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淺談冬季混凝土施工的防護(hù)措施

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2010-11-19  來(lái)源:中國(guó)混凝土網(wǎng)  作者:中國(guó)混凝土網(wǎng)轉(zhuǎn)載
核心提示:淺談冬季混凝土施工的防護(hù)措施
  北方廣大地區(qū)有較長(zhǎng)的寒冷季節(jié),這些地區(qū)混凝土的冬季施工是必不可少的。從多年的施工實(shí)踐及研究的結(jié)果認(rèn)識(shí)到,當(dāng)環(huán)境溫度降至 5℃再不回升連續(xù) 5天以上時(shí),只要采取適當(dāng)?shù)氖┕し椒?,避免新施工的混凝土不要早期受凍。使施工后的外露混凝土降?℃以下,就會(huì)使工程有其它季節(jié)一樣好的效果。 

  1  冬季混凝土施工受凍問(wèn)題分析 

  1.1 溫度與砼強(qiáng)度的關(guān)系 

  混凝土搗拌澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和有高的溫度,是由本身水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土組合材料和配合比有關(guān)外,主要是隨著溫度的高低而變化。當(dāng)溫度升高時(shí),水化作用加快,強(qiáng)度增長(zhǎng)也快;而當(dāng)溫度降至 0℃時(shí),存在于混凝土中的游離水有一部分開(kāi)始結(jié)冰,逐漸由液相變?yōu)楣滔?,這時(shí)水泥水化作用基本停止,強(qiáng)度也不再上升。溫度繼續(xù)下降,當(dāng)混凝土中的水全部結(jié)成冰,由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí),體積膨脹約9%,同時(shí)產(chǎn)生大約 20kN/m 的側(cè)壓力。這個(gè)應(yīng)力值一般大于混凝土澆筑后內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值,致使混凝土受到程度不同的早期破壞而降低強(qiáng)度。此外當(dāng)水結(jié)成冰后會(huì)在骨料和鋼筋表面產(chǎn)生顆粒較大的冰凌,這種冰凌會(huì)減弱水泥漿與骨料同鋼筋的粘結(jié)力,也會(huì)影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)氣溫回升冰融化后又會(huì)在混凝土內(nèi)部留下眾多的空隙和孔洞,降低混凝土的密實(shí)性和耐久性。 

  1.2 砼應(yīng)預(yù)防早期凍害 

  由此可見(jiàn)在冬季混凝土施工中,水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于水在混凝土中的形態(tài)的一些資料可以看出,新澆灌的混凝土立刻凍結(jié)時(shí),有80%以上的水變成冰,液相不足20%,水化反應(yīng)極其微弱了;當(dāng)混凝土經(jīng)過(guò) 24h的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后再凍結(jié),只有 60% 的水變成冰;當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的50% 以上時(shí),即使溫度降至-40℃以下,而含水量也維持在 60% 以下,還有 40% 的水未轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵饔靡材芾^續(xù)進(jìn)行。可以得出這樣一個(gè)結(jié)論:混凝土在澆灌后有一段養(yǎng)護(hù)期,對(duì)加速水化作用極為重要,因而應(yīng)預(yù)防早期凍害。當(dāng)混凝土在受凍前只有1h的養(yǎng)護(hù)期,強(qiáng)度損失會(huì)超過(guò)50%;在受凍前得到6h的養(yǎng)護(hù)期,強(qiáng)度損失不超過(guò)20。 

  混凝土在正溫氣候條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù),其強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度是不相同的。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng)初期強(qiáng)度達(dá)到 R28的 28% ~35%  的混凝土受凍后,后期強(qiáng)度基本不受影響;而塒于預(yù)養(yǎng)期較短,強(qiáng)度達(dá)到R28的 15% ~17% 時(shí)的混凝土受凍后,后期強(qiáng)度會(huì)受到一定影響,只能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 85% ~90% 。 

  只要混凝土在正溫下養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間,使混凝土有一段水化時(shí)間,就不怕凍害的影響。混凝土不致受凍害的最低臨界強(qiáng)度國(guó)內(nèi)外有許多研究成果,我國(guó)的鋼筋混凝土施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-92)第 7.1.2條明確規(guī)定:硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥的構(gòu)件為設(shè)計(jì)的 30%,礦渣硅酸鹽水泥為設(shè)計(jì)的 40%,但 C8 級(jí)及 C8 級(jí)以下的混凝土不得低于 50kgf/cm2??梢?jiàn)受凍臨界強(qiáng)度與水泥品種和后期增長(zhǎng)有一定關(guān)系。 

  2 混凝土冬季施工方法及措施 

  2.1 根據(jù)實(shí)際情況確定合適的施工方法 

  從以上淺析認(rèn)識(shí)到,在冬季混凝土施上中,一般要解決和處理好以下幾個(gè)問(wèn)題:一是如何確定混凝上最短最佳的養(yǎng)護(hù)齡期;二是如何防止混凝土早期受凍;三是如何使凍后混凝土的后期強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)的需要。在實(shí)際施工中,在根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫變化、工程結(jié)構(gòu)部位和數(shù)量、工期要求期限、水泥品種、外加劑、保溫材料性能和現(xiàn)場(chǎng)條件、供熱來(lái)源等情況,采取合適的施工方法和組織措施。一般情況下,同樣一個(gè)工程可以有多種方法和措施來(lái)保證工期和質(zhì)量,但最佳方案必須滿足工期短、造價(jià)低且質(zhì)量有保證。

  只要混凝土在正溫下養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間,使混凝土有一段水化時(shí)間,就不怕凍害的影響?;炷敛恢率軆龊Φ淖畹团R界強(qiáng)度國(guó)內(nèi)外有許多研究成果,我國(guó)的鋼筋混凝土施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-92)第 7.1.2條明確規(guī)定:硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥的構(gòu)件為設(shè)計(jì)的 30%,礦渣硅酸鹽水泥為設(shè)計(jì)的 40%,但 C8 級(jí)及 C8 級(jí)以下的混凝土不得低于 50kgf/cm2??梢?jiàn)受凍臨界強(qiáng)度與水泥品種和后期增長(zhǎng)有一定關(guān)系。 

  2 混凝土冬季施工方法及措施 

  2.1 根據(jù)實(shí)際情況確定合適的施工方法 

  從以上淺析認(rèn)識(shí)到,在冬季混凝土施上中,一般要解決和處理好以下幾個(gè)問(wèn)題:一是如何確定混凝上最短最佳的養(yǎng)護(hù)齡期;二是如何防止混凝土早期受凍;三是如何使凍后混凝土的后期強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)的需要。在實(shí)際施工中,在根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫變化、工程結(jié)構(gòu)部位和數(shù)量、工期要求期限、水泥品種、外加劑、保溫材料性能和現(xiàn)場(chǎng)條件、供熱來(lái)源等情況,采取合適的施工方法和組織措施。一般情況下,同樣一個(gè)工程可以有多種方法和措施來(lái)保證工期和質(zhì)量,但最佳方案必須滿足工期短、造價(jià)低且質(zhì)量有保證。

  2.2 目前條件下冬季施工采取的施工措施 

  2.2.1 調(diào)整最佳配合比 

  在氣溫 0℃左右時(shí)施工,應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥,其硅酸三鈣含量不低于 50%,細(xì)度達(dá)到4900/cm2細(xì)目篩余量< 15%  的水泥。這種水泥水化熱反應(yīng)早,使早期強(qiáng)度提高快,一般三天的強(qiáng)度大約等于普通硅酸鹽水泥 7天的強(qiáng)度,效果較明顯;盡量降低水灰比,實(shí)際上是減少游離水,增加 水泥用量,增加幅度在50kgf/m3左右較合適,從而增加水化熱量,減短齡期使強(qiáng)度增長(zhǎng)快;摻入早強(qiáng)劑和減水劑,提高早期強(qiáng)度,但摻量必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定,計(jì)量以水泥重為依據(jù),一般不超過(guò)水泥用量的 5%,少摻既無(wú)效果又浪費(fèi),多摻量反而會(huì)降低強(qiáng)度,另外增加含氣量?;炷林屑尤?% ~6% 的含氣含量,可以截?cái)酀B水通道,使孔隙互相封閉形成連貫毛細(xì)孔,從而提高混凝土內(nèi)密實(shí)性和耐久性。 

  2.2.2 采用蓄熱法 

  主要適用于氣溫≥-15℃且結(jié)構(gòu)較厚大的現(xiàn)澆混凝土工程對(duì)原材料砂石和水進(jìn)行加熱,使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆筑完成后.還儲(chǔ)備有相當(dāng)?shù)臒崃?,以使水化放熱加快,并加?qiáng)對(duì)混凝土的保溫,以保持在溫度降至 0℃以前具有一定的抗凍能力。使用蓄熱法應(yīng)是結(jié)構(gòu)體積厚大,外露面積越小,通過(guò)表面散熱損失也會(huì)少,蓄有熱量則較多。因此要注意內(nèi)部少量降溫,且應(yīng)注意保護(hù)外露及角邊以防受凍。此法工藝簡(jiǎn)單,費(fèi)用又少而可以有足夠的養(yǎng)護(hù)期限。 

  2.2.3 外加熱法 

  適用于氣溫在-15℃ 以下環(huán)境施工,而構(gòu)件并不厚大的工程。通過(guò)加熱施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)目諝?,保持混凝土的環(huán)境溫度,或者直接對(duì)構(gòu)件加熱,使混凝土處在正溫下正常硬化。使用熱源有火爐、蒸氣、暖棚、電及紅外線等工藝。

  火爐加熱在較小的工地上應(yīng)用。方法簡(jiǎn)單但室溫不會(huì)很高且較干燥,特別是爐子里明火和聚集煙放出的二氧化碳會(huì)使新澆混凝土表面易碳化,影響表面光潔,是一種較原始的方法。 

  蒸氣加熱是采用蒸氣的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)混凝土。此法比較簡(jiǎn)單且易控制使得溫度均勻,廣泛應(yīng)用在大型預(yù)制構(gòu)件廠,一般小型工地施工不易辦到。但需要專(zhuān)門(mén)鍋爐設(shè)備和場(chǎng)地。熱損失大,費(fèi)用高,工作環(huán)境也差。 

  暖棚法即在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)工棚,使構(gòu)件或基礎(chǔ)在棚內(nèi)正常溫度下施工。費(fèi)用較高,因需建棚和加溫,常用于一些重點(diǎn)項(xiàng)目。 

  電加熱法是將鋼筋作為電極,戲?qū)㈦姛崞髻N在混凝上表面,使電能變?yōu)闊崮埽蕴岣呋炷翜囟?。這種方法簡(jiǎn)單方便,熱損失較少也容易控制。當(dāng)構(gòu)件較遠(yuǎn)時(shí).電加熱比蒸氣加熱要方便靈活,但耗電量大費(fèi)用高。 

  2.2.4 防凍法 

  目前生產(chǎn)的防凍劑可應(yīng)用在-10℃及其以下氣溫中施工。它是采用降低冰點(diǎn),使混凝上中的水在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài),使水化作用能繼續(xù)進(jìn)行,從而改善孔結(jié)構(gòu),達(dá)到強(qiáng)度增長(zhǎng)不受影響的目的。防凍法分為早強(qiáng)、負(fù)溫防凍和結(jié)構(gòu)法等,常用防凍劑是亞硝酸鈉,它不但可以降低冰點(diǎn),而且是極好的防銹劑,費(fèi)用低,大小工地皆可使用。 

  2.2.5 綜合法 

  是同時(shí)采用任意的兩種以上保溫及防凍措施進(jìn)行施工。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型等特點(diǎn),施工隊(duì)伍素哽和當(dāng)?shù)啬茉礌顩r來(lái)確定方案,有以蓄熱為主輔以早期防凍的蓄熱綜合法,有以加熱為主輔以防凍,也有以防凍為主輔以蓄熱等。 

  3 結(jié)束語(yǔ) 

  上述幾種冬季施工措施都有一定的不足之處,其適用范圍都受一定條件環(huán)境的制約,因此要 據(jù)具體情況具體分析采取不問(wèn)的冬季施工措施,保證冬季施工質(zhì)量而不浪費(fèi) 20% ~40%的施工季節(jié),使砼工程量有所提高,質(zhì)量事故有所下降。
 
 
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