混凝土冬季施工问题

混凝土冬季施工问题一、问题来源受工期制约，混凝土冬季施工不可避免。国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，当环境温度降到4℃时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期浸冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得较好的施工效果。哈大线地处东北，进入10月下旬气温较低，由于工期紧任务重，在温度0~-5℃时，仍要采取措施进行施工，以保证工程进度。二、冬季施工的一般原理混凝土拌和物凝结和硬化获得强度是水泥水化作用的结果。而水泥水化作用随温度的高低而变化的。当温度升高水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到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）。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。三、混凝土的冻害新浇混凝土在养护初期遭受冻结，当气温恢复到正温后，即使正温养护至一定龄期，也不能达到其设计强度，这就是混凝土的早期冻害。混凝土的早期冻害是由于混凝土内部的水结冰所致。混凝土受冻临界强度：混凝土允许受冻而不致使其各项性能遭到损害的最低强度称为混凝土受冻临界强度。四、国内外混凝土冬季施工方法国内外解决混凝土冬季施工问题采取的主要技术途径：采取温控措施保证混凝土浇筑温度和养护温度；采用早强型外加剂加快水泥早期水化；五、解决冬季混凝土施工的温控措施混凝土出搅拌机前的温度控制为提高混凝土出机口温度，采取措施提高混凝土中各种原材料温度，加热水拌和。①骨料和砂的堆存和加热经加工的砂和骨料分级堆存，根据气温条件，对地笼廊道进行加温，提高骨料上拌和楼的温度。②加热水拌和拌和时加热水，提高混凝土出拌和机口温度的目的。根据实践经验，每方混凝土中掺入总水含量60％的热水（热水温度在50～60℃之间）拌和，可提高混凝土温度达到15℃左右。③加早强剂加早强剂可以加快混凝土硬化速度，同时提高混凝土的早期强度，利用混凝土硬化过程中水化热达到蓄热保温的目的。混凝土的搅拌应在搭设的暖棚内进行，应优先采用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。水的比热大，是砂石骨料的5倍左右，所以冬期施工拌制混凝土应优先采用加热水的方法。加热水时，应考虑加热的最高温度，以免水泥直接接触过热的水而产生“假凝”现象。水泥假凝:指水泥颗粒遇到温度较高的热水时，颗粒表面很快形成薄而硬的壳，阻止水泥与水的水化作用的进行，使水泥水化不充分，新拌混凝土拌和物的和易性下降，导致混凝土强度下降。混凝土拌和物及组成材料的加热最高允许温度按表1采用。表1拌合水及骨料的最高温度项目水泥强度等级拌合水(°C)骨料(°C)1强度等级小于52.5MPa8060普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥2强度等级等于和大于52.5MPa6040普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥混凝土运输过程中的温度控制为防止加温混凝土在运输过程中散热过快，主要从运输车辆、运输路况及施工组织方面采取措施。①运输车辆保温混凝土运输搅拌车罐周身包裹泡沫塑料保温被。②确保运输路况保持运输路线畅通，无堵塞，缩短运输距离。③合理组织施工合理调配运输车辆，缩短运输时间，尽量减少转运次数，降低混凝土运输、泵送过程中的温度损失，有效保证混凝土料入仓浇筑温度。混凝土的运输混凝土的运输时间和距离应保证混凝土不离析，不丧失塑性，尽量减少混凝土在运输过程中的热量损失，缩短运输路线，减少装卸和转运次数；使用大容积的运输工具，并经常清理，保持干净；运输的容器四周必须加保温套和保温盖，尽量缩短装卸操作时间。混凝土浇筑过程中的温度控制①提高仓内温度搭设保温棚，棚四周和顶面用油布和棉被覆盖，棚顶架设操作平台和通道。在保温棚内放热源保证浇筑仓内气温达到正温以上。②模板外侧隔温在浇筑前要将所有外侧模板进行保温处理。③浇筑中覆盖混凝土面在混凝土收仓面上密封一层塑料薄膜，薄膜上盖一层保温被，以减少新浇混凝土热气的散失。④把握浇筑时间日平均气温在-10℃以下，停止浇筑混凝土，瞬时气温低于-10℃，错开低温时段浇筑混凝土。混凝土浇筑后的温度控制①混凝土浇筑后的2～3天内，保温棚不拆除，各种加温设备不撤离，模板外侧的保温被继续覆盖，保持浇筑的混凝土仓内仍然正温。②拆模时间一般安排在白天进行。为防止拆模时浇筑块的温度与外界温差大，采用将模板预先撬缝10～15cm，适当改变混凝土边界环境，即加速降温，又不使混凝土内外温差过大。③拆模后表面先用塑料薄膜封闭，再用5cm厚双层高发泡聚乙烯泡沫塑料覆盖，每隔2m用木条将保温材料压贴固定在混凝土墙面上，将混凝土表面包成密不透风的保温层。六、混凝土冬期施工方法的选择蓄热保温法的原理及适用范围蓄热保温法：将混凝土的原材料(水、砂、石)预先加热，经过搅拌、运输、浇筑成型后的混凝土仍能保持一定的正温度，以适当材料覆盖保温，防止热量散失过快，充分利用水泥的水化热，使混凝土在正温度条件下增长强度。冬季施工的热工计算混凝土拌和物的温度式中T0－－－混凝土拌和物的温度，°Cmw、mce、msa、mg－－－水、水泥、砂、石的用量，kg;Tw、Tce、Tsa、Tg、－－－水、水泥、砂、石的温度，°Cwsa、wg－－－砂、石的含水率，%；c1－－－水的比热容，kJ/(kg·K)；c2－－－水的溶解热，KJ/kg;当骨料温度＞0°C时，c1＝4.2kJ/(kg·K)，c2＝0KJ/kg;当骨料温度≤0°C时，c1＝2.1kJ/(kg·K)，c2＝335KJ/kg。混凝土拌和物的出机温度T1＝T0－0.16（T0－Ti）式中T0－－－混凝土拌和物的温度，°C；T1－－－混凝土拌和物的出机温度，°C；Ti－－－搅拌机棚内温度，°C。混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度式中T2－－－混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度，°C；tt－－－混凝土自运输至浇筑成型完成的时间，h；n——混凝土转运次数；Ta－－－运输时的环境温度，°C；a－－－温度损失系数，h-1；考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度T3－－－考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度°C；cccfcs－－－混凝土、模板材料、钢筋的比热容，kJ/(kg·K)；mc－－－每立方米混凝土的质量，kg；mfms－－－与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋的质量，kg；TfTs－－－模板、钢筋的温度(未预热者可采用当时环境温度)°C。综合蓄热法综合蓄热法：在蓄热保温法基础上，在配制混凝土时采用快硬早强水泥，或掺用早强外加剂；在养护混凝土时采用早期短时加热，或采用棚罩加强围护保温，以延长正温养护期，加快混凝土强度的增长。综合蓄热法可分为低蓄热养护和高蓄热养护两种方式。低蓄热养护：主要以使用早强水泥或掺低温早强剂、防冻剂为主，使混凝土缓慢冷却至冰点前达到允许受冻临界前强度。高蓄热养护;除掺用外加剂外，还以采用短时加热为主，使混凝土在养护期内达到要求的受荷强度。混凝土的配合比调整使用早强水泥，水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3天抗压强度大约相当于普通硅水泥7天的强度，效果较明显。尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。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。使用早强型外加剂选择早强型外加剂的具体要求是：A.外加剂对钢筋无锈蚀作用；B.对混凝土锈蚀无影响；C.早期强度高，后期强度无损失。混凝土冬季施工常用的外加剂有：早强剂：能加速水泥硬化速度，提高早期强度，且对后期强度无显著影响。防冻剂：在一定负温条件显著降低混凝土中液相冰点使游离态水不冻结，保证混凝土不遭受冻害；在一定时间内使混凝土获得预期强度的外加剂称为防冻剂。减水剂:在不影响混凝土和易性条件下，具有减水增强特性的外加剂。可以降低用水量，减小水灰比。引气剂:经搅拌能引入大量分布均匀的微小气泡，改善混凝土的和易性；在混凝土硬化后，仍能保持微小气泡，改善混凝土的和易性、抗冻性和耐久性。阻锈剂:可以减缓或阻止混凝土中钢筋及金属预埋件锈蚀作用的外加剂。七、解决冬季施工问题小结为确保冬季施工质量，必须抓住保温这个关键环节，施工前须进行必要的热工计算，施工过程中要以测得的温度和拆模后混凝土表面质量以及强度增长为信息来检验调整施工方案。采用了暖棚法保温方案