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摘要: 由于北方施工工期短的特点,以呼伦贝尔实际气候状况为背景,给出几条在呼伦贝尔地区混凝土初冬季施工技术措施,为控制混凝土初冬季施工质量提供一些建设性的意见。
关键词: 混凝土;初冬季施工
中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0320112-01
0 引言
因为工期或者其他原因,初冬季施工在实际工程中是比较普遍的,长时间的持续负低温,大的温差、降雪和反复的冻融,经常造成建筑施工的质量事故。呼伦贝尔属于季风气候区及大陆气候区。呼伦贝尔四季分明,冬季时间最长,夏季次之,春秋过渡季节最短。因此针对呼伦贝尔地区总结初冬季施工技术对加快呼伦贝尔经济建设有一定的意义。
1 冬季施工冻害原理
混凝土从加水搅拌化学反应的基本过程:
2(3CaO·SiO2)+6H2O→3 CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
2(2CaO·SiO2)+4H2O→3 CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
3CaO·Al2O3+10H2O+CaSO4·2H2O→3 CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O
3CaO·Al2O3+12 H2O +Ca(OH)2→4 CaO·Al2O3·12H2O
4CaO·Al2O3·Fe2O3+10 H2O+2Ca(OH)2→6 CaO·Al2O3·Fe2O3·12H2O
2 混凝土的硬化動力学曲线
混凝土的强度,靠水泥与水进行水化作用后硬化时产生。混凝土的强度增长取决于养护温度的高低。温度高,强度增长快:温度低,强度增长慢。混凝土受冻主要分早期受冻和后期受冻两部分,而对于施工过程而言,早期受冻为主要冻害。
由化学反应方程可知,混凝土强度的增长取决于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。因此,混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化。特别是气温降至混凝土冰点温度(新浇混凝土冰点温度为-0.3℃～-1.5℃)以下时,混凝土中游离水开始冻结,气温降至-4℃时,水化水开始冻结,水化作用停止,冻结后的水体积膨胀,其体积增加约8%～9%,同时水泥的水化作用也停止进行,在混凝土内部形成冻胀应力,将使未上强度的混凝土内部产生微裂缝,破坏了钢筋的握裹力,导致结构强度和耐久性降低。在恢复常温养护以后,水泥浆体中的孔隙率将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,特别是混凝土后期强度,将损失50%之多。
3 呼伦贝尔地区混凝土初冬季施工措施
混凝土初冬季施工措施可以主要从以下几个方面控制。
3.1 初冬季混凝土原料控制。初冬季施工中配制混凝土用的水泥强度等级不应低于42.5级,水泥用量不应少于300kg/m3;拌制混凝土所采用的骨料应洁净,不得混有冰雪、冻块及其它宜冻裂物质。混凝土拌制采取加热水法,水箱四壁用120mm砖砌体砌筑围护以提高水温,混凝土施工时间每隔半小时测量一次水温、混凝土入模温度及环境温度,并做好温度记录。模板中的冰雪冻块在混凝土浇筑之前一定要将其熔化并将水放掉;严格控制混凝土的水灰比,水灰比不应大于0.6。
3.2 初冬季混凝土保温控制。混凝土原材料的加热:根据JGJ104-97建筑工程冬季施工规程,为了保证冬季混凝土的拌制温度,原材料加热应优先采用加热水的方法,当热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不能满足热工计算时,可提高水温到100℃,但水泥不得与80℃以上的水直接接触。
冬季混凝土的运输过程是热量容易散失的过程,同时也是比较容易控制的过程,通常我们可以采取减少运输时间和距离,采用大容量运输工具,增加入车温度,同时要保证混凝土入模温度不低于5℃。
对加热养护的现浇混凝土结构,在施工缝和模板连接部位,应能够抵抗因加热养护而产生的温度应力。
分层浇筑厚大整体式结构混凝土时,已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃。
3.3 冬季混凝土养护控制。养护控制一般分为不加热养护和加热养护两种,呼伦贝尔大部分初冬季施工采用不加热养护,对于特殊和重要工程也可以考虑加热养护。
当外界气温不很低时,结构尺寸较厚大,混凝土浇筑前可提高混凝土拌合物的初始温度。加之水泥初期水化时利用水泥的水化热,使混凝土在入模后有一定的温度,加上模板外面用保温材料进行保温蓄热,不需再养护期间额外加热,即可使混凝土在短期内,或混凝土内温度降低到0℃以前即可获得必要的允许受冻临界强度的施工方法。
工程中常用的是蓄热法,蓄热法是在混凝土块的外表面用适当的保温材料予以保温,使混凝土温度缓慢冷却降低,在受冻之前混凝土达动要求的强度。蓄热法的热量来源是混凝土组成材料的加热热量和水泥水化产生的热量。蓄热法是混凝上冬季施工中最简单、最经济的养护方法,它无需另外添加加热设备。
蓄热法在施工中应符合以下规定:① 蓄热方法应根据环境条件,经过计算在能确保结构物不受冻害的条件下采用。② 应采取加速混凝土硬化和降低混凝土冻结温度的措施。③ 混凝土应采用较小的水灰比。④ 对容易冷却的部位,应特别加强保温。⑤ 不应往混凝土和覆盖物上洒水。
3.4 冬季混凝土外加剂控制。混凝土冬季施工拌合料中掺加防冻剂,使混凝土能在负温下硬化,并在规定的时间内达到足够的强度,使混凝土最终达到与常温养护相同的质量水平,这也是混凝土冬季施工方法的一种。就是用化学材料做防冻剂配制的水溶液在负温下硬化的混凝土。根据防冻剂能够降低混凝土中水分的结冰温度,从而可以使混凝土中的水泥与拌合水在一定的负温下能起水化反应,保证混凝土硬化。防冻剂是外别剂的一种,由减水组分、引气组分、防冻组分,有时还掺有早强组分等组成。
掺防冻剂混凝土搅拌时,应符合下列规定:① 严格控制防冻剂的掺量;② 严格控制水灰比,由骨料带入的水及防冻剂溶液中的水,应从拌合水中扣除;③ 搅拌前,应用热水或蒸汽冲洗搅拌机,搅拌时间应比常温延长50%;④ 掺防冻剂混凝土拌合物的出机温度,呼伦贝尔地区不得低于10℃。入模温度,呼伦贝尔地区不得低于5℃。
4 结语
本文以呼伦贝尔实际气候状况为背景,给出了几条在呼伦贝尔地区混凝土初冬季施工技术措施,为控制混凝土呼伦贝尔地区初冬季施工质量提供一些建设性的意见。
参考文献:
[1]李卓凡,浅析混凝土冬季施工原理及措施[J].山西建筑,2008,(15).
[2]王亮、余宗明,清华科技大厦冬期施工混凝土早期强度分析[J].北京建筑工程学院学报,2005,(01).
[3]李海峰、董志杨、王占君,浅谈大体积混凝土冬期施工的质量问题[J].低温建筑技术,2000,(02).
关键词: 混凝土;初冬季施工
中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0320112-01
0 引言
因为工期或者其他原因,初冬季施工在实际工程中是比较普遍的,长时间的持续负低温,大的温差、降雪和反复的冻融,经常造成建筑施工的质量事故。呼伦贝尔属于季风气候区及大陆气候区。呼伦贝尔四季分明,冬季时间最长,夏季次之,春秋过渡季节最短。因此针对呼伦贝尔地区总结初冬季施工技术对加快呼伦贝尔经济建设有一定的意义。
1 冬季施工冻害原理
混凝土从加水搅拌化学反应的基本过程:
2(3CaO·SiO2)+6H2O→3 CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
2(2CaO·SiO2)+4H2O→3 CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
3CaO·Al2O3+10H2O+CaSO4·2H2O→3 CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O
3CaO·Al2O3+12 H2O +Ca(OH)2→4 CaO·Al2O3·12H2O
4CaO·Al2O3·Fe2O3+10 H2O+2Ca(OH)2→6 CaO·Al2O3·Fe2O3·12H2O
2 混凝土的硬化動力学曲线
混凝土的强度,靠水泥与水进行水化作用后硬化时产生。混凝土的强度增长取决于养护温度的高低。温度高,强度增长快:温度低,强度增长慢。混凝土受冻主要分早期受冻和后期受冻两部分,而对于施工过程而言,早期受冻为主要冻害。
由化学反应方程可知,混凝土强度的增长取决于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。因此,混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化。特别是气温降至混凝土冰点温度(新浇混凝土冰点温度为-0.3℃～-1.5℃)以下时,混凝土中游离水开始冻结,气温降至-4℃时,水化水开始冻结,水化作用停止,冻结后的水体积膨胀,其体积增加约8%～9%,同时水泥的水化作用也停止进行,在混凝土内部形成冻胀应力,将使未上强度的混凝土内部产生微裂缝,破坏了钢筋的握裹力,导致结构强度和耐久性降低。在恢复常温养护以后,水泥浆体中的孔隙率将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,特别是混凝土后期强度,将损失50%之多。
3 呼伦贝尔地区混凝土初冬季施工措施
混凝土初冬季施工措施可以主要从以下几个方面控制。
3.1 初冬季混凝土原料控制。初冬季施工中配制混凝土用的水泥强度等级不应低于42.5级,水泥用量不应少于300kg/m3;拌制混凝土所采用的骨料应洁净,不得混有冰雪、冻块及其它宜冻裂物质。混凝土拌制采取加热水法,水箱四壁用120mm砖砌体砌筑围护以提高水温,混凝土施工时间每隔半小时测量一次水温、混凝土入模温度及环境温度,并做好温度记录。模板中的冰雪冻块在混凝土浇筑之前一定要将其熔化并将水放掉;严格控制混凝土的水灰比,水灰比不应大于0.6。
3.2 初冬季混凝土保温控制。混凝土原材料的加热:根据JGJ104-97建筑工程冬季施工规程,为了保证冬季混凝土的拌制温度,原材料加热应优先采用加热水的方法,当热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不能满足热工计算时,可提高水温到100℃,但水泥不得与80℃以上的水直接接触。
冬季混凝土的运输过程是热量容易散失的过程,同时也是比较容易控制的过程,通常我们可以采取减少运输时间和距离,采用大容量运输工具,增加入车温度,同时要保证混凝土入模温度不低于5℃。
对加热养护的现浇混凝土结构,在施工缝和模板连接部位,应能够抵抗因加热养护而产生的温度应力。
分层浇筑厚大整体式结构混凝土时,已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃。
3.3 冬季混凝土养护控制。养护控制一般分为不加热养护和加热养护两种,呼伦贝尔大部分初冬季施工采用不加热养护,对于特殊和重要工程也可以考虑加热养护。
当外界气温不很低时,结构尺寸较厚大,混凝土浇筑前可提高混凝土拌合物的初始温度。加之水泥初期水化时利用水泥的水化热,使混凝土在入模后有一定的温度,加上模板外面用保温材料进行保温蓄热,不需再养护期间额外加热,即可使混凝土在短期内,或混凝土内温度降低到0℃以前即可获得必要的允许受冻临界强度的施工方法。
工程中常用的是蓄热法,蓄热法是在混凝土块的外表面用适当的保温材料予以保温,使混凝土温度缓慢冷却降低,在受冻之前混凝土达动要求的强度。蓄热法的热量来源是混凝土组成材料的加热热量和水泥水化产生的热量。蓄热法是混凝上冬季施工中最简单、最经济的养护方法,它无需另外添加加热设备。
蓄热法在施工中应符合以下规定:① 蓄热方法应根据环境条件,经过计算在能确保结构物不受冻害的条件下采用。② 应采取加速混凝土硬化和降低混凝土冻结温度的措施。③ 混凝土应采用较小的水灰比。④ 对容易冷却的部位,应特别加强保温。⑤ 不应往混凝土和覆盖物上洒水。
3.4 冬季混凝土外加剂控制。混凝土冬季施工拌合料中掺加防冻剂,使混凝土能在负温下硬化,并在规定的时间内达到足够的强度,使混凝土最终达到与常温养护相同的质量水平,这也是混凝土冬季施工方法的一种。就是用化学材料做防冻剂配制的水溶液在负温下硬化的混凝土。根据防冻剂能够降低混凝土中水分的结冰温度,从而可以使混凝土中的水泥与拌合水在一定的负温下能起水化反应,保证混凝土硬化。防冻剂是外别剂的一种,由减水组分、引气组分、防冻组分,有时还掺有早强组分等组成。
掺防冻剂混凝土搅拌时,应符合下列规定:① 严格控制防冻剂的掺量;② 严格控制水灰比,由骨料带入的水及防冻剂溶液中的水,应从拌合水中扣除;③ 搅拌前,应用热水或蒸汽冲洗搅拌机,搅拌时间应比常温延长50%;④ 掺防冻剂混凝土拌合物的出机温度,呼伦贝尔地区不得低于10℃。入模温度,呼伦贝尔地区不得低于5℃。
4 结语
本文以呼伦贝尔实际气候状况为背景,给出了几条在呼伦贝尔地区混凝土初冬季施工技术措施,为控制混凝土呼伦贝尔地区初冬季施工质量提供一些建设性的意见。
参考文献:
[1]李卓凡,浅析混凝土冬季施工原理及措施[J].山西建筑,2008,(15).
[2]王亮、余宗明,清华科技大厦冬期施工混凝土早期强度分析[J].北京建筑工程学院学报,2005,(01).
[3]李海峰、董志杨、王占君,浅谈大体积混凝土冬期施工的质量问题[J].低温建筑技术,2000,(02).