一種溫度梯度控制橋梁大體積混凝土的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種溫度梯度控制的橋梁大體積混凝土結(jié) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著橋梁設(shè)計(jì)及施工技術(shù)的迅猛發(fā)展，刷新大跨徑橋梁世界紀(jì)錄的橋梁 不斷出現(xiàn)，隨著橋梁跨度的增加，對(duì)于承臺(tái)、塔座等大體積混凝土結(jié)構(gòu)部位的質(zhì)量要求也越 來(lái)越嚴(yán)格，然而由于大體積混凝土截面尺寸大，其在施工過(guò)程時(shí)，水泥的水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大 量水化熱，而混凝土為熱的不良導(dǎo)體，熱量聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，而表面散熱較快，這樣在 混凝土內(nèi)部和表層形成較大溫差，導(dǎo)致不均勻的溫度變形和溫度應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過(guò)混 凝土的即時(shí)抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土內(nèi)部或表面產(chǎn)生熱裂縫或貫通裂縫。裂縫的出現(xiàn)，不僅 影響結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量，更重要的是會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能正 常使用。因此，如何減少內(nèi)外溫度應(yīng)力是解決大體積混凝土開裂的一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。
[0003] 常見解決大體積混凝土內(nèi)外溫差的措施包括降低膠凝材料單位用量，采用活性礦 物摻和料超量取代水泥膠材，采用冰渣預(yù)冷粗細(xì)集料，或者內(nèi)部設(shè)置循環(huán)冷卻水管、外部保 溫保濕養(yǎng)護(hù)等方式。但這些措施增加了工程成本和施工進(jìn)度，延緩了施工時(shí)間和施工效率。 同時(shí)橋梁大體積混凝土承臺(tái)等易受到海水、江水中有害離子的侵蝕和泥沙的沖蝕，其混凝 土必須具備優(yōu)異的抗硫酸鹽、抗氯離子等耐久性能。高抗裂、耐侵蝕、耐沖刷和有效的內(nèi)外 溫差控制技術(shù)是大體積混凝土發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0004] 由于大體積混凝土溫度裂縫危害較大，一旦出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)的溫度裂縫，不僅影響 混凝土外觀，還存在較大的安全隱患，況且，修補(bǔ)工藝十分復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，浪費(fèi)巨大，修補(bǔ) 后往往也不盡人意。目前，施工過(guò)程中為避免溫度裂縫的產(chǎn)生，主要采取在大體積混凝土中 預(yù)埋冷卻水管降溫的措施，然而此種方式不僅加大了施工難度，影響工程進(jìn)度，而且將增加 工程的造價(jià)，同時(shí)預(yù)埋冷卻水管處壓漿不密實(shí)，有害離子易侵入混凝土內(nèi)部，亦會(huì)影響結(jié)構(gòu) 整體的耐久性及承載力。大體積混凝土溫差控制一直是限制其工程應(yīng)用的一大難點(diǎn)，預(yù)埋 冷卻水管只能一定程度上減緩混凝土內(nèi)部的溫度上升，但一旦內(nèi)部溫升超過(guò)冷卻水管的冷 卻極限，混凝土的結(jié)構(gòu)破環(huán)潛在風(fēng)險(xiǎn)陡然增加。所以急需一種實(shí)現(xiàn)取消冷卻水管施工，且能 兼顧提高結(jié)構(gòu)抗裂性能和溫度梯度控制的新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述傳統(tǒng)大體積混凝土中存在的不足，本發(fā)明提出了一種溫度梯度控制的橋 梁大體積混凝土，該結(jié)構(gòu)能解決橋梁大體積混凝土承臺(tái)開裂和內(nèi)外溫差控制問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種溫度梯度控制橋梁大體積混凝土，所述溫度梯度控制橋梁大體積混凝土從內(nèi) 向外由內(nèi)層低溫升高抗裂混凝土I、中層低溫升高抗裂混凝土II和外層高韌性高抗裂混凝 土構(gòu)成。
[0008] 上述方案中，所述內(nèi)層低溫升高抗裂混凝土I中各組分的添加量為：水 泥 110_155kg/m3、粉煤灰 80_160kg/m3、礦粉 140-200kg/m3、河砂 750_850kg/m3，碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3,水膠比控制在0. 35-0. 45,內(nèi)部復(fù)合控溫材料占 內(nèi)層低溫升高抗裂混凝土I體積的1~2%。
[0009] 上述方案中，所述內(nèi)部復(fù)合控溫材料由復(fù)合相變陶粒I與飽水陶粒以（1-2) : 1的 體積比混合而成。
[0010] 上述方案中，所述復(fù)合相變陶粒I的制備方法包括以下步驟：將陶粒置于真空釜 內(nèi)水浴加熱至65-75°C攪拌20-30min，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速40-60r/min，然后在負(fù)壓1. 0-1. 5Mpa 條件下加入相變材料I，繼續(xù)攪拌5-10min后冷卻至常溫，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速100-150r/min，將 所得產(chǎn)物加入環(huán)氧樹脂中進(jìn)行裹覆處理，待表面硬化，即得所述的復(fù)合相變陶粒I;其中， 所述相變材料I為十四烷酸、軟脂酸中的一種或二者混合；陶粒與相變材料I的質(zhì)量比為 1: (0· 8-1. 2) 〇
[0011] 上述方案中，所述中層低溫升高抗裂混凝土II中各組分的添加量為：水 泥 110_155kg/m3、粉煤灰 80_160kg/m3、礦粉 140-200kg/m3、河砂 750_850kg/m3，碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3,水膠比控制在0. 35-0. 45,中層復(fù)合控溫材料占 中層低溫升高抗裂混凝土Π體積的0. 5-1. 5%。
[0012] 上述方案中，所述中部復(fù)合控溫材料由復(fù)合相變陶粒II與飽水陶粒以（1-2) : 1的 體積比混合而成。
[0013] 上述方案中，所述復(fù)合相變陶粒II的制備方法為：將陶粒置于真空釜內(nèi)水浴加熱 至40-45°C攪拌20-30min，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速40-60r/min，然后在負(fù)壓1. 0-1. 5Mpa條件下緩慢 加入相變材料Π，繼續(xù)快速攪拌10-20min后冷卻至常溫，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速100-150r/min，將所 得產(chǎn)物加入環(huán)氧樹脂中進(jìn)行裹覆，待表面硬化，即得所述的復(fù)合相變陶粒II;其中，所述相 變材料II為癸酸、正十八烷、正二十烷中的一種或幾種；陶粒與相變材料II的質(zhì)量比為 1: (0· 9-1. 5) 〇
[0014] 上述方案中，所述陶粒所用陶粒為粘土陶粒或頁(yè)巖陶粒，5-20mm連續(xù)級(jí)配，簡(jiǎn)壓強(qiáng) 度 5_15Mpa。
[0015] 上述方案中，所述飽水陶粒由上述陶粒破碎至4. 75-9. 50mm，然后進(jìn)行常壓飽水處 理而成。
[0016] 上述方案中，所述外層高韌性高抗裂混凝土中各組分的所占質(zhì)量配比為：水 泥 150_250kg/m3、粉煤灰 50_120kg/m3、礦粉 100-180kg/m3、河砂 750_850kg/m3、碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3、聚丙烯醇纖維0. 05-0. 10kg/m3,減縮劑占膠凝材 料質(zhì)量的〇. 05-0. 10%，水膠比控制在0. 35-0. 45 ;所述膠凝材料為水泥、粉煤灰和礦粉。
[0017] 上述方案中，所述減縮劑為丙二醇聚醚，分子量2500-3500。
[0018] 上述方案中，所述外層高韌性高抗裂混凝土的厚度為0. 5-1. 2m，中層低溫升高抗 裂混凝土II的厚度為2-4m。
[0019] 本發(fā)明通過(guò)在低溫升高抗裂混凝土中引入復(fù)合控溫材料（內(nèi)層低溫升高抗裂混 凝土I中摻內(nèi)部復(fù)合控溫材料，中層低溫升高抗裂混凝土II中摻中部復(fù)合控溫材料），利用 控溫材料相變吸、放熱控制混凝土內(nèi)部溫度差，通過(guò)不同相變材料相變溫度和相變熱焓的 不同，降低內(nèi)部、中部、外部混凝土之間的溫度差，實(shí)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫差的梯度變化。同時(shí)通 過(guò)添加部分飽水陶粒持續(xù)供給混凝土后期水化所需水量，保證混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度，提高 混凝土的致密性，一定程度上也限制了混凝土的開裂。
[0020] 同時(shí)本發(fā)明在高韌性高抗裂混凝土中引入聚丙烯醇纖維和減縮劑，減少外部混凝 土的收縮值，提高混凝土抗裂能力，且用聚丙烯醇纖維替代傳統(tǒng)鋼纖維增加了其在復(fù)雜環(huán) 境下的抗侵蝕、抗沖刷等耐久性能。
[0021] 在低溫升高抗裂混凝土（內(nèi)層低溫升高抗裂混凝土I和中層低溫升高抗裂混凝土 II) +高韌性抗裂混凝土結(jié)構(gòu)形式的組合下，通過(guò)內(nèi)層低溫升高抗裂混凝土中復(fù)合控溫材料 高相變溫度和中層低溫升高抗裂混凝土中復(fù)合控溫材料低相變溫度的特性，各自吸收各層 膠凝材料水化熱，降低混凝土內(nèi)部和中部溫度，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)兩種混凝土材料的不同厚度 及布置形式，達(dá)到內(nèi)、中、外表溫差的降低，減小了整體的溫度