冬季混凝土施工難度尤其大
北方某工地在施工中把控以下要點(diǎn)
保證了混凝土施工質(zhì)量
值得參考借鑒
· 首先,冬季施工混凝土使用冬施混凝土,根據(jù)需要添加防凍劑、早強(qiáng)劑等適量的外加劑。骨料不得含有冰雪、凍塊。應(yīng)使用強(qiáng)度較高的水泥(42.5及以上),采用較小的水灰比(小于0.55)。
? 混凝土骨料
· 混凝土攪拌用水須加熱,骨料如有必要也須加熱,并有覆蓋保溫措施,并摻加抗凍性能達(dá)到-15℃的防凍劑,保證混凝土出機(jī)溫度不低于10℃。
? 防凍劑
· 盡量安排距離較近的攪拌站供料。運(yùn)輸罐車應(yīng)使用保溫被覆蓋,保證混凝土出罐溫度不低于10℃。泵管應(yīng)使用保溫被纏裹,減少溫度損失,保證混凝土入模溫度不低于5℃。
? 罐車保溫
· 混凝土澆筑盡量安排在一天中氣溫相對(duì)較高的時(shí)間段,快速施工,分層澆注,分層厚度每層不得大于400mm,模板應(yīng)有相應(yīng)的保溫措施。
? 泵管保溫
· 混凝土采用綜合蓄熱法覆蓋保溫養(yǎng)護(hù),禁止灑水養(yǎng)護(hù),保溫材料撤除時(shí),砼表面與大氣溫差不得超過(guò)15℃。
? 混凝土覆蓋保溫
· 及時(shí)測(cè)溫,測(cè)溫項(xiàng)包括混凝土出罐溫度,入模溫度,大氣溫度等。大氣溫度4次/晝夜,砼養(yǎng)護(hù)溫度,4Mpa前12次/晝夜,4Mpa后4次/晝夜。測(cè)溫點(diǎn)位置按規(guī)范要求布設(shè)。
? 測(cè)溫
· 混凝土試塊留置:標(biāo)養(yǎng)28d試塊2組,同條件養(yǎng)護(hù)試塊5組(一組用于測(cè)試臨界強(qiáng)度,一組為結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè),一組用于拆模前強(qiáng)度依據(jù),一組用于檢驗(yàn)冬轉(zhuǎn)常溫養(yǎng)護(hù)28d后的混凝土強(qiáng)度,一組備用)。
? 混凝土試塊
冬季混凝土施工的一般原理
混凝土拌合物澆筑后之所以逐漸凝結(jié)和硬化,直至獲得最終強(qiáng)度,是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外,主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時(shí),水化作用加快,強(qiáng)度增長(zhǎng)液較快;而當(dāng)溫度降低到0℃時(shí),存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰,逐漸由液相(水)變成固相(冰)。這時(shí)參與水泥水化作用的水減少了。因此,水化作用減慢,強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降,當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰,也就是完全液相變?yōu)楣滔鄷r(shí),水泥水化作用基本停止,此時(shí)強(qiáng)度就不在增長(zhǎng)。
水變成冰后,體積約增大9%,同時(shí)產(chǎn)生約2500 kg/平方厘米的膨脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值,使混凝土收到不同程度的破壞(即早起受凍破壞)而降低強(qiáng)度。此外,當(dāng)水變成冰后,還會(huì)在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌,減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力,從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后,又會(huì)在混凝土內(nèi)部形成各種空隙,而降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。
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,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗(yàn)。研究結(jié)果表明,新澆筑混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期,可以增加其內(nèi)部液相,減少固相,加速水泥的水化作用。試驗(yàn)研究還表明,混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長(zhǎng),強(qiáng)度損失愈小。
混凝土化凍后(即處在正常溫度條件下)繼續(xù)養(yǎng)護(hù),其強(qiáng)度還會(huì)增長(zhǎng),不過(guò)增長(zhǎng)的幅度大小不一。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng),獲得初期強(qiáng)度較高(如達(dá)到R28的35%)的混凝土受凍后,后期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失。而對(duì)于安全預(yù)養(yǎng)期短,獲得初期強(qiáng)度比較低的混凝土受凍后,后期強(qiáng)度都有不用程度的隨時(shí)。由此可見(jiàn),混凝土凍結(jié)前,要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期,以加速水泥的水化作用,使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度,一般稱臨界強(qiáng)度,即可達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)于臨界強(qiáng)度,各國(guó)規(guī)定取值不等,我國(guó)規(guī)定為不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的30%,也不得低于35千克每平方厘米。
混凝土凍害的危害:
1)降低混凝土強(qiáng)度
2)造成混凝土裂縫
3)混凝土中鋼筋的銹蝕
4)降低混凝土耐久性能
· 施工前的準(zhǔn)備工作
(1)混凝土澆筑前應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪及垃圾,尤其是新老混凝土交接處(如梁柱交接處),但不得用水沖洗。
(2)澆筑前應(yīng)準(zhǔn)備好混凝土覆蓋用保溫材料,如塑料薄膜、彩條布、棉氈和草簾等,做好相應(yīng)的防凍保溫措施。并采取必要的擋風(fēng)、封閉措施,以提高保溫效果。
(3)不得在凍土層上進(jìn)行混凝土澆筑,澆筑前,必須設(shè)法升溫使凍土消融。混凝土接槎時(shí),應(yīng)預(yù)熱舊槎,澆筑后加強(qiáng)保溫,防止接槎受凍。
(4)如果混凝土的坍落度過(guò)小,不能滿足施工要求時(shí),可在混凝土公司技術(shù)人員的指導(dǎo)下,使用外加劑調(diào)整,嚴(yán)禁用加水的辦法調(diào)整混凝土坍落度。
· 混凝土澆筑
(1)為保證混凝土的澆筑質(zhì)量,防止溫度發(fā)生變化影響質(zhì)量,混凝土運(yùn)至施工單位澆筑地點(diǎn)后應(yīng)盡快澆筑,宜在90min內(nèi)卸料;采用翻斗車運(yùn)輸時(shí),宜在60min內(nèi)卸料。
(2)冬施期間泵車潤(rùn)管水不得放入模板內(nèi);潤(rùn)管用過(guò)的砂漿也不得放入模板內(nèi),更不準(zhǔn)集中澆筑在構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)。
(3)在澆筑過(guò)程中,施工單位應(yīng)隨時(shí)觀察混凝土拌合物的均勻性和稠度變化。當(dāng)澆筑現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度與要求發(fā)生變化時(shí),應(yīng)及時(shí)與混凝土公司聯(lián)系,以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)入澆筑現(xiàn)場(chǎng)的混凝土嚴(yán)禁隨意加水,更應(yīng)杜絕邊加水邊泵送澆筑的行為發(fā)生。
(4)當(dāng)樓板、梁、墻、柱一起澆筑時(shí),先澆筑墻柱、混凝土沉實(shí)后,再澆筑梁和樓板。澆筑墻、柱等較高構(gòu)件時(shí),一次澆筑高度以混凝土不離析為準(zhǔn),一般每層不超過(guò)500mm,搗平后再澆筑上層,澆筑時(shí)更注意振搗到位,使混凝土充滿試模,不在顯著下沉,無(wú)明顯氣泡排出。
(5)分層澆注厚大的整體式結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r,已澆注層的混凝土溫度在未被上一層混凝土覆蓋前不應(yīng)低于2℃。采用加熱養(yǎng)護(hù)時(shí),養(yǎng)護(hù)前的溫度不得低于2℃。
(6)混凝土的入模溫度不得低于5℃,澆注后,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)易凍部位,必須加強(qiáng)保溫以防凍害。
· 適時(shí)合理的抹壓
(1)冬期混凝土初凝時(shí)間一般為8~12小時(shí),終凝為12~16小時(shí)。因此應(yīng)適當(dāng)把握好抹面時(shí)機(jī),并在初凝前(用手輕按表面可留下指痕)進(jìn)行二次抹面,可以減少表面裂縫。混凝土墻、柱等邊模的拆模時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng),以避免表面發(fā)生脫皮等影響外觀質(zhì)量。
(2)混凝土初凝前用刮尺趕平,用木抹子第一次抹面,初凝后到終凝前用鐵抹子碾壓表面數(shù)遍,將表面不均勻、不規(guī)則裂縫閉合,最后用收光抹子第二次抹面,閉合收水裂縫,隨后立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜,使混凝土內(nèi)蒸發(fā)的游離水積在混凝土表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù),在薄膜上再蓋草簾子。
· 混凝土的養(yǎng)護(hù)
(1)混凝土經(jīng)過(guò)相關(guān)施工工藝處理后,應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料薄膜并加蓋草簾、棉氈等保溫養(yǎng)護(hù),以保證混凝土初凝前不受凍。根據(jù)施工工程部位及氣溫情況,可參照以下方法進(jìn)行覆蓋:當(dāng)氣溫在0℃~5℃時(shí),蓋一層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;當(dāng)氣溫在-5℃~0℃時(shí),蓋兩層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;當(dāng)氣溫在-10℃~-5℃時(shí),蓋三層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;當(dāng)氣溫低于-10℃時(shí),蓋四層棉氈或草簾和一層塑料薄膜,低于-15℃時(shí)應(yīng)采用加溫和其他材料(如巖棉、苯板等)進(jìn)行保溫,其保溫層厚度,材質(zhì)應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。
(2)養(yǎng)護(hù)初期,派專人負(fù)責(zé)測(cè)溫并詳細(xì)記錄整個(gè)養(yǎng)護(hù)期的溫度變化,每晝夜最少四次測(cè)量混凝土和環(huán)境溫度以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施補(bǔ)救。
(3)在模板外部保溫時(shí),除基礎(chǔ)可隨澆筑隨保溫外,其它結(jié)構(gòu)須在設(shè)置保溫材料后方可澆筑混凝土。鋼模表面可先掛草簾、麻袋等保溫材料并扎牢然后再澆筑混凝土。
(4)混凝土終凝后應(yīng)立即進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù),按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天,若早期養(yǎng)護(hù)不到位,其28天強(qiáng)度將受很大影響。
(5)拆模后的混凝土也應(yīng)及時(shí)覆蓋保溫材料,以防混凝土表面溫度驟降而產(chǎn)生裂縫。
· 模板牢固,適時(shí)加荷、拆模
(1)拆模時(shí)混凝土必須達(dá)到規(guī)定的拆模強(qiáng)度,過(guò)早拆模、承重會(huì)導(dǎo)致混凝土表面撕裂產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。在混凝土未達(dá)到1.2MPa前,不準(zhǔn)在幼齡混凝土上面踩踏、支模和加荷。不要過(guò)早在樓板上進(jìn)行施工作業(yè)或堆放重物,以減少或避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮變形裂縫。
(2)混凝土拆模時(shí)要注意拆模式時(shí)間及順序,特別對(duì)于梁、墻板等結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間,拆模后應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(3)模板和保溫層,應(yīng)在混凝土冷卻到5℃后方可拆除。未冷卻的混凝土有較高的脆性,所以結(jié)構(gòu)在冷卻前不得遭受沖擊或動(dòng)力荷載的作用。當(dāng)混凝土與外界溫差大于20℃時(shí),拆模后的混凝土表面,應(yīng)臨時(shí)覆蓋,使其緩慢冷卻。
(4)根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度決定拆模時(shí)間。
冬季混凝土施工方法
1、冬季混凝土施工方法選擇
從上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,主要解決三個(gè)問(wèn)題:
1)如何確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期;
2)如何防止混凝土早期凍害;
3)如何保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求
實(shí)際工程中,要根據(jù)施工時(shí)的氣溫情況,工程結(jié)構(gòu)狀況(工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況),工期緊迫程度,水泥的品種及價(jià)格,早強(qiáng)劑、減水劑、抗凍劑的性能及價(jià)格,保溫材料的性能及價(jià)格,熱源的條件等,來(lái)選擇合理的施工方法。一般來(lái)說(shuō),對(duì)于同一個(gè)工程,可以有若干個(gè)不同的冬季施工方案。一個(gè)理想的方案,應(yīng)當(dāng)用最短的工期、最低的施工費(fèi)用,來(lái)獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量,也就是工期、費(fèi)用、質(zhì)量最佳化。目前基本上采用以下4中方法。
2、冬季混凝土施工方法種類
1)調(diào)整配合比方法
主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法:①選擇適當(dāng)品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)使用早強(qiáng)硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且在早期放出強(qiáng)度最高,一般3天抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅酸鹽水泥的7天強(qiáng)度,效果較明顯。②盡量降低水灰比,稍增水泥用量,從而增加水化熱量,縮短達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間。③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下,加入引氣劑后生成的氣泡,相應(yīng)增加了水泥漿的體積,提高拌合物的流動(dòng)性,改善其粘聚性及保水性,緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力,提高混凝土的抗凍性。④摻加早強(qiáng)外加劑,縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間,提高早期強(qiáng)度。應(yīng)用較普通的有硫酸鈉(摻用水泥用量的2%)和MSF符合早強(qiáng)試水劑(摻水泥用量的5%)。⑤選擇顆粒硬度和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相同。
2)蓄熱法
主要用于氣溫-10℃左右,結(jié)構(gòu)比較厚大的工程。做法是:對(duì)原材料(水、砂、石)進(jìn)行加熱,使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆灌以后,還儲(chǔ)備相當(dāng)?shù)臒崃浚允顾嗨艧彷^快,并加強(qiáng)對(duì)混凝土的保溫,以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡(jiǎn)單,施工費(fèi)用不多,但要注意內(nèi)部保溫,避免角部與外露表面受凍,且要延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)臨期。
3)抗凍外加劑
在-10℃以上的氣溫中,對(duì)混凝土拌合物摻加一種鞥呢降低水的冰點(diǎn)的化學(xué)劑,使混凝土在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài),水化作用能繼續(xù)進(jìn)行,從而使混凝土強(qiáng)度繼續(xù)增長(zhǎng)。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉符合抗凍劑。
4)外部加熱法
主要用于氣溫-10℃以下,而構(gòu)件并不厚大的工程。通過(guò)加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣,將熱量傳給混凝土,或直接對(duì)混凝土加熱,使混凝土處于正溫條件下正常硬化。
①火爐加熱,一般在較小的工地使用,方法簡(jiǎn)單,但室內(nèi)溫度不高,比較干燥,且放出的二氧化碳會(huì)使新澆混凝土表面碳化,影響質(zhì)量。
②蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制,加熱溫度均勻。但因其需要專門的鍋爐設(shè)備,費(fèi)用較高。且熱損失較大,勞動(dòng)條件亦不理想。
③電加熱。將鋼筋作為電極,或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面,便電能為熱能,以提高混凝土的溫度。次方法簡(jiǎn)單方便,熱損失較少,易控制,不足之處是電能消耗大。
④紅外線加熱,以高溫電加熱或氣體紅外線發(fā)生器,對(duì)混凝土進(jìn)行密封輻射加熱。
冬季混凝土施工技術(shù)措施
1、冬季施工混凝土組成材料的要求
骨料:骨料中不得有冰塊、雪團(tuán)和有機(jī)物,應(yīng)清潔、級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬;
水:采用可飲用的自來(lái)水;
外加劑:選用防凍劑,防凍劑的作用機(jī)理是在規(guī)定的負(fù)溫下顯著降低混凝土的液相冰點(diǎn),使混凝土在液態(tài)不結(jié)冰,保證水泥的水化作用,在一定的時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期的強(qiáng)度,防凍劑應(yīng)通過(guò)技術(shù)鑒定,符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)掌握其性能;
水泥:顯著活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥。
2、冬季混凝土攪拌及運(yùn)輸?shù)囊?br />
混凝土的攪拌:
混凝土攪拌選用加熱水的方法,80℃以上的熱水不得與水泥直接接觸,先將熱水與骨料拌合而后摻入水泥攪拌混凝土,以避免水泥假凝,混凝土攪拌的時(shí)間不得少于3分鐘。另外,必要時(shí)對(duì)攪拌機(jī)周圍進(jìn)行防護(hù)并通暖保溫。
混凝土的養(yǎng)護(hù):
混凝土澆筑完成后馬上用塑料布覆蓋保持水份,同時(shí)在塑料布外側(cè)覆蓋保溫被進(jìn)行保溫,保溫被的覆蓋應(yīng)整齊、嚴(yán)密,使混凝土溫度不至于下降過(guò)快,避免混凝土凍害的發(fā)生。適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)的時(shí)間,以不少于15天為宜。
加做兩組混凝土同條件試塊放在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中,以便隨時(shí)得到同條件下混凝土的抗壓強(qiáng)度。
3、冬季混凝土測(cè)溫的要求
混凝土的測(cè)溫工作:
在混凝土中埋設(shè)導(dǎo)線設(shè)專人進(jìn)行測(cè)溫,包括大氣溫度、混凝土的出罐、入模溫度、混凝土內(nèi)部溫度,如有異常及時(shí)采取措施。