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混凝土冬季施工原理与方法,一、基本要求 1建筑工程冬期施工规程(JGJ104-97)规范规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5即进入冬期施工。混凝土工程的冬期施工,要从施工期间的气温情况、工程特点和施工条件出发,在保证质量、加快进度、节约能源、降低成本的前提下,选择适宜的冬期施工措施。 2混凝土冬季施工的一般原理 混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化,直至获得最终强度,是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外,主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快;而当温度降低到0时,这时参与水泥水化作用的水减少了,因此,水化作用减慢,强度增长相应较慢。温度继续下降,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。而降低混凝土的密实性及耐久性。,3在恢复正温养护以后,会使水泥浆体中的孔隙率比正常凝结的混凝土显著增加,从而使混凝土的各项物理力学性能全面下降。如抗压强度约损失50,抗渗等级降低为零,混凝土与钢筋的粘结力也有大幅度的降低。在冬期施工中必须防止混凝土在硬化初期遭受冻害,并尽早获得强度。 4混凝土的温度降至0前,其抗压强度不得低于抗冻临界强度。抗冻临界强度规定如下: 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土,为设计的混凝土强度标准值的30%; 矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土,为设计的混凝土强度标准值的40,但C10及C10以下的混凝土,不得低于5.0N/mm2。 如施工需要提高混凝土强度等级时,应按提高后的强度等级确定。 5冬期施工的混凝土,为了缩短养护时间,一般应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,用蒸汽直接养护混凝土时,应选用矿渣硅酸盐水泥。水泥的强度等级不宜低于42.5,每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg,水灰比不应大于0.60并加入早强剂。,5为了减少冻害,应将配合比中的用水量降低至最低限度。办法是:控制坍落度,加入减水剂,优先选用高效减水剂。 6为了防止钢筋锈蚀,在钢筋混凝土中,氯盐掺量不得超过水泥重量1%。掺氯盐的混凝土必须振捣密实,且不宜采用蒸汽养护。 在下列情况下,不得在钢筋混凝土中掺用氯盐: (1)在高湿度空气环境中使用的结构(排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房和经常处于空气相对湿度大于80的房间以及有顶盖的钢筋混凝土蓄水池等); (2)处于水位升降部位的结构; (3)露天结构或经常受水淋的结构; (4)有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构,以及有外露钢筋预埋件而无防护措施的结构; (5)与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构; (6)使用过程中经常处于环境温度为60以上的结构; (7)使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构; (8)薄壁结构、中或重级工作制吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础等结构; (9)电解车间和直接靠近直流电源的结构; (10)直接靠近高压电源(发电站、变电所)的结构; (11)预应力混凝土结构。 素混凝土中氯盐掺量不得大于水泥重量的3%。,7掺有尿素的混凝土,在自然干燥过程中,会在表面析出白色结晶物,影响美观。因此不能用于整体现浇的剪力墙结构或楼盖结构。 8整体浇筑的结构,采用蒸汽加热养护时,混凝土的升温和降温速度,不得超过表1-1的规定。 混凝土的升温降温速度 表1-1,9用蒸汽直接加热养护混凝土时,当采用普通硅酸盐水泥时,混凝土的温度不超过80,当采用矿渣硅酸盐水泥时,可提高到85。电热养护混凝土的温度,应符合表1-2的规定。 电热养护混凝土的最高允许温度() 表1-2,二、混凝土的拌制,1.混凝土原材料加热应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。水、骨料加热的温度一般不得超过表2-1的规定。若达到规定温度后仍不能满足要求时,水的加热温度可提高到100,但水泥不得与80以上热水直接接触。投料时应先投入骨料和水,最后才投入水泥。 拌合水及骨料最高温度 表2-1,4.拌制掺外加剂的混凝土时,如外加剂为粉剂,可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体,使用时应先配制成规定浓度溶液,然后根据使用要求,用规定浓度溶液再配制成施工溶液。各溶液要分别置于有明显标志的容器内,不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。 5.严格控制混凝土水灰比,由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。 6.拌制掺有外加剂的混凝土时,搅拌时间应取常温搅拌时间的1.5倍。 7.混凝土拌合物的出机温度不宜低于10,入模温度不得低于5。,三、混凝土的运输和浇筑,1冬期施工运输混凝土拌合物,应使热量损失尽量减少,可采取下列措施: (1)正确选择放置搅拌机的地点,尽量缩短运距,选择最佳的运输路线; (2)正确选择运输容器的形式、大小和保温材料; (3)尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作。 2.混凝土在浇筑前,应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢,装运拌合物的容器应有保温措施。 3.冬期不得在强冻胀性地基土上浇筑混凝土,在弱冻胀性地基土上浇筑时,基土应进行保温,以免遭冻。,4.用人工加热养护的整体式结构,其浇筑防止产生较大的温度应力。如混凝土的加热温度超过40时,可采取以下措施: (1)支承在已浇筑完毕的厚大结构上的梁,应用钢板制成的垫板将梁与厚大结构隔开,使梁在加热和冷却时可以自由伸缩; (2)如梁不能按(1)所述方法进行浇筑,而在设计中又未考虑到附加温度应力时,则梁的混凝土浇筑与加热应分段进行,段之间的间隔长度不应小于1/8梁的跨度,也不得小于0.7m。间断处应在已浇筑的混凝土冷却至15以下时,才可用混凝土填实并加热养护; (3)与支座不做刚性连接的连接梁,应在长度不超过20m的段落上同时加热; (4)多跨刚架的连续横梁,如刚架支柱的高度与横梁截面高度之比小于15时,应按(2)所规定的方法浇筑和加热混凝土。当刚架的跨度8m时,应每隔两个跨度留出间断处;当刚架的跨度8m时,应每隔一个跨度留出间断处; (5)与小跨度的大型横梁相连的高柱,应按同一高度进行混凝土的浇筑和加热;否则在柱子之间的横梁上留出间断处; (6)互相平行又彼此间以刚性连接的梁(在同一柱上又与柱刚性连接的两根吊车梁),应同时进行加热; (7)浇筑和加热肋形楼板时,应按(2)和(4)规定进行,在纵向和横向两个方向留在间断处,梁与板应同时进行浇筑和加热养护。,5.浇筑基础大体积混凝土时,施工前要对地基进行保温以防止冻胀。新拌混凝土的入模温度以712为宜。混凝土内部温度与表面温度之差不得超过20。必要时应做保温覆盖。 6.浇筑装配式结构接头的混凝土(或砂浆),应先将结合处的表面加热到正温。浇筑后的接头混凝土(或砂浆)在温度不超过45的条件下,应养护至设计要求强度,当设计无要求时,其强度不得低于设计的混凝土强度标准值的75。 7.预应力混凝土构件在进行孔道和立缝的灌浆前,浇灌部位的混凝土须经预热,并宜采用热的水泥浆、砂浆或混凝土,浇灌后在正温下养护到强度不低于15N/mm2。,四、混凝土养护方法,1工艺特点 将混凝土的组成材料进行加热然后搅拌,在经过运输、振捣后仍具有一定温度,浇筑后的混凝土周围用保温材料严密覆盖。利用这种预加的热量和水泥的水化热量,使混凝土缓慢冷却,并在冷却过程中逐渐硬化,当混凝土温度降至0时可达到抗冻临界强度或预期的强度要求。 蓄热法具有经济、简便、节能等优点,混凝土在较低温度下硬化,其最终强度损失小,耐久性较高,可获得较优质量的制品。但用蓄热法施工,强度增长较慢,因此宜选用强度等级较高、水化热较大的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或快硬硅酸盐水泥。同时选用导热系数小、价廉耐用的保温材料。保温层敷设后要注意防潮和防止透风,对于构件的边棱、端部和凸角要特别加强保温,新浇混凝土与已硬化混凝土连接处,为避免热量的传导损失,必要时应采取局部加热措施。,2适用范围 当结构表面系数较小或气温不太低时,应优先采用蓄热法施工。 蓄热法的适用范围大致如表4-1所示。 蓄热法适用范围 表4-1,3施工注意事项 (1)混凝土浇筑后要在裸露的混凝土表面先用塑料薄膜等防水材料覆盖,然后铺设保温材料。对于端部其厚度要增大到面部的23倍。 (2)混凝土浇筑后应有一套严格的测温制度,如发现混凝土温度下降过快或遇寒流袭击,应立即采取补加保温层或人工加热措施。 (3)采用组合钢模板时,宜采用整装整拆方案,并确保模板保温效果和减少材料消耗。为了便于脱模,可在混凝土强度达到1N/mm2后,使侧模板轻轻脱离混凝土再合上继续养护到拆模。,(二)、暖棚法养护,1工艺特点 在建筑物或构件周围搭起大棚,通过人工加热使棚内空气保持正温,混凝土的浇筑与养护均在棚内进行。本法的优点是:施工操作与常温无异,劳动条件较好,工作效率较高。同时混凝土质量有可靠保证,不易发生冻害。缺点是:暖棚搭设需大量材料和人工,供热需大量能源,费用较高。由于棚内温度较低(通常不超过10),所以混凝土强度增长较慢。 2适用范围 暖棚法适用于混凝土工程较为集中的区域,尤某适用于混凝土量较多的地下工程。当日平均气温低于-10时,暖棚法不易奏效。,2019/8/5,15,可编辑,3暖棚构造 暖棚通常以脚手材料(钢管或木杆)为骨架,用塑料薄膜或帆布围护。白天不需要人工照明,吸收太阳能后还能提高棚内温度。 加热用的能源一般为煤或焦炭,也可使用以电、燃气、煤油或蒸汽为能源的热风机或散热器。 4施工注意事项 (1)暖棚出入口应设专人管理,以防封闭不严造成棚内温度下降或混凝土局部受冻。 (2)棚内各点温度均不得低于5。 (3)注意棚内湿度,经常观察混凝土是否有失水现象。若失水时,要及时采取增湿措施或在混凝土表面洒水养护。 (4)将烟或燃烧气排出棚外,注意防火防毒。,(三)、电热法养护,1电热毯加热法 用电热毯作为加热元件,适用于以钢模板浇筑的构件。电热毯由四层玻璃纤维布中间夹以电阻丝制成。制作时先将0.6mm铁铬铝合金电阻丝在适当直径的石棉绳上缠绕成螺旋状,按蛇形线路铺设在玻璃纤维布上,电阻丝之间的档距要均匀,转角处避免死弯,经缝合固定。电热毯的尺寸约为300mm400mm,电压60V,功率每块75W,通电后表面温度可达110,但应按规范规定控制。 在钢模板的区格内卡入电热毯后,再覆盖岩棉板作为保温材料,外侧用108胶粘贴水泥袋纸两层挡风。 对大模板现浇墙体加热时,由于墙体的顶部、底部以及与外墙相连处散热较多,这些部位的电热毯应双面密布,中间部位可以较疏或两面交错铺设。 在混凝土浇筑前先通电将模板预热,浇筑过程中留出测温孔,浇筑后定期测温并做记录,养护过程中根据混凝土温度变化可继续送电。,用这种工艺来加热混凝土,温度比较均匀,控制方便,缺点是需要制作专用模板,增加了模板的投资。 (2)适用范围 适用于以钢模板浇筑的混凝土墙体、梁、柱和接头。 (3)作用原理 在工业和日常生活中所用交流电的频率为50Hz,通称工频。根据电磁感应原理,一根有交变电流通过的导体穿过导磁率较高的铁管时,在管壁上产生交变闭路磁场。,(4)施工方法 1)在大模板现浇墙体上的应用 从两侧加热。涡流管横向焊在大模板上,中心距离在底部及顶部为150200mm,中部为400mm。为了使混凝土受热均匀,在两侧模板上的涡流管可互相错开,见图4-1。,2)在梁、柱结构上的应用 梁、柱结构可根据结构厚度和热工计算,采用两面、三面或四面加热,如图4-2和图4-3。,3)在梁柱接头上的应用 将涡流管直接埋在混凝土中,待混凝土浇筑后即通电加热,达到要求强度后停止送电并将导线抽出,涡流管留在混凝土中不再拆除。埋入混凝土中的涡流管总长度,根据混凝土量按60kW/m3功率计算。节点外围必须保温养护。如图4-4。,冬期施工混凝土应注意的问题,1确定结构工程冬施原则 以提高混凝土自身抗冻性能为主,负温条件下加强养护,保证混凝土早期强度在负温条件下能够继续增长;同时在采用综合蓄热法或暖棚法前提下,做好保温覆盖和防风遮挡工作。提出科学合理的施工配合比,采取有效的措施,使混凝土在低于防冻剂规定温度前超过受冻临界强度等级。 2作好冬期施工前的准备工作 2.1在工程即将进入冬期施工前,要提前做好技术准备工作和材料准备工作,把不利的因素消除在萌芽状态,要提前收集当地冬期的气象资料,了解当地的气温变化、持续时间、最低温度以及最大风、雪等资料,还要了解施工过程中未来一周的天气变化,只有这样才能作到防患于未然。,2.2作好冬期施工技术文件的编制工作。在工程进入冬期施工前,要提前编制好冬期施工方案,作为冬期施工的技术指导性文件。施工方案或技术措施包括以下主要内容:施工材料的进场计划;热源、设备计划和部署;冬期施工人员培训计划;工程质量的控制要点;冬期安全生产的要点;施工工序及进度安排;各分项工程的施工方法和施工技术措施。 2.3作好人员培训和技术交底工作。 2.3.1冬期施工由于在负温下进行作业,不了解或不熟悉冬期施工规律,极易造成工程质量事故,为保证工程质量,冬期施工前必须进行人员培训,培训内 容为: 要学习国家和地方有关冬期施工规范、标准、规定,如建筑工程冬期施工规程(JGJ104-97)规范等文件; 学习有关冬期施工的基本理论知识及施工方法。,2.3.2进行技术交底的目的是防止施工操作人员违反冬期施工规律,造成操作不当,人为的造成质量事故。施工前技术交底的重点是:原材料的使用方法,原材料的加热或保护,原材料的测温或成品的测温,成品的保护或养护工作 2.4作好原材料的检验复试及材料的配合比。在冬期施工中各种原材料需要进行复试的必须进行复试,以防不合格的材料使用在工程中,另外。在冬期混凝土施工中经常要使用一些外加剂,随着气温的不断变化用量不一,如果不复试,直接用于工程,将有可能给工程带来严重后果,要消除引起工程质量隐患的因素,对工程中使用的原材料进行重新复试是必要的。要做好冬施配合比,例如:气温在-50C、-100C、-150C情况下的混凝土施工配合比,在不同的负温下使用不同的冬施配合比。,3冬施消

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