混凝土冬季施工质量控制

时间:2016/11/02 | 作者: | 分类:技术储备 | 浏览:95 ℃ | 发表评论
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我国许多地方有较长的寒冷季节。随着建筑工程的快速发展,由于受工期制约,许多工程的混凝土冬季施工时不可避免的。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5℃以下时,只要采用适当的施工方法,避免新浇筑混凝土早期受冻,使外露混凝土与冬季外界气温保持较小的温差,也会取得像在天暖施工时的效果

一、冬季混凝土工程施工的一般原理

混凝土拌合物浇筑后之所以逐渐凝结和硬化,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,强度增长液较快;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)变成固相(冰)。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,也就是完全液相变为固相时,水泥水化作用基本停止,此时强度就不在增长。

水变成冰后,体积约增大9%,同时产生约2500 Kg/平方厘米的膨胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土收到不同程度的破坏(即早起受冻破坏)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,新浇筑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,后期强度都有不用程度的随时。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,我国规定为不得低于设计标号的30%,也不得低于35千克每平方厘米。

混凝土冻害的危害:

  1. 降低混凝土强度
  2. 造成混凝土裂缝
  3. 混凝土中钢筋的锈蚀
  4. 降低混凝土耐久性能

防止混凝土冻害的一般原则:

  1. 减少用水量
  2. 提高早期的强度
  3. 减低水的冰点、
  4. “缓冲”冰对混凝土内部结构的压力
  5. 降低混凝土体积变化

混凝土防冻剂的作用机理:

1.防冻剂中减水成分:减少混凝土搅拌用水,提高混凝土强度;减水混凝土拌合物中自由水的含量,减低受冻害的几率。

2.防冻剂中早强成分:使混凝土早期强度提高,在水结冰前使混凝土超过临界强度,降低冰对混凝土强度的影响。

3.防冻剂中引气成分:均匀、稳定而封闭的微小气泡,减轻水到冰的过程引起的体积变化对混凝土造成的压力和体积变化。

防冻剂有限使用温度的规定:

  1. 防冻剂的有效作用温度
  2. 防冻剂对混凝土结构的实际“有效作用温度”
  3. 对防冻剂适用温度的规定

混凝土防冻剂的作用:

  1. 防冻剂迅速提高早期强度。
  2. 防冻剂不能根本改变混凝土在低温强度增长的规律。
  3. 防冻剂掺量对混凝土强度的影响

二、冬季混凝土施工方法

1、冬季混凝土施工方法选择

从上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,主要解决三个问题:

1)如何确定混凝土最短的养护龄期;

2)如何防止混凝土早期冻害

3)如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求

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、减水剂、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中方法。

2、冬季混凝土施工方法种类

1)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酸盐水泥的7天强度,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,提高拌合物的流动性,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。应用较普通的有硫酸钠(掺用水泥用量的2%)和MSF符合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。⑤选择颗粒硬度和缝隙少的集料,使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相同。

2)蓄热法

主要用于气温-10℃左右,结构比较厚大的工程。做法是:对原材料(水、砂、石)进行加热,使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后,还储备相当的热量,以使水泥水化放热较快,并加强对混凝土的保温,以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单,施工费用不多,但要注意内部保温,避免角部与外露表面受冻,且要延长养护临期。

3)抗冻外加剂

在-10℃以上的气温中,对混凝土拌合物掺加一种鞥呢降低水的冰点的化学剂,使混凝土在负温下仍处于液相状态,水化作用能继续进行,从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠符合抗冻剂。

4)外部加热法

主要用于气温-10℃以下,而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气,将热量传给混凝土,或直接对混凝土加热,使混凝土处于正温条件下正常硬化。①火炉加热,一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质量。②蒸汽加热。用蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制,加热温度均匀。但因其需要专门的锅炉设备,费用较高。且热损失较大,劳动条件亦不理想。③电加热。将钢筋作为电极,或将电热器贴在混凝土表面,便电能为热能,以提高混凝土的温度。次方法简单方便,热损失较少,易控制,不足之处是电能消耗大。④红外线加热,以高温电加热或气体红外线发生器,对混凝土进行密封辐射加热。

三、冬季混凝土施工技术措施

1、冬季施工混凝土组成材料的要求

骨料:骨料中不得有冰块、雪团和有机物,应清洁、级配良好、质地坚硬;

水:采用可饮用的自来水;

外加剂:选用防冻剂,防冻剂的作用机理是在规定的负温下显著降低混凝土的液相冰点,使混凝土在液态不结冰,保证水泥的水化作用,在一定的时间内获得预期的强度,防冻剂应通过技术鉴定,符合质量标准,并经实验室试验掌握其性能;

水泥:显著活性高、水化热大的普通硅酸盐水泥。

2、冬季混凝土搅拌及运输的要求

混凝土的搅拌:

混凝土搅拌选用加热水的方法,80℃以上的热水不得与水泥直接接触,先将热水与骨料拌合而后掺入水泥搅拌混凝土,以避免水泥假凝,混凝土搅拌的时间不得少于3分钟。另外,必要时对搅拌机周围进行防护并通暖保温。

混凝土的养护:

混凝土浇筑完成后马上用塑料布覆盖保持水份,同时在塑料布外侧覆盖保温被进行保温,保温被的覆盖应整齐、严密,使混凝土温度不至于下降过快,避免混凝土冻害的发生。适当延长混凝土养护的时间,以不少于15天为宜。

加做两组混凝土同条件试块放在现场环境中,以便随时得到同条件下混凝土的抗压强度。

3、冬季混凝土测温的要求

混凝土的测温工作:

在混凝土中埋设导线设专人进行测温,包括大气温度、混凝土的出罐、入模温度、混凝土内部温度,如有异常及时采取措施。

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