。同时考虑加热过程中热量的损失。有了要求的总热量,可以决定采用热源的种类、规模和数量。
(2)搅拌
混凝土不宜露天搅拌,应尽量搭设暖棚,优先选用大容量的搅拌机,以减少混凝土的热量损失。搅拌前,用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的拌和时间比常温规定时间延长 50 %。由于水泥和 80 ℃ 左右的水拌和会发生骤凝现象,所以材料的投料顺序是先将水和砂石投入拌和,然后加入水泥。若能保证热水不和水泥直接接触,水可以加热到 100 ℃ 。
(3)运输
混凝土的运输时间和距离应保证混凝土不离析、不丧失塑性。主要措施为减少运输时间和距离;使用大容积的运输工具并加以适当保温等。
(4 )浇筑和养护
混凝土在浇筑前,应清除模板和钢筋上的冻雪和污垢,尽量加快混凝土的浇筑速度,防止热量散失过多。混凝土拌和物的出机温度不宜低于1 0 ℃ ,入模温度不得低于 5 ℃ 。采用加热养护时,混凝土养护前的温度不得低于2 ℃ 。
加热养护整体式结构时,施工缝的位置应设置在温度应力较小处。加热温度超过 4 0 ℃时,由于温度高,势必在结构内部产生温度应力。因此,在施工之前应征求设计单位的意见,在跨内适当的位置设置施工缝。留施工缝处,在水泥终凝后立即用 3 ~ 5 个大气压的气流吹除结合面的水泥膜、污水和松动石子。
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