文档介绍：混凝土冬季施工
质量保证部
冬期施工的定义
我国现行《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—87)规定:当室外日平均气温连续5d稳定低于5°C即进入冬期施工;当室外日平均气温连续高于5°C时解除冬期施工。
长龙山地区有较长的寒冷季节,由于受到工期的制约,这些地区混凝土的冬季施工是必不可少的。从多年的施工实践及研究的结果认识到,当环境温度降至 5℃再不回升连续 5天以上时就只要采取适当的施工方法,避免新施工的混凝土早期受冻。使施工后的外露混凝土与冬季气温保持较小的温差,就会使工程取得和其它季节一样的效果。
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,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。
水变成冰后,体积约增大9%,同时产生约2500千克每平方厘米的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏(即旱期受冻破坏)而降低强度。此外,当水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌,减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力,从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后,又会在混凝土内部形成各种各样的空隙,而降低混凝土的密实性及耐久性。 由此可见,在冬季混凝土施工中,水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者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。
混凝土冬季施工方法及措施
在冬季混凝土施工中,主要解决三个问题:
一是如何确定混凝土最短的养护龄期,
二是如何防止混凝土早期冻害,
三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。
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。一般来说,对于同一个工程,可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案,应当用最短的工期、最低的施工费用,来获得最优良的工程质量,也就是工期、费用、质量最佳化。目前,基本上采用以下4种方法。
一、调整配合比方法
主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法:
①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。该水泥水化热较大,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。
②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。
③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。
④掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠(掺用水泥用量的2%)和MSF复合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。⑤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。
二、蓄热法
主要适用于气温≥-15℃且结构较厚大的现浇混凝土工程对原材料砂石和水进行加热使混凝土在搅拌、运输和浇筑完成后就还储备有相当的热量以使水化放热加快并加强对混凝土的保温以保持在温度降至 0℃以前具有一定的抗冻能力。
使用蓄热法应是结构体积厚大外露面积越小通过表面散热损失也会少蓄有热量则较多。因此要注意内部少量降温且应注意保护外露及角边以防受冻。此法工艺简单费用又少而可以有足够的养护期限。