低温混凝土（精选10篇）
低温混凝土 篇1
一、混凝土冻害形成的原因
混凝土浇筑后的强度形成是由于水泥水化作用的结果, 而水泥水化作用的速度与混凝土本身组成材料和配合比有关, 温度又是控制的关键点, 当温度升高时水化作用加快, 强度增长也较快;当温度降到0℃时, 混凝土开始结冰, 水化作用减慢, 混凝土强度增长相应缓慢;当水完全结冰时水化作用停止, 强度不再增长。所以混凝土施工应尽可能在高于5℃的气温条件下施工。而且水结冰体积就膨胀增大9%, 就会产生膨胀应力, 而膨胀应力通常大于混凝土早期形成的强度, 这样就易使混凝土结构松散破坏, 此外, 钢筋是热的良导体, 水结冰后就会在钢筋和碎石表面产生冰的颗粒, 从而减弱水泥浆和骨料、钢筋的粘结力, 影响混凝土的抗压强度, 当冰融化后就会在混凝土内部形成空隙, 这样就降低混凝土的密实度和耐久性。当昼夜平均温度在5℃至-5℃之间, 为保证混凝土的质量, 必须采取低温施工保证措施。且当昼夜平均温度连续5天低于-5℃时, 应停止混凝土的浇筑施工。
二、混凝土冻害的影响因素
1、混凝土本身质量影响因素:水泥、外加剂、水灰比、含气量、配合比。
2、混凝土的工作环境条件影响因素:冻融温度、冻融速度。
3、混凝土施工因素:拌和、运输、浇筑过程、振捣、养护条件等。
三、低温施工中主要解决的问题
(1) 如何在最短时间内使混凝土强度达到设计强度的40%。
(2) 如何防止混凝土早期受冻。
(3) 如何保证混凝土强度和耐久性。
四、低温施工采取的控制措施
混凝土冻害的因素是互相关联, 互相制约的, 这些因素综合起来决定混凝土冻融的程度和速度。应采取以下措施:
1、从混凝土组成设计上:
(1) 水泥的选择:
选择抗冻性能较高的普通硅酸盐P.O42.5水泥。该水泥较掺其它混合材料的硅酸盐水泥水化热大, 早期强度高, 这对提高混凝土早期抗冻有利。 (2) 掺入减水剂降低水灰比:
通过掺入减水剂, 在达到相同的流动性及水泥用量不变的条件下, 减少用水量。降低水灰比, 即缩短达到龄期强度的时间, 又有利混凝土后期强度的提高。
(3) 掺入引气剂:
混凝土中掺入引气剂后, 在混凝土拌合物中生成无数的微小、封闭的球型气泡, 增加了水泥浆的体积, 水泥浆包裹和填充集料和钢筋的空隙更充分, 可明显改善混凝土拌合物的和易性。由于气泡的引入, 混凝土受冻时, 气泡还可以起到缓冲水结冰产生膨胀应力的作用, 进而提高混凝土的抗冻性能, 所以掺入引气剂是提高混凝土抗冻性的行之有效的重要措施。
(4) 严格控制粗集料的质量:
选择级配良好的、针片状少、坚固性好、洁净的含泥量小的反击破碎石。粗集料在混凝土中占有相当大的比例, 质量好的碎石无论对混凝土的性能、强度、耐久性都是十分有利的。碎石级配好对混凝土和易性有利;针片状少、坚固性好对混凝土的强度和抗冻性有利;洁净的含泥量小的碎石有利于界面结构的改善, 增加碎石与水泥的粘结强度, 使混凝土强度及耐久性明显提高。
(5) 考虑混凝土的抗冻性能, 经过混凝土冻融试验确定掺入了水泥计量1.2%的引气减水剂, 减少水的用量, 增加混凝土含气量, 从而提高混凝土的抗冻等级。
(6) 混凝土的配合比:
C30砼配合比: (中砂:石:水泥:水=662:1130:370:167。外加剂:1.2%占水泥质量的比例) 。
水灰比、砂率、含气量都对混凝土的抗冻性有影响, 其中影响较大的就是水灰比, 用水量越大游离水越多, 孔隙就越多, 密度就越小, 因而就会降低混凝土的抗冻能力, 低温进行混凝土施工时, 一定要控制好水灰比, 一般不宜超过0.5。
2、混凝土搅拌得均匀, 有利于提高混凝土强度和抗冻性。因此必须采取用机械搅拌, 一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。在浇捣时避免过振与漏振, 不允许产生分层离析泌水现象, 如果出现泌水, 应设法排除, 以免破坏混凝土的整体结构, 影响混凝土的强度和抗冻等性能。
3、混凝土的运输时间尽可能缩短, 运输的罐车要有保温措施。
4、由于气温较低, 水泥的水化反应迟缓, 致使浇捣作业过后很长时间 (一般5小时之后) 初凝。混凝土浇筑后, 在涵洞外部支塑料大棚, 塑料布和毡子覆盖使水化热量蓄保起来 (刚浇筑的混凝土塑料布放到底层, 毛毡子放上层, 再盖一层五彩布) 以减少热量失散。特别值得注意的是, 因钢模板散热快、致使混凝土易结冰。因此, 大棚封闭良好, 减少空气对流, 保证棚内温度不低于5℃。
5、大棚内保持一定的湿度, 湿度不够时, 应向混凝土面及模板上洒水。
6、在混凝土强度达到设计强度的40%前, 混凝土不得受冻。
7、低温施工时, 应制定防火、防冻、防煤气中毒等安全措施, 并做好气温预报的收集工作, 遇到阴雪天气或冷空气入侵, 应暂停混凝土的作业, 待气温回升后再作业。
低温混凝土 篇2
摘要：结合现有的中试试验系统,开展了强化混凝工艺的.试验研究,结果表明,在该水质期,混凝剂PAC对浊度和CODMn的去除效果较优于混凝剂FeCl3;然而在满足出水浊度和CODMn要求的情况下,每处理单位水体PAC混凝药剂费用远高于FeCl3;使用NaSiO3与FeCl3混合液作为混凝剂时,适当增大混合液中NaSiO3的比例有利于提高常规工艺处理效率.作 者：郭伟锋 白小东 GUO Wei-feng BAI Xiao-dong 作者单位：郭伟锋,GUO Wei-feng(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川,成都,610081)
白小东,BAI Xiao-dong(西安市政设施管理局市政大修所,陕西,西安,710016)
低温混凝土 篇3
一、低温条件对混凝土性能的影响
1、低温条件对混凝土早期性能的影响 经试验证明：混凝土浇筑时，如其温度越低，则其初凝时间与终凝时间均会延长，相比之下终凝时间延长的更为明显。低温条件下，混凝土坍落度一般不宜超过100mm，且尽量减少泌水并尽早凝结。在低温条件下，泌水会在混凝土表面停留很长一段时间，这会影响到饰面工序的正常进行。混凝土表面泌水未处理就进行饰面是造成的混凝土表面缺陷的一个主要原因，若在抹面过程中将表面泌水压入混凝土中，则会使表面部分的水灰比增大，造成强度、含气量和表面抗渗性的降低等问题。混凝土材料设计时应考虑到尽量减少泌水，若施工过程中出现泌水，则应在抹面之前将其清除。
2、低温条件对混凝土强度的影响 低温条件会降低水泥的水化速率，从而影响混凝土的强度。若新拌混凝土受到冻结且温度维持在-10℃左右时，则水泥的水化和强度发展都将停止。若混凝土在凝结之后而抗拉强度尚未达到能够抵抗结冰产生的膨胀力即遭受负温影响时，则由结冰引起的混凝土胀裂将导致不可恢复的不规则裂缝和强度损失。新拌混凝土在24小时龄期内若遭受冻害，其28天龄期的抗压强度会降低50%左右，同时会引起混凝土表面剥落和耐久性的降低。
3、低温条件对混凝土体积稳定性的影响 对处于低温条件下的混凝土结构，其表面温度的降低速率比内部要明显的多，从而产生较大的温度梯度和由此引起的温度应力，若混凝土的抗拉强度尚不足以抵抗该温度的应力，混凝土表面便会产生不规则的可见或不可见裂缝。这些裂缝绝大多数是不可恢复的，并且会在荷载作用下逐渐扩展，慢慢成为侵蚀性成分进入混凝土内部的通道，也正是这些裂缝的存在使得混凝土长期耐久性大大降低。
4、低温条件对混凝土抗冻耐久性的影响 混凝土的抗冻耐久性与经受第一次冻融循环时该混凝土的龄期有关，但混凝土在早龄期的抗冻性与遭受多次冻融循环的成熟混凝土的抗冻性之间，不存在直线比例关系。而真正与混凝土抗冻耐久性有关的是混凝土的抗拉强度和孔隙饱水程度。混凝土在浇筑后的很短龄期内若遭受负温影响，则会由于尚未达到足够的抗拉强度且内部孔隙处于高度的饱水状态，一次冻融循环造成的性能降低是不可恢复的。
二、施工过程中的温度控制措施
虽然低温条件给混凝土浇筑带来了很多负面影响，但是在我国北方一些地区，每年处于低温条件的时间很长，为了能尽量延长混凝土结构施工时间，且尽量避免新浇筑混凝土遭受冰冻的影响，可采取一些预防保护措施。
1、改善混凝土配合比 低温条件浇筑混凝土时，为减少冬季临时防护的时间，需要混凝土具有较高的早期强度，通过如下方法可适当提高混凝土的早期强度。①使用早强型水泥，在混凝土结构不受硫酸盐腐蚀时，可以采用C3S、C3A含量较高的水泥，因为这类水泥水化比较快，而且释放的水化热较高，利于混凝土凝结硬化和早期强度的。②适当提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3，通常认为每45kg硅酸盐水泥水化产生的热量可以使混凝土温度增高5-9℃。适当降低混凝土的水灰比或采用富水泥浆的拌合物，可以缩短凝结时间和加快早期强度发展。
2、提高混凝土某些组分的温度 当露天堆放的集料中含有结冰颗粒或冰块时，在拌合之前须将集料中的冰块融化，以免在搅拌和浇筑过程中出现集料成团现象。若单纯加热水不足以提高混凝土温度，也可加热骨料，但骨料温度不宜超过52℃。如当气温低于4℃，拌合水的温度已经加热到60℃时，集料温度应加热到15℃左右即可；若粗集料干燥且无冰冻现象，拌合水温度已经加热到60℃时，只需将细集料加热到40℃左右即可；若集料中无结冰颗粒或冰块时，则可以不需加热集料，只加热拌合水就可使混凝土达到合适的拌合温度。虽然混凝土中集料和水泥的质量之和比拌合水质量大很多，但是水的比热容约是集料和水泥的五倍。在混凝土组分中，加热拌和水操作方便且温度易控制从而成为实际工程中应用最广泛的方法，加热后的水温不宜超过60-80℃，拌合水温度过高容易造成水泥闪凝和水泥团聚等不良现象。若拌合水温度超过80℃，在拌合时一定要避免水泥与热拌合水的直接接触，所以必须合理安排各组分的投料顺序，一般可先将热水和骨料混合搅拌后再投入水泥。拌合物各组分的温度必须加以控制，以保证混凝土的温度利于水泥水化凝结而不产生过高的内部温度，否则会影响混凝土的強度发展。此外，拌合物温度过高在低温环境下容易造成混凝土内外温差过大，这将对体积稳定性和长期耐久性不利。
3、掺入混凝土外加剂 掺加早强剂，在低温条件下掺入小剂量的早强剂可以加快混凝土的凝结及早期强度的发展。但是含氯的早强剂不得用于有潜在腐蚀危险的混凝土中，也不宜用于可能发生碱骨料反应的混凝土中，早强剂的使用并不能取代必要的养护和防冻措施。
4、采取合理的养护和保温措施 希望混凝土能在7-21℃下水化凝结，最重要的是保证混凝土浇筑后的前3天之内温度不要降到10℃以下，最好是能在21℃条件下保持较长的时间。在混凝土表面覆盖一层隔热毯或其他保温材料可以将水化热和拌合水保留在混凝土内部。保温材料应保持干燥且与混凝土或模板紧密接触。水泥混凝土结构浇筑完成后，可将混凝土与大气隔绝起来，并向其中加热。加热的方式应不能使混凝土表面失水加快，不能使局部温度过高而且不能产生较高浓度的CO2。实践证明，蒸汽养护是一个很好的方法。
三、结论
沥青混凝土路面低温施工保证措施 篇4
沥青混凝土路面的施工一般受季节和温度因素影响较大, 尤其是冬季沥青混凝土路面施工难度更大, 要保障沥青混凝土路面施工的质量, 要综合考虑多方面因素, 采用科学合理的施工流程与施工技术, 黑龙江地区10月至次年3月间环境温度日平均温度普遍低于10℃, 且日平均温度低于5℃的时间也几乎过半, 而沥青混凝土路面对施工气候的要求较为苛刻, 《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定地区路面不得在气温低于10℃ (高速公路和一级公路) 或5℃ (其他等级公路) , 以及雨天、路面潮湿的情况下施工。正常情况下, 要求沥青混合料的生产温度不低于145℃, 摊铺温度不低于135℃, 压实终了温度不低于70℃。因此此篇文章提出了沥青混凝土路面冬季低温施工保证措施, 以便在保证工程质量的同时, 延长了黑龙江地区沥青混凝土路面的可施工时间, 加快工程进度。
2 沥青混合料强度形成机理及施工温度场
2.1 沥青混合料的强度机理。
沥青混合料的强度由两部分组成, 一是矿料之间的嵌挤力与内摩阻力, 它们取决于矿料的尺寸均匀度、颗粒形状及表面粗糙度, 立方状、颗粒均匀、有棱角、表面粗糙的矿料所组成的混合料具有较大的内摩阻力;相反, 沥青的粘度对混合料内摩阻力影响极小。二是混合料之间的粘结力, 其影响因素有:沥青与矿料的性质、沥青用量及矿料的比表面积, 混合料压实密实度。而低温施工易造成混合料压实度不足, 粘结力低, 影响沥青混合料的强度, 表现为通车初期产生的车辙现象, 且由于空隙率大, 混合料经雨水浸泡, 易形成松散、坑槽破坏。
2.2 沥青混凝土路面施工温度场的影响。
试验研究表明, 摊铺时热拌沥青混合料的热量既向空中传递又向路面以下传递。向上使混合料表面5cm、15cm、30cm高度处空气温度在0~9min内缓慢上升, 12min后开始下降, 而50cm、80cm高度处摊铺前后变化不大, 其效果是在混合料表面附近的空气中形成较高温度屏蔽区域, 保护了热拌混合料热量的更多损失;热量向下传递的方式使得沥青混合料的温度在15min内急剧下降, 而下承层的温度急剧上升, 15min后各层温度趋于平缓, 1h左右后趋于相等[1]。虽然沥青混合料损失了一部分热量, 但给下层的路面进行了一定的加热, 有助于上下层的联结。通过观测发现, 沥青路面摊铺时沥青混合料及周围温度的分布与沥青混合料的初始温度、天气、风力等因素有关。
3 冬季施工所面临的主要问题
3.1 沥青混合料温度下降快, 产生废料的比例较大。
由于冬季温度低, 热拌沥青混合料与环境温度温差较大, 易导致沥青混合料的温度下降得过快, 可碾压的时间很短, 混合料的温度很容易就满足不了施工要求, 易产生废料。
3.2 压实度难保证, 质量控制困难。
由于温度下降快, 沥青粘度增大, 沥青混合料和易性变差, 此时, 所需的压实功将增大, 路面压实度较难达到, 质量也就难以保证。
4 针对冬季低温施工采取的措施
鉴于项目的特殊性, 必须在冬季抢工, 建议采取以下几种措施切实保证路面的最终质量。
4.1 沥青混凝土的温度控制。
沥青混凝土的出厂温度一般应在1600C左右。在冬季施工中应提高出厂温度, 使之介于1600C~1800C之间, 但温度不能高于1800C, 温度过高容易引起沥青老化, 影响路面的质量。同时在运送中车辆上应加盖棉被、毛毡等隔温保温材料。使沥青混凝土到达现场温度不低于1400C, 温度过低, 沥青的粘结力将会减小, 影响整体稳定性。
4.2 摊铺碾压的控制, 增加压路机的数量。
摊铺过程中摊铺机行走速度宜控制在2~6m/min, 不得随意停顿或提速、减速, 摊铺机后设专人消除粗细料离析现象, 消除粗集料窝, 粗集料带。
混合料摊铺完成后应紧跟进行碾压, 增加压路机的数量, 缩短压实时间。使用DD-110双钢轮压路机以1.5~2km/h的速度静压2遍 (最大速度不得超过3km/h) ;初压后进行振动复压3-5遍, 其速度宜为4~6km/h, 振动碾压倒车时必须停止振动;终压用YL16-20轮胎压路机以4~6km/h的速度进行 (最大速度不超过8km/h) , 终压不少于2遍。压路机工作是应驱动轮面向摊铺机, 起动停止时必须缓慢进行。使用振动压路机相临碾压带应重叠10~20cm;使用轮胎压路机相临碾压带应重叠1/3-1/2碾压轮宽, 且轮胎气压不小于0.5Mp。对压路机碾压不到的地段用振动夯进行夯实。碾压时压路机应从路边一侧向路中心碾压, 双钢轮压路机每次重叠30cm, 不得在新铺混合料上调头、转向、左右移动和突然刹车。
4.3 适当增加油石比。
可以考虑增加拌和时间及最佳沥青用量 (约0.1%) , 但会增加造价, 同时会影响路面的高温性能。
此外, 运输过程中注意保温处理, 运料车必须采取覆盖措施;尽量采用大型运输车;摊铺时宜选择风力不超过4级的晴朗天气;摊铺机开工前应提前0.5~1.0h预热熨平板至不低于100℃[2]。这些措施的采用, 也可适当缓解冬季施工的问题。
4.4 采用降粘剂改善混合料施工和易性, 提高压实度。
由于采用直接升高施工温度的方法对混合料性能会产生不利影响, 因此, 建议采用降粘剂来保证低温环境下混凝土的压实度。热沥青混合料的施工温度按照正常施工时的温度进行控制, 通过采用降粘剂的方式使混合料即使在较低温度下仍然能够较轻易的压实。通常情况下, 沥青混合料的有效的碾压时间只有10~15min[3], 超过这个时间段, 就很难保证压实度, 而采用降粘剂后, 能大大延长可碾压密实时间域, 为施工争取了宝贵的时间, 因为降粘剂降低了沥青粘度后, 使混合料在较低温度下也不需要额外增加压实功, 压实效果非常好。目前常用Sasobit/Saso LM脂肪族烷烃类降粘剂用于沥青混合料中, 添加量为沥青质量的1.5~2%;其在改善施工和易性的同时, 可提高沥青混合料的路用性能, 且添加工艺简单, 无需增添特殊设备, 不会增加额外的加工成本[4]。S a s o b i t具有一定的改性作用, 掺入到沥青中一定比例时 (1.5~2.0%) , 可相应减少相同比例的SBS掺量, 而同时可至少提高沥青高温性能一个PG等级, 而不影响其低温性能。Sasobit是一种不含水的降粘剂, 可以使沥青混合料具有较好的路用性能, 提高了混合料的高温抗车辙能力、抗水损害能力和抗老化能力等。此外, 值得一提的是, 气温低于10℃, 铺装层之间透层或粘层油的采用最好不要采用乳化沥青, 因为乳化沥青破乳困难, 可以选用反应型防水粘结材料作粘层、透层, 保证沥青混凝土路面与下承层的结合, 防止因层间粘结不好导致的推移、拥包等病害的产生。
摘要：分析了沥青混凝土在低温施工时所存在的问题, 提出了解决沥青混凝土低温施工时保证压实度的措施, 提高施工质量。
关键词：沥青混凝土,低温施工,降粘剂
参考文献
[1]姜小琴.沥青混合料摊铺时温度场的影响因素分析[J].湖南交通科技, 2005, 4.
[2]杜巍, 李剑.浅谈低温季节混凝土施工措施[J].人民长江, 2007 (5) .
[3]李铁山.沥青混凝土低温施工技术[J].交通世界 (建养机械) , 2009 (1) .
低温和超低温世界的奇妙 篇5
最冷的地方在科学家的实验室里。1895年，德国科学家林德最先完成了空气的液化，达到了-190℃。1980年，荷兰科学家翁纳斯最先将最难液化的氦气液化，获得了-269℃的低温。后来，将液态氦强烈抽气，又达到了-272℃。而目前最低的温度，是近年来使原子核去磁获得的。这个温度距绝对零度，即-273.15℃，只差三千万分之一！
科学家煞费苦心地把温度降到这样低的目的何在呢？就是为了探索自然界的奥秘，让它造福于全人类。
许多物质在低温下会呈现出种种奇特的景象。例如，在-194.5℃，空气竟变成了浅蓝色的液体，叫做液态空气。把梨在液态空气里浸过以后，它就变得像玻璃一样脆；而鸡蛋、石蜡在液态空气里，则会像萤火虫一样射出荧光。在-200℃～-100℃的温度下，汽油、煤油、水银、酒精都变成了硬邦邦的固体，二氧化碳则变成了雪白的结晶体；平时富有弹性的橡皮变得很脆，用锤子敲打它，立即变为粉末；即使坚韧的钢铁，在低温下也能变成“豆腐”……科学家利用许多物质在低温下变脆这一特性，发明了一种低温粉碎新技术。譬如废钢铁回炼、废塑料重新压注、废橡胶的再生都需要粉碎，如在常温下粉碎，得费九牛二虎之力，但若让它们处于低温下就很容易粉碎了。
一些金属和化合物（如水银、铌三锗、钡镧铜氧、钡钇铜氧）用液态氡或液态氢等作为冷却剂冷却至极低的温度时就会失去电阻，这就是超导性。具有超导性的物体被称为超导体。利用物质的超导性，我们可以制成许多妙不可言的装置：撤去电源仍永保磁性的强大磁铁；完全无摩擦的陀螺仪；看得见原子的电子显微镜等等。科学家还利用超导体的抗磁性，研制了磁悬浮列车，消除了车轮与车轨间的摩擦力，使其运行速度可达每小时500千米-800千米，在真空隧道中时速则可高达2250千米，比一般的飞机还快。利用超导体制成的“超导”强磁计是一种非常灵敏的磁探测装置，比现有仪器的精度能提高100倍-1000倍。把它装在海边可发现远距离的潜艇，而潜艇上的任何仪器却无法觉察。
在医学上，低温更具有奇特的妙用。降低病人体温后施行心脏外科等重大手术，既可减少流血，又能减轻病人痛苦。医生还在试验用低温来“冻死”癌细胞。更奇妙的是，在接近绝对零度时，生命可以永久保存。因此，美国已开始进行“冷冻”生命的实验。他们把因患绝症而行将死亡的病人进行冷冻，为了防止体液结冰时膨胀而使细胞破裂，以一种化学液体取代血液。当抽出最后一滴血时，身体已被冷冻到-196℃，然后装进一个不锈钢的设备里，放进-200℃的控制室。科学家设想，等到将来医学技术能够医治这样的病症时，再把他们解冻，让他们重返人间。这项实验如果获得成功，那该有多么诱人的前景啊！
美国于1977年发射的“旅行者”探测器，估计要经过4万年才能到达和太阳系最接近的比邻星系。显然，只有在宇宙飞船起飞时就把人用超低温技术“冷冻”起来，到快接近目的地时再把温度迅速升高，使宇航员“复活”，才能执行征服遥远恒星的使命。这又是一个么大胆而迷人的设想！
低温混凝土 篇6
本工程全容罐工程总高度33.95m ;其中环形墙体总高度27.15m, 内径28.00m ;外径29.60m ;环形墙体厚度800mm, 环向预应力50环100束 (每半周圈一束, 间距不等) ;纵向预应力布置36环36束 (等间距布置) , 墙体内侧等间距设置了42 条纵向直通埋件;5m高度处设置了一道不锈钢环圈埋件。储罐外壁的混凝土外观质量需达到清水混凝土要求;内壁根据后续罐顶吹升需要光滑平整。
2 难点分析
环墙模板工程是全容罐主体施工中一大重点, 施工主要难点分析有以下几条:
(1) 要满足混凝土内外弧形壁面质量都达到清水效果;
(2) 储罐四周均布了4道凸出的扶壁柱, 扶壁柱位置需要设置异性模板, 底层环墙高度仅为0.5mm, 需要以吊模的形式与储罐本体底板一次浇筑完成, 其余每层环墙施工高度为3.5m, 圈梁高度为2m, 施工高度都不统一;
(3) 顶部的圈梁与环墙半径不统一, 且环墙与圈梁交界处距离地面高度近30m ;
(4) 储罐为一个气密密封体, 对拉螺栓不能使用套管, 且布置间距过密会影响外观效果;
(5) 纵横向预应力套管布置间距不规则, 对拉螺栓必须避开孔径为100mm的预埋套管;
(6) 环墙内侧的埋件需要与内壁混凝土面齐平, 稍有误差就会影响到穹顶吹升及内壁钢板的焊接作业;
(7) 工程施工工期紧张, 在墙体施工阶段穹顶施工已经开始, 需要上下界面同时施工, 危险系数高;
(8) 圈梁内圈设计了一道穹顶压缩环, 压缩环钢板一部分需要与混凝土面齐平, 一部分向内突出作为穹顶吹升的限位, 且设置在圈梁高度一半的位置;
3 模板设计
(1) 按照设计图纸中每次混凝土浇筑高度3.5m及混凝土配比120~140坍落度数据, 使用PKPM软件计算混凝土浇筑冲击力及侧压力, 确定选用5mm厚钢板作为模板壁板, 10mm厚扁钢作为封边板及环向肋板, 8mm槽钢板作为纵向肋板, 考虑到墙体以环向张力为主, 在环向肋板及纵向肋板交界处切断纵向肋板。
在确定模板壁板厚度后, 根据板材特性参数, 计算纵横向肋板的布置间距均为300mm, 随后统计内外壁板总重量, 进行模板划分。
(2) 为满足吊模施工需要, 首先应加工一套高度为500mm的钢模板, 该套模板应重复利用到后续的施工中, 故为其配套定制一套高度为1250mm的钢模板, 组合后高度为1750mm, 正好为每次环墙浇筑高度的一半。在此基础上另行加工两圈高度为1750mm的钢模板, 每层环墙施工留置一套作为下层模板基层, 翻用两套, 以此最大限度地减少模板加工量。
(3) 模板最终吊装高度超过30m, 储罐周边环形道路距离储罐壁板3~4m, 根据吊机性能表选用50t汽车式起重机, 为满足施工便利, 每块模板的重量不应超过1t, 在已确定模板高度的基础上将每圈模板24等分, 其中4块为扶壁柱位置U形模板, 20块为标准弧面模板, 平均每块模板重量在800kg以内。
(4) 顶部圈梁外径为30.6m, 比环墙外径大, 在圈梁位置另行加工一套L形模板作为圈梁模板基层, L形模板下口法兰与环墙模板配套, 上口法兰与圈梁模板配套, 考虑到圈梁及环墙直径变化不大, 弧度变化不明显, 故不再专门加工圈梁模板, 重复利用环墙模板, 将周长偏差四等分, 分别在4个扶壁柱位置补一块补充模板。
(5) 考虑到钢模板在多次使用后上下口对接法兰会变形, 造成模板实际高度尺寸变大, 故将L形圈梁底模加工高度缩小8mm以弥补。
(6) 模板尺寸确定后, 就需要决定模板对拉螺栓的选择及布置, 考虑到清水混凝土表观质量, 对拉螺数量应尽量取少, 直径取大, 一方面对拉螺栓抗拉性能应足以承受混凝土浇筑的侧压力, 另一方面也要足够密集以免应力过于集中造成模板变形。经反复核算5mm厚钢板性能, 最终确定使用 ø16圆钢作为对拉螺栓, 每根对拉螺栓承载不超过0.6m2的模板应力。
(7) 全容罐预应力套管布置中, 纵向钢管布置间距为1.2m, 水平向环管布置间距每层不同且无规律可循, 项目部将每层水平向套管位置统计到同一层中发现, 环管布置相互不重叠, 无法选取到固定的对拉螺栓设置位置。而开孔过多不仅会影响混凝土外观质量, 还有可能影响模板自身性能。最终采取了在每个对拉螺栓孔位置下方100mm处增加开设1个对拉螺栓孔, 每块模板在纵向设置3道6孔, 平均间距550mm, 环向设置4道, 平均间距1000mm, 不仅满足螺栓承载力性能要求, 也便于模板加工, 至于双孔中每次不用的一孔, 定加工封口螺丝, 确保外观质量。
参考文献
[1]李兆慈.我国LNG储运设备的发展状况[J].石油工业技术监督, 2005 (5) :55-58.
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低温混凝土 篇7
如今, 在基础建设领域, 混凝土构筑物占有重要的地位, 而作为结构承载材料, 混凝土浇筑时受环境温度影响比较大, 环境温度过低混凝土温度应力将增大, 容易造成混凝土表面与内部形成的温差裂缝, 所以严寒地区冬季混凝土施工一直是个难题。采用热水给混凝土循环加热的混凝土冬季施工用保温模板系统, 该系统具有保温性好、装卸简便、操控方便、温度控制精准等特点。下面对该套保温模板系统制作工艺做具体介绍。
1 保温模板系统工艺原理
1) 热水循环系统由电加热热水锅炉、阀门、水泵、管路、保温钢模板、除污器、排污口等部件组成, 各部件之间首尾连接, 形成一个封闭的热水循环回路。
2) 冬季低温环境混凝土施工时, 锅炉将水加热到设定温度后, 启动水泵将热水通过管路输送给设有隔层的钢模板, 进行热量交换, 热水完成热量交换温度降低后经过除污器、回水控制器回到锅炉内继续加热, 从而实现循环加热。
2 施工工艺流程及操作要点
2.1 施工工艺流程
施工工艺流程见图1。
2.2 操作要点
保温钢模板制作。
2.2.1 面板及外包钢板制作
圆柱钢模面板和外包钢板是由多块钢板拼接而成, 拼接后卷板机卷圆。圆柱保温模板是一种具有保温效果的混凝土成型模具, 是利用热水在钢模板面板和外包钢板形成的夹层内流动完成热量交换, 因此要求模板拼接焊缝密封性好, 面板成型后结构尺寸准确。所以面板及外包钢板制作需严格做到以下几点:
1) 钢板数控机床下料。
数控排版钢板尺寸比设计尺寸长宽各大2 mm, 以便后期铣边机铣边调整, 下料后的钢板对角尺寸误差不大于2 mm[1]。
2) 钢板铣边。
数控后的钢板周边采用铣边机铣边, 铣边后边缘整齐光滑。
3) 钢板对接。
利用水准仪校平操作平台, 用G字夹具将钢板固定在操作平台上, 接缝处开Ⅰ形坡口, 采用CO2气体保护焊机双面满焊、熔透焊, 焊后进行焊缝渗透检测 (见表1) 。
4) 钢板卷制。
卷弯加工前要调整好卷弯机上、下轮毂的间隙, 按从大到小逐渐试卷, 试卷合格后方能加工, 材料进给应控制好进料角度, 卷弯弧度应准确。
5) 尺寸校正。
利用调整好直径的胎模反复校正面板和外包钢板尺寸符合设计尺寸内直径1.1 m。
6) 防腐处理。
面板和外包钢板与热水接触的表面均匀涂刷红丹酚醛底漆2道、氟碳面漆2道。
2.2.2 边框、肋筋、箍筋制作
圆柱边框厚10 mm、宽80 mm, 材质为Q235, 采用数控切割, 数控切割可有效保证环形边框精度。肋筋采用[6.3号槽钢, 长2 147 mm切割机下料, 肋筋[6.3号上设置40 mm×200 mm过水孔, 然后液压校正机校直。箍筋采用[8号槽钢, 长1 944 mm切割机下料, 卷圆机卷制成型。
2.2.3 各部件安装组焊
1) 边框、隔板和肋筋安装焊接:首先安装边框和隔板, 然后肋筋。边框安装时, 一位工人需利用夹具使边框和面板接触严实, 同时另外一位工人点焊固定, 四周边框点焊安装好后再整体组焊, 边框焊接要求见表2。
2) 外包钢板安装焊接:外包钢板和隔板之间需满焊、熔透焊, 避免焊缝漏水, 焊后需做焊缝渗透试验。
3) 按照设计图纸将箍筋卷板机卷圆, 半径为R=0.618 m, 卷圆后箍筋和外包钢板、边框之间组焊。箍筋和外包钢板焊接采用手工电弧焊, 焊条直径3.2 mm, 电流掌握在110~120之间, 避免焊穿。
4) 钢模板进出水孔采用50×8 mm无缝钢管, 顶部和底部无缝管一端加工成丝扣形式和PPR丝扣连接, 中部无缝管一端加工成锥台形式和软管之间铁丝固定, 无缝钢管同模板之间满焊。
5) 钢板组拼及软管连接, 软管同无缝钢管用铁丝紧固严实, 防止漏水。
2.2.4 保温钢模板焊缝防渗透试验
利用ZL-60D水洗式荧光渗透剂对面板和外包钢板对接焊缝进行渗透试验, 对于不合格的接缝进行返工处理 (见表3) 。
2.2.5 保温钢模板注水试验
荧光粉焊缝渗透试验合格后, 将半模与半模, 节与节组拼成整体, 然后进行保温钢模板注水试验, 检测保温钢模板在水压的作用下有没有缝隙渗水现象。
1) 将保温钢模板水平放置在地面上, 给保温钢模板隔层内注水, 注满后将两个半模的进、出水口分别用软管连通起来, 避免注入隔层内的水流出。
2) 用吊车将保温钢模板立起, 立起后隔层内注入的水因重力作用形成水压, 保温钢模板如有缝隙水将在水压的作用下出现渗透现象, 如有渗水, 及时用彩笔标记, 试验结束后放水补焊。装水试验需反复试验多次, 最终无渗水现象为止。
2.3 保温模板系统装配调试
2.3.1 保温模板系统拼装1) 锅炉安装就位。
锅炉应安装在三相四线制供电系统中, 安装地面应平整, 必须安装接地线并确保可靠连接。
2) 钢模板组装。
在平整地面按照设计图纸自下而上将两节钢模板利用M20×50螺栓组拼好, 然后在进出水口处安装PPR热水管、水阀及三通。
3) 钢模板立模板就位。
钢模板吊装时避免钢模板外表面磕碰其他物体造成破损性漏水。
4) 各部件组装。
按设计图纸前后顺序利用PPR热水管将锅炉、止回阀、热水泵、钢模板、除污器等部件收尾连接形成一个封闭的热水循环回路 (见图2) 。安装过程中热水管热熔和安装必须迅速, 以防冷却后对接处有缝隙。
2.3.2 保温模板系统注水调试
步骤一:打开钢模板进出水口处水阀, 并通过钢模板顶部预留的注水口给钢模板隔层内注水, 目测注水口待水注满后及时封闭注水口避免杂物进入。
步骤二:启动电热水锅炉, 分别设置停炉温度40℃, 点火温度30℃, 开泵温度设置25℃, 锅炉运行过程中观察控制面板如有异常, 需按动红色紧急停止按键, 让锅炉停止运行。
步骤三:锅炉加热到开泵温度25℃时, 锅炉智能控制热水泵自动启动通过热水管给钢模板隔层注入热水。注水过程中参研人员对接头处需仔细观察, 目测其是否有渗水现象, 实际测试过程并未观察到热水渗漏现象。
步骤四:启动约15 min锅炉将热水加热到停炉温度40℃后停止运行, 此时利用JDC-2电子测温仪通过固定在圆柱钢模板底部外包钢板表面的测温线, 检测并记录钢模板底部隔层的热水温度。此时室外大气温度为17.5℃, 检测的钢模板底部隔层的热水温度为38℃。
2.3.3 保温模板系统工艺性试验
保温模板系统研制完成后, 在室外温度-1℃时, 将保温钢模板和普通钢模板在同等的施工环境下进行对比试验, 分别检测记录同一时间段两个墩柱混凝土芯部、端部中心、表面和大气温度, 待混凝土墩柱拆模后对比分析试验结果是否符合GB 50164—92混凝土质量控制标准以及GB 50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范的相关规定, 从而研究冬季施工用保温系统的保温效果。
3 效益分析
1) 对于建设工程本身, 经初步测算冬期施工平均增加的费用在7%~8%左右, 对于整个企业的经济效益, 每增加1亿元冬期施工产值, 企业可获利润200万元。同时使冬休期间闲置的设备、技术资源得以利用。
2) 该系统采用清洁能源电能作为燃料有效防止环境污染, 从经济、技术等各个方面克服严寒冬季施工这个难点, 城市基础建设的速度将比原来提高20%~30%, 有效缓解由于北方严寒冬季长达5个月建筑工程休工带来的劳动力就业问题。
参考文献
低温混凝土 篇8
1 低温环境下混凝土的特点以及对混凝土浇筑质量的影响
首先, 低温环境下混凝土的特点及特殊性。道路桥梁施工过程中使用的混凝土, 一般是用水泥作为凝胶材料, 按照一定的比例混合沙、水, 经过搅拌、成型、养护而得到的建筑材料。混凝土凝结、硬化之后, 经过水泥的水化作用, 内部的物理、化学特性发生特殊变化, 形成道路桥梁所需要的建筑材料。分析混凝土浇筑工作的特性就必须要了解混凝土的特殊性, 分析在低温环境下混凝土自身可能会发生的变化。水泥水化的过程除了受到水灰比、水泥质量的影响外, 还受到外界温度的影响, 这也是混凝土浇筑质量受温度制约的原因所在。一般来说, 外界的温度越高, 水泥的水化作用就越快, 相应的混凝土硬化的强度也会加大;反之, 外界环境温度较低, 混凝土的水化作用也会随之放缓。如果温度降到0℃以下, 混凝土中的部分水分很容易出现结冰现象, 两种状态下的混凝土水化、硬化的速度不一致, 会导致混凝土浇筑工作的失效, 影响混凝土硬化之后的硬度和抗压强度。
其次, 低温环境下混凝土对浇筑质量的影响。所谓的低温环境下的道路桥梁施工, 一般是指施工所在地的气温持续在-3℃-5℃, 低于-15℃以下的环境则不适合进行施工工作。在我国北部的大部分地区, 冬季寒冷期相对较长, 也就是说我国在冬季施工的大部分道路桥梁都是在低温环境下进行的, 一般都会在不同程度上遇到混凝土低温环境的浇筑问题。低温环境不论是对于新拌混凝土还是硬化混凝土都有一定的影响。具体来说, 将处于硬化初期阶段的混凝土置于低温环境下, 水泥浆体中的孔隙率会因为温度过低而逐渐增大, 水泥的黏结力也会因此下降, 会进一步影响混凝土的物理化学性能, 混凝土的硬度和强度都会受到一定的影响。受到过低温冻害的混凝土, 即使之后恢复正常温度的养护, 其因受冻而改变的体积、形状以及抗压强度都无法恢复到正常水平。外界温度长期在0℃以下, 会使混凝土内部产生应力, 严重情况下, 应力值会超过混凝土内部初期形成的强度值, 混凝土的强度也会大大降低。
2 低温环境下道路桥梁施工中混凝土浇筑技术分析
2.1 混凝土的运输与加热技术
低温环境下混凝土施工首先遇到的问题就是混凝土运输过程中的低温冻害, 因此在进行混凝土浇筑之前, 需要考虑运输过程中的温度。要注意运输过程中的细节问题, 避免其他杂质混入混凝土之中, 影响浇筑质量。在运输过程可以通过搅拌或者其他保温措施来避免因长时间运输而导致温度发生变化, 破坏混凝土的质量。低温环境下道路桥梁施工中最常用到的加热技术主要包括电加热技术和蒸汽加热技术。电加热技术借助于变压器, 利用变压器的力量实现混凝土的拌和, 为了防止拌和站内热量散失, 可以配合一些保温设施。蒸汽加热措施是指运用蒸汽锅炉维持混凝土制作时的正常热量交换, 为混凝土的制作提供一个相对恒定的温度, 将低温对混凝土浇筑质量的影响降到最低。
2.2 严格控制混凝土材料的质量与配比
要改良低温环境下道路桥梁施工中混凝土的浇筑技术, 其中施工质量最基本的前提就是施工材料的质量, 要从原材料开始严格控制混凝土材料的质量, 对于水泥的选择至关重要, 必须要以硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥为主, 对于混凝土的质量也要进行分批检测。在骨料的选择上也要注意其中不能含有活性材料, 避免在水化过程中水化和骨料之间相互反应。除此之外, 低温环境下施工要注意水, 严格禁止污水或者p H值偏小的酸性水被用于混凝土之中。在确定好混凝土材料的配比之后, 可以在搅拌的过程中加入部分引气剂, 增加混凝土的体积, 降低其黏聚性和保水性, 提高混凝土的流动性。
2.3 提高混凝土浇筑与振捣技术
在振捣的过程中要保证各个部位达到桥梁建设密实度的基本要求, 检查钢筋、支架和模板可能发生的变化。特别要注意在浇筑过程中出现的沉降量过大或者模板移位等情况。浇筑工作完成之后, 需要检查各个加厚段的斜板混凝土, 如果发现有多余的部分要及时处理干净。在振捣的过程中注意保持振捣棒上下抽动, 有效地保证振捣之后混凝土的密实度。混凝土的振捣与浇筑是紧密联系在一起的, 在振捣的过程中要严格按照操作规则进行, 振捣施工以混凝土表面没有明显下沉或气泡产生为标准。
3 结语
目前, 我国经济发展迅速, 居民生活水平提高, 交通量急剧增大, 高标准的道路桥梁质量对混凝土的施工质量提出了更加严格的要求, 尤其是低温环境下道路桥梁建筑工程施工中混凝土的浇筑技术要求很高。为了保证交通通畅, 居民生活舒适, 经济建设发展迅速, 所有道路桥梁建筑工程施工人员都要不断学习各种理论知识, 结合低温环境下施工实践经验, 完善低温环境道路桥梁施工中混凝土浇筑技术, 保证低温环境工程中道路桥梁建筑的质量。
参考文献
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低温混凝土 篇9
近年来,混凝土因超低温(低于-30℃)下的优良性能,被广泛应用于诸如液化天然气(LNG)储罐等低温维护和承重结构中[1,2]。LNG储罐的罐内温度最低可达-165℃,并在其设计生命周期内,罐内温度还随LNG储量等情况而变化,即储罐混凝土将遭受变化的低温作用。
目前,关于低温混凝土受力性能试验研究多集中于自然环境温度作用情况[3]。已有的混凝土冻融作用研究表明,混凝土在降温过程中因内部水分结冰体积膨胀,造成结冰孔隙周边混凝土的损伤,导致升温时冰融化后混凝土力学性能的恶化。更低温度的作用情况将有所不同。随低温值的降低,混凝土内更小孔隙内尚未结冰水继续结冰,而已结冰部分体积将收缩。因此,为了可靠地设计超低温环境混凝土结构,对超低温变化工况下混凝土力学性能探讨十分必要。已有研究成果表明[4],首次冻融循环对混凝土造成的损伤最明显。为此,本文仅考虑经历单次不同低温至常温循环作用工况,通过试验探讨不同低温和该种温度作用工况下混凝土的受压强度、弹性模量、峰值应变、温度循环作用的残余应变等变化情况。
1 试验概况
本试验主要研究常温降至目标低温(称之为温度作用工况A)和常温降至目标低温再回至常温(称之为温度作用工况B)两种温度作用工况对混凝土受压强度和变形的影响。选取的目标低温值分别为0℃、-30℃、-80℃、-130℃和-170℃。由常温降至目标温度的速率均为1℃/min,由目标低温回至常温则采取将达到目标低温作用的试件放置常温环境中来实现。已有的有限元计算模拟结果表明,对于尺寸为100mm×100mm×300mm的棱柱体试件,以1℃min降温速率降至-170℃后维持该温度值至少需5h才能使试件截面温度近于均匀分布。为避免试件截面温度分布不均匀对其变形量测和受压试验时产生的影响以及为与相关标准相一致,所有试件降温至目标温度和回至常温后均恒温48h。具体试验内容见表1。
试验共制作33个100mm×100mm×300mm的棱柱体试件(其中3个试件用于常温下的抗压强度试验),均为常温(20℃)浇注、机械振捣,且24h后拆模,标准养护28d。试件的混凝土配合比为水泥∶砂∶石子∶水∶矿粉∶外加剂=310∶759∶1006∶140∶142∶9.04。其中,水泥采用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥,细骨料为中等粒径河沙,粗骨料为粒径0.5~20mm的花岗岩碎石,矿粉为S95,外加剂为FAC高效减水剂。试验时试件的混凝土受压强度为60.9MPa。
试验装置主要由降温及控温系统、加载系统和数据采集系统组成。其中,独立和附于加载试验机的降温设备温度均采用智能控制,其控制精度为±0.1℃,最大降温速率为10℃/min,最低降温值可达-196℃;加载系统采用最大吨位2000k N且能易于附上降温设备的常规液压加载试验机;低温下试件变形通过专门制作的装置进行量测,试验数据均采用常规试验数据采集系统采集。图1是混凝土低温试验流程图。
2 试验宏观现象
所有试件低温作用前的表面除气孔外,无可见收缩裂纹,棱角也均完整。经过各种低温作用的试件表观情况均未发生明显改变。但从降温设备中取出置于室温环境下时,由于试件表面温度低于冰点值,试件表面附近空气中的水分立即在其表面结霜,且目标低温值越低,其结霜程度越严重。当低温作用试件温度趋于室温时(即B类温度作用工况),表面有细小的裂纹、但无缺棱角现象。各目标低温作用的试件损伤均无明显的差异,其均基本与普通的冻融循环作用情况相同。
两种温度作用工况下试件的破坏形态基本与常温下相同(如图2)。但加载过程出现的声响和破坏面状况有所不同。
常温试件加载至30MPa后,便不断出现轻微的劈裂声,至最大荷载时发出爆裂声。试件两端成完好的锥体状,中间部分则碎裂成小块。
温度作用工况A的试件加载过程中未听见其劈裂声,至最大荷载时突发巨大的爆裂声,较常温下具有更大的脆性。试件两端锥状明显,中间部分碎裂成片状的残块,破坏面石子破裂较常温的多。这主要是由于混凝土内的水分冻结成冰、且部分充满孔隙,使得低温下的抗压强度较常温有所提高所致。所有这类温度作用工况试件的破坏残渣置于环境温度中均迅速结霜。
温度作用工况B的试件加载过程中不断有碎裂声,至最大荷载时无急促的爆裂声,其破坏较常温趋缓。试件劈裂破坏为几个较完整的块体,残块表面弥漫粉末。这可能是由于温度循环过程中,水结冰体积膨胀挤压和侵蚀基材导致混凝土内部出现了不可恢复的初始微裂缝所致。
3 抗压强度
表2为试验获得的不同目标低温的两种温度作用工况下试件的抗压强度。图3是混凝土低温抗压强度相对增量(即低温下混凝土抗压强度相对于常温的增量与其常温抗压强度的比值)随低温值降低的变化关系及与已有研究结果的对比图。
从表2及图3可见,在A类温度作用工况下,混凝土抗压强度相对增量随低温值降低近乎线性地增大;但至-130℃后不再继续增大,且略有下降趋势。在-130℃附近形成峰值点,其值达52.3%。在B类温度作用工况下,随低温值的降低,混凝土抗压强度的损失近似呈线性地增大,在-170℃降低约5%。
A类温度作用工况下的混凝土抗压强度相对增量可线性拟合如下:
同样,B类温度作用工况下的混凝土抗压强度相对增量可拟合为:
从图3可看出,对于A类温度作用工况下的混凝土抗压强度,其他学者也得到了类似的结论。不过谢剑[5]等人的试验最低温度仅达-80℃,试件采用的是150mm立方体。山根昭试验由于采用饱水混凝土,含水率达7.2%,远较正常情况下的高,故在降温过程中的抗压强度增幅较大。
出现A类温度作用工况下混凝土抗压强度提高的原因,主要是由于0℃以下时,混凝土内部的水分凝结成冰后体积膨胀,填补了混凝土中的孔隙,使得低温下混凝土抗压强度比常温高。在降温过程中,较大孔隙中的水分率先凝结;而较小空隙中的水分由于孔壁的表面张力作用,其凝固点随孔径变小逐渐较低,故从0℃降至-130℃时,混凝土的内水分凝结成冰逐渐增多,使其抗压强度逐渐增大。但已凝结成冰的体积将随低温值的降低而收缩,结果当温度降至-130℃后使抗压强度增速变缓甚至有所降低。Tognon等[6]研究也表明,0℃以下混凝土强度的增量随低温值的降低而增大,且与含水率成正比。
对于B类温度作用工况,低温值越低,混凝土内水分形成冰量越多,因而冰体积膨胀对混凝土的损伤越严重。回至常温后,低温时混凝土抗压强度的提高将随冰的融化而消失,但低温时的损伤却无法消失,从而导致此时的混凝土抗压强度较常温的低,且随低温值的降低,降幅增大。冀晓东等人[7]的试验也证实,混凝土内水分结冰会对混凝土造成不可恢复的损伤。
4 应力-应变曲线
图4为试验获得的A类和B类两种温度作用工况下混凝土的应力-应变(σ-ε)关系曲线,以及其与已有研究结果的对比。
由图4可见,常温下加载至约50%的应力水平时,应变增大趋势随应力增加开始明显。然而,在A类温度作用工况下,加载至最大值时的应力与应变几乎呈线性关系,且随低温值的降低均发生更为脆性的破坏。这是由于混凝土内水分低温结冰、且结冰量随低温值的降低而逐渐增大的结果。而B类温度作用工况下,随着低温值的降低,曲线上升段逐渐平缓,其脆性破坏程度也逐渐趋缓。这显然是由于在降温过程中冰体积膨胀造成混凝土损伤的结果。
一些研究学者对A类温度作用工况下混凝土的σ-ε关系进行了探讨,并得出了以上类似的结论。由于Opara试验[8]采用的是饱水混凝土,故给出的-170℃混凝土的σ-ε曲线上升段斜率相对本试验的要大。
5 弹性模量和峰值应变
根据图4可得到A类和B类两种温度作用工况下混凝土的弹性模量和峰值应变。这里弹性模量可近似取混凝土σ-ε曲线开始段的割线模量,由此得到弹性模量相对值(即低温或低温回至常温的弹性模量与常温弹性模量的比值),如图5所示。
由图5可见,无论是A类还是B类温度作用工况,其混凝土弹性模量的变化趋势均类似于它们的抗压强度变化趋势。对于A类温度作用工况,混凝土弹性模量开始随低温值的降低逐渐增大,至-130℃时达到最大增幅,此时约为常温的1.41倍。山根昭试验也得出了类似的结论,不过其增幅值更大。对于B类温度作用工况,混凝土弹性模量随低温值的降低呈线性下降趋势,但-170℃时也仅下降了约5%。
图6为A类和B类两种温度作用工况下混凝土峰值应变随低温值降低的变化规律。由图6可见,A类和B类温度作用工况的混凝土峰值应变都随低温值变化很小,可分别近似取为0.0016和0.0017。
6 低温收缩应变和低温回至常温残余应变
图7是试验获得的降到目标温度值时混凝土的收缩应变和经历低温回至常温后的残余应变。由图7可见,随低温值的降低而增大。其中,在0℃至-30℃区间,增幅较小,低于-30℃后增幅较大且呈线性状。在较低温度下的变化趋势与山根昭的试验结果基本相同。高于-30℃时接近于零,低于-30℃后则随低温值的降低而线性增大。
由于在0至-30℃温度区间,较大孔隙中的水分凝结成冰时,其体积要膨胀,结果造成试件整体收缩较小;当较大孔隙中的水分结冰后,由于孔隙冰体和混凝土均随低温值的降低而收缩,使收缩应变呈线性增大状。当经历低温作用再回至常温时,原结冰过程中体积膨胀会对孔壁造成挤压,形成不可恢复的收缩变形,故目标低温越低,对混凝土孔壁的挤压越严重,相应的低温回至常温的残余应变也越大。
7 结论
(1)随着低温值的降低,常温降至目标低温(A类)温度作用工况下混凝土的抗压强度和弹性模量均逐渐增大、在-130℃附近形成峰值点,且脆性破坏更明显,而目标低温再回至常温(B类)温度作用工况下混凝土的抗压强度和弹性模量则呈线性减小趋势,且脆性破坏程度趋缓。
(2)随低温值的降低,A类温度作用工况下混凝土的应力与应变曲线上升段均几乎呈线性关系,而B类温度作用工况下上升段则逐渐平缓。但两种温度作用工况的峰值应变均变化很小。
(3)A类温度作用工况的混凝土低温收缩应变随低温值的降低在0~-30℃区间变化很小,但低于-30℃后呈线性状增大。
(4)混凝土经历低温回至常温后的残余应变在高于-30℃时接近于零,但低于-30℃后则随降温值的增加而线性增大。
(5)无论是A类或B类温度作用工况,引起混凝土受力性能的变化与混凝土的含水率密切相关,故在超低温混凝土结构设计时应对此予以足够的重视。
摘要：通过试验探讨了不同低温和回至常温循环作用下混凝土的受力性能。结果表明,随低温值的降低,混凝土的低温抗压强度和弹性模量均不断提高,至-130℃附近达最大增幅,而回至常温时却呈线性缓慢恶化趋势。两种温度作用工况下的峰值应变变化很小,混凝土的低温收缩应变随低温值的降低开始很小,后呈线性状增大,经历低温回至常温后的残余应变也具有同样的变化特性,试验结果为超低温混凝土结构设计提供了一定参考。
关键词：混凝土,超低温,低温回至常温循环,抗压强度,弹性模量,峰值应变,残余应变
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低温低浊水处理的混凝剂优选 篇10
1 混凝实验部分
1.1 原水
试验原水取自孝感市春晖湖水,水质分析见表1,分析方法参见文献[3]。
1.2 仪器与试剂
六联搅拌器、4001浊度仪、CHN82801酸度计等
实验药剂采用硫酸铝、三氯化铁、碱式硫酸铁以及助凝剂活化硅酸。
1.3 实验方法
测定被处理原水的温度、p H值及浊度,采用六联搅拌器进行烧杯试验,模拟生产上的混凝沉淀过程。在一组烧杯中加入1 000 m L原水,于快速搅拌下(300 r/min)加入一定量的混凝剂,先以300 r/min快速搅拌1 min,后以100 r/min中速搅拌5 min,再以30 r/min慢速搅拌10 min,关闭六联搅拌器,静沉20 min,取上清液测定有关水质指标。
1.4 测试项目
浊度、p H值、BOD。
2 结果分析
2.1 不同药剂的混凝除浊效果
投加不同剂量的混凝剂于原水中,在3种不同浊度的原水下,按照定好的实验方法进行实验,观察其各自的混凝除浊效果。结果见图1~3。
由图1到图3可以看出,对于低温低浊水,三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁都有一定的去浊效果,随着投药量的增加,去浊率会逐渐增加,前两者会出现一最高点,随后又稍微有所降低,说明再增加药剂量已没有意义。同时可以看出,硫酸亚铁的去浊效果很差,故在以后的对比与实验中,均不考虑硫酸亚铁。通过对p H值的测定,发现三氯化铁最佳絮凝原水p H值范围为5~10,硫酸铝最佳絮凝原水p H值范围为6~8,这是由于铝盐和铁盐投入水中起混凝作用的是Al(OH)3和Fe(OH)3胶体,当原水趋于中性时,其溶解度最小,吸附能力较强。Al(OH)3的两性强,对p H值的变化反映灵敏[4];Fe(OH)3不是典型的两性化合物,只有在强碱性的情况下才可能重新溶解,因此,铁盐适用的p H值范围较宽[5]。但总体而言,两者剩余浊度都较高。
2.2 三氯化铁与硫酸铝的除浊效果对比
从图1到图3可以看出,硫酸铝对原水有一定的除浊效果,但没有三氯化铁理想,最佳投加量点出现的并不是很明显,对于3次水样做的3次实验,三氯化铁的除浊效果都很明显比硫酸铝好,最高点达到70%,由此可见,三氯化铁的除浊效果是高于硫酸铝的。
对于低温低浊水,水中悬浮颗粒很少,颗粒间的碰撞几率极小;而且,由于低温的影响,水的粘度较大,不利于水中微小颗粒的碰撞、凝聚及絮体的成长。硫酸铝做混凝剂时,水解困难,且形成的絮凝体较松散,原因是起混凝作用的Al(OH)3胶体亲水性和水合作用较强,低温时生成的矾花松而细,而且凝聚缓慢,所以混凝效果比较差;三氯化铁的水解比较迅速,形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实,沉降速度快,适用的p H值范围较宽。铁盐水解过程受水温的影响相对于铝盐要小,且其最终产物———Fe(OH)3的密度和表面积更大,其吸附力更强。比较两者形成的矾花发现,三氯化铁做混凝剂时,随着投加量的增加,矾花的形成加快,矾花变大,沉降加快,在一定投加范围内,投加量越大,矾花情况越好。所以,对于低温低浊水,三氯化铁的混凝效果优于硫酸铝。
2.3 活化硅酸的助凝效果
作为一种无机高分子助凝剂,活化硅酸助凝效果的好坏与活化反应条件如活化剂的种类及用量、p H值、硅酸浓度、活化时间等密切相关,活化过程中控制其适宜的聚合度是关键,如聚合不足,分子链较短,助凝效果不好,若聚合过度,则分子量过大形成凝胶,失去助凝效能。
研究分析[6],活化硅酸的投加方式对于协同增效作用影响显著。先投活化硅酸的除浊效果优于其他方式:(1)低浊原水中絮凝颗粒碰撞几率小,活化硅酸的加入提高了其碰撞几率;(2)在先投活化硅酸的条件下,当活化硅酸投量为2.25 mg/L,即投加物质的量比n(硫酸铝)∶n(活化硅酸)=20∶1时,可以去除70%以上的浊度物质,均高于其他投量下的结果。这是由于起助凝作用的是聚合硅酸胶体,活化硅酸投量越多,游离硅酸浓度越高,相应地,聚合生成的聚硅酸越多。但活化硅酸投量过多会造成聚合速度过快而导致聚硅酸过早地形成冻胶而失效;相反,活化硅酸投量不足,游离硅酸浓度过低,降低缩聚反应速度,聚合度不够,也会直接影响助凝效果。
由图4的实验结果可以看出,投加活化硅酸做助凝剂时,在投药量较低时,三氯化铁除浊效果相对较好;投药量较高时,硫酸铝除浊效果相当好。对比不加助凝剂时的除浊效果图,发现加了助凝剂后,硫酸铝的除浊效果明显增强,最佳投药量也明显降低,在45 mg/L。而三氯化铁的除浊效果变化不大,故单独用三氯化铁和硫酸铝加活化硅酸助凝都可对低温低浊水有较好的除浊效果。
3 结论
(1)对于低温低浊水,三氯化铁和硫酸铝都存在最佳投加量。就单一混凝剂,三氯化铁去浊效果最好,硫酸铝次之,硫酸亚铁最差。
(2)三氯化铁最佳絮凝原水p H范围为5~10,硫酸铝最佳絮凝原水p H值范围为6~8。
(3)硫酸铝用活化硅酸助凝可以达到很好的除浊效果;三氯化铁的除浊效果也比较明显,但不适合投加活化硅酸做助凝剂。
摘要：比较了三氯化铁、硫酸铝和硫酸亚铁处理低温低浊水的效果,结果表明,三氯化铁除浊效果最好,硫酸铝次之,硫酸亚铁最差;在此基础上,通过投加活化硅酸作为助凝剂进一步进行实验,表明硫酸铝用活化硅酸作为助凝剂对于低温低浊水的处理具有相当好的效果,而三氯化铁对助凝剂反映不明显,因此,不适宜用其做助凝剂。
关键词：水处理,混凝剂,优化选择
参考文献
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