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摘 要混凝土在许多工程中广泛使用,由于受工程工期制约等因素,许多工程冬季施工在所难免。本文主要阐述了影响混凝土冬季施工的主要因素、混凝土冬期施工作准备和要求以及混凝土冬季施工的常用方法。
关键词 混凝土;冬季施工
中图分类号 TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0050-01
由于受工程工期制约等因素,许多工程冬季施工在所难免,如何有效控制混凝土冬季施工质量,是保证工程质量的关键之一。本文主要阐述了影响混凝土冬季施工的主要因素、混凝土冬期施工作准备和要求以及混凝土冬季施工的常用方法。
1 影响混凝土冬季施工的主要因素分析
混凝土强度,是由于水泥水化作用的结果,温度是影响水泥水化作用速度的主要的影响因素。温度与水化作用的效果成正比,温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快,温度减低时,参与水泥水化作用的水不断减少,水化作用减慢,强度增长相应较慢,降低到0℃时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相(水)变为固相(水)当存在于混凝土中的水完全变成冰,也就是完全由液相变为固相时,水泥水化作用基本停止,此时强度就不再增长。可见,混凝土的水的形态变化是冬季施工中影响混凝土强度增长的关键因素之一。
一般来讲,混凝土工程施工包括配料、搅拌、运输、浇注与养护等过程,《建筑工程冬期施工规程》中规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工。由于强度增长主要靠水化作用,而当水结冰时,水化作用终止,同时水结冰时,体积会膨胀,促使混凝士结构松散破坏,众多研究者针对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究,结果表明,新浇混凝土在冻结前有一段预养期,可以增加其内部液相,减少固相,加速水泥的水化作用。试验研究还表明,混凝土受冻前预养期愈长,强度损失愈小。
混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护,其强度还会增长,不过增长的幅度大小不一。对于预养期长,获得初期强度较高(如达到R28的35%)的混凝土受冻后,后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短,获得初期强度比较低的混凝土受冻后,后期强度都有不同程度的损失。由此可见,混凝土冻结前,要使其在正常温度下有一段预养期,以加速水泥的水化作用,使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,一般称临界强度,即可达到预期效果。对于临界强度,各国规定取值不等,我国规定为不低于设计标号的30%,也不得低于35千克每平方厘米。
由此可知,在实际工程中,要根据施工时的气温情况,工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况),工期紧迫程度,水泥的品种及价格,早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格,保温材料的性能及价格,热源的条件等,来选择合理的施工方法。
2 混凝土冬期施工的工作准备和要求
2.1进入冬季施工前,应预先做好下列准备工作
⑴根据年度计划和施工组织设计,确定冬季施工的工程项目。对于大跨度拱桥、高架桥、隧道洞口附近及零小分散工程,不宜安排在冬季施工;⑵收集工地气象台(站)历年气象资料,设置工地气象观测点,建立观测制度,及时掌握气象变化情况;⑶加强对搅拌站设备的保温检修防护,并在冬季施工前应全部做好;⑷提早准备冬季施工用原材料,尤其要提早备足三个月的砼用砂,以防冬季购砂困难或临时进砂因含水过大而结成冰块,无法使用。冬季用外加剂(早强剂、防冻剂)要及早与生产厂家联系,安排试验,确保冬季施工外加剂的数量和质量;⑸应组织学习冬季施工技术,提前做好防冻剂必试项目试验,完成冬季常用砼配合比的设计,对有关人员进行技术交底或培训。
2.2 混凝土冬期施工的工作要求
⑴尽量白天浇筑砼,夜晚停工;⑵混凝土浇筑完毕后使用不易吸潮的保温材料立即覆盖保温,同时混凝土浇筑完毕后,外露表面及时保温。如压盖两层草帘作保温保湿养护,同时混凝土浇筑前在周围设置1道2米高的彩条布挡风围护,使得表面混凝土上部不过多地受冬季大风天气的影响,在局部形成一个温度、湿度相对稳定的环境;⑶冬期施工应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,水泥标号应不低于425#,最小水泥用量一般不宜少于300kg/m3,水灰比符合《建筑工程冬期施工规范》的要求;⑷拌制砼所用的骨料应清洁,不得含有冰、雪、冻块及其他易裂物质,各种材料的含碱量应根据砼使用部位和所处环境的不同,符合 “预防砼碱骨料反应技术管理规定”和要求;⑸冬施用防冻剂、外加剂要有建委颁发的使用准用证,出厂合格证及产品说明书,并且经过复试和实际考察合格后才能使用;⑹为了保证冬施砼温度,应对水、砂、石通过蒸汽分别加热。优先采用加热水的方法,当加热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不满足热工计算要求时,可提高水温到100°C,但应改变投料顺序,水泥不得与80°C以上的水直接接触。拌制砼时搅拌机投料顺序为先下砂、石、水搅拌后再下水泥搅拌。
3 混凝土冬季施工常用方法
调整配合比方法,蓄热法,外部加热法和抗冻外加剂法是混凝土冬季施工中,常用的4种方法。每种方法都各有利有弊,其适用范围都受一定条件的制约,在实际工程使用中,应根据工地现有条件,采用一种或两种以上施工方法结合作用。
3.1 调整配合比方法
调整配合比方法,主要适用于在0℃左右的混凝土施工。当用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土、且其抗压强度达到设计强度的30%前;或用矿渣硅酸盐水泥配制混凝土、且其抗压强度达到设计强度的40%前,均不得受冻;C15及以下的混凝土,当其抗压强度达到5MPa前,也不得受冻。可见,选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明,应使用早强硅酸盐水泥。此外还应尽量降低水灰比,稍增水泥用量、掺用引气剂和掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度,选择颗粒硬度高和缝隙少的集料,使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
3.2 蓄热法
当室外最低温度高于-15℃时,结构比较厚大的工程,可优先采用蓄热法养护。对原材料(水、砂、石)进行加热,使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后,还储备有相当的热量,以使水泥水化放热较快,并加强对混凝土的保温,以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。
3.3 外部加热法
通过加热混凝土构件周围的空气,将热量传给混凝土,或直接对混凝土加热,使混凝土处于正温条件下能正常硬化。常用方法包括:⑴火炉加热。一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质量。⑵蒸气加热。用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制,加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备,费用较高。且热损失较大,劳动条件亦不理想。
3.4 抗冻外加剂法
对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂,使混凝土在负温下仍处于液相状态,水化作用能继续进行,从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
参考文献
[1] 崔源清,王凤权.混凝土冬季施工技术质量探讨.管理观察,6.
[2] 张兆雄.浅析混凝土冬季施工措施.农业科技与信息,2009,06.
关键词 混凝土;冬季施工
中图分类号 TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0050-01
由于受工程工期制约等因素,许多工程冬季施工在所难免,如何有效控制混凝土冬季施工质量,是保证工程质量的关键之一。本文主要阐述了影响混凝土冬季施工的主要因素、混凝土冬期施工作准备和要求以及混凝土冬季施工的常用方法。
1 影响混凝土冬季施工的主要因素分析
混凝土强度,是由于水泥水化作用的结果,温度是影响水泥水化作用速度的主要的影响因素。温度与水化作用的效果成正比,温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快,温度减低时,参与水泥水化作用的水不断减少,水化作用减慢,强度增长相应较慢,降低到0℃时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相(水)变为固相(水)当存在于混凝土中的水完全变成冰,也就是完全由液相变为固相时,水泥水化作用基本停止,此时强度就不再增长。可见,混凝土的水的形态变化是冬季施工中影响混凝土强度增长的关键因素之一。
一般来讲,混凝土工程施工包括配料、搅拌、运输、浇注与养护等过程,《建筑工程冬期施工规程》中规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工。由于强度增长主要靠水化作用,而当水结冰时,水化作用终止,同时水结冰时,体积会膨胀,促使混凝士结构松散破坏,众多研究者针对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究,结果表明,新浇混凝土在冻结前有一段预养期,可以增加其内部液相,减少固相,加速水泥的水化作用。试验研究还表明,混凝土受冻前预养期愈长,强度损失愈小。
混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护,其强度还会增长,不过增长的幅度大小不一。对于预养期长,获得初期强度较高(如达到R28的35%)的混凝土受冻后,后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短,获得初期强度比较低的混凝土受冻后,后期强度都有不同程度的损失。由此可见,混凝土冻结前,要使其在正常温度下有一段预养期,以加速水泥的水化作用,使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,一般称临界强度,即可达到预期效果。对于临界强度,各国规定取值不等,我国规定为不低于设计标号的30%,也不得低于35千克每平方厘米。
由此可知,在实际工程中,要根据施工时的气温情况,工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况),工期紧迫程度,水泥的品种及价格,早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格,保温材料的性能及价格,热源的条件等,来选择合理的施工方法。
2 混凝土冬期施工的工作准备和要求
2.1进入冬季施工前,应预先做好下列准备工作
⑴根据年度计划和施工组织设计,确定冬季施工的工程项目。对于大跨度拱桥、高架桥、隧道洞口附近及零小分散工程,不宜安排在冬季施工;⑵收集工地气象台(站)历年气象资料,设置工地气象观测点,建立观测制度,及时掌握气象变化情况;⑶加强对搅拌站设备的保温检修防护,并在冬季施工前应全部做好;⑷提早准备冬季施工用原材料,尤其要提早备足三个月的砼用砂,以防冬季购砂困难或临时进砂因含水过大而结成冰块,无法使用。冬季用外加剂(早强剂、防冻剂)要及早与生产厂家联系,安排试验,确保冬季施工外加剂的数量和质量;⑸应组织学习冬季施工技术,提前做好防冻剂必试项目试验,完成冬季常用砼配合比的设计,对有关人员进行技术交底或培训。
2.2 混凝土冬期施工的工作要求
⑴尽量白天浇筑砼,夜晚停工;⑵混凝土浇筑完毕后使用不易吸潮的保温材料立即覆盖保温,同时混凝土浇筑完毕后,外露表面及时保温。如压盖两层草帘作保温保湿养护,同时混凝土浇筑前在周围设置1道2米高的彩条布挡风围护,使得表面混凝土上部不过多地受冬季大风天气的影响,在局部形成一个温度、湿度相对稳定的环境;⑶冬期施工应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,水泥标号应不低于425#,最小水泥用量一般不宜少于300kg/m3,水灰比符合《建筑工程冬期施工规范》的要求;⑷拌制砼所用的骨料应清洁,不得含有冰、雪、冻块及其他易裂物质,各种材料的含碱量应根据砼使用部位和所处环境的不同,符合 “预防砼碱骨料反应技术管理规定”和要求;⑸冬施用防冻剂、外加剂要有建委颁发的使用准用证,出厂合格证及产品说明书,并且经过复试和实际考察合格后才能使用;⑹为了保证冬施砼温度,应对水、砂、石通过蒸汽分别加热。优先采用加热水的方法,当加热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不满足热工计算要求时,可提高水温到100°C,但应改变投料顺序,水泥不得与80°C以上的水直接接触。拌制砼时搅拌机投料顺序为先下砂、石、水搅拌后再下水泥搅拌。
3 混凝土冬季施工常用方法
调整配合比方法,蓄热法,外部加热法和抗冻外加剂法是混凝土冬季施工中,常用的4种方法。每种方法都各有利有弊,其适用范围都受一定条件的制约,在实际工程使用中,应根据工地现有条件,采用一种或两种以上施工方法结合作用。
3.1 调整配合比方法
调整配合比方法,主要适用于在0℃左右的混凝土施工。当用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土、且其抗压强度达到设计强度的30%前;或用矿渣硅酸盐水泥配制混凝土、且其抗压强度达到设计强度的40%前,均不得受冻;C15及以下的混凝土,当其抗压强度达到5MPa前,也不得受冻。可见,选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明,应使用早强硅酸盐水泥。此外还应尽量降低水灰比,稍增水泥用量、掺用引气剂和掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度,选择颗粒硬度高和缝隙少的集料,使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
3.2 蓄热法
当室外最低温度高于-15℃时,结构比较厚大的工程,可优先采用蓄热法养护。对原材料(水、砂、石)进行加热,使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后,还储备有相当的热量,以使水泥水化放热较快,并加强对混凝土的保温,以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。
3.3 外部加热法
通过加热混凝土构件周围的空气,将热量传给混凝土,或直接对混凝土加热,使混凝土处于正温条件下能正常硬化。常用方法包括:⑴火炉加热。一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质量。⑵蒸气加热。用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制,加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备,费用较高。且热损失较大,劳动条件亦不理想。
3.4 抗冻外加剂法
对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂,使混凝土在负温下仍处于液相状态,水化作用能继续进行,从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
参考文献
[1] 崔源清,王凤权.混凝土冬季施工技术质量探讨.管理观察,6.
[2] 张兆雄.浅析混凝土冬季施工措施.农业科技与信息,2009,06.