冬季低温下混凝土的施工.docx

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冬季低温下混凝土的施工

冬季低温下混凝土的施工

　　当室外日平均气温连续5天低于5℃或最低气温连续5天稳定在-3℃以下时的混凝土施工称为冬季施工。

　　我国许多地方有较长的寒冷季节，由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。

国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，混凝土受冻害损伤可以分为两种情况:

1）剥落脱皮是由于冻融引起的混凝土表面材料的损伤;2）内部损伤是表面没有可见效应而在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变（如动弹性模量降低）。

至于新拌混凝土受冻害损伤后则会导致混凝土冻胀破坏。

对于常年负温期为130d左右的地区，防治混凝土受冻害损伤在冬季施工中具有重大意义。

当混凝土工程进入冬季施工时，只要采用适当的施工方法，避免新浇筑混凝土早期浸冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得象在天暖施工时的效果。

　　混凝土冬季施工的一般原理

     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。

一方面，如果当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；另一方面，当温度继续下降，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），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2.5MPa的冰胀应力，这个力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，这样就可以使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度。

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。

　　混凝土化冻后（即处在正常温度下）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。

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，一般称为临界强度，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3.5MPa。

　　冬季混凝土的施工方法

　　一、调整配合比方法

     冬季混凝土施工的调整配合比方法，主要是针对在0℃左右温度下混凝土施工的。

在施工过程中，主要要做到以下几点：

　　1.　要选择适当品种的水泥。

选择适当的水泥品种是提高混凝土抗冻的重要手段。

根据笔者施工经验，应使用早强硅酸盐水泥。

因此，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，效果比较明显。

　　2.　合理降低水灰比。

要根据施工工程的实际情况，合理降低水灰比，合理增加水泥用量，从而增加水化热量，从而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，为了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，我们可以加入引气剂后生成的气泡，相应地增加水泥浆的体积。

　　二、蓄热法

     冬季混凝土施工如果温度是在-10℃左右的情况下，而且如果结构比较厚大的工程中，最好是选择蓄热法进行施工。

但是，在施工过程中，我们要重点做好以下几方面工作：

　　1.　对原材料进行加热。

在施工过程中，要适当对原材料（水，砂，石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以达到加快水泥水化放热的速度。

　　2.　加强保温。

在施工过程中，要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，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。

在冬季混凝土施工中，蓄热法施工要求工艺比较简单，容易操作，而且成本也比较低，是比较理想的冬季混凝土施工方法。

　　三、外部加热法

     外部加热法主要是适用于气温-10℃以上，而构件并不厚大的工程。

外部加热法是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能正常硬化。

在施工过程中，外部加热法主要有以下几种：

1.　火炉加热。

如果是在比较小的工地，可以选择火炉加热。

但是我们要注意，虽然火炉加热操作比较简单，但是往往不能很大程度提高温度，而且比较干燥，同时放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，这在一定程度上会对工程的质量造成影响。

　　2.　蒸汽加热。

此种加热方法也是比较容易控制，并且加热的温度是比较均匀的，可以使每部位的温度基本保持均衡，使混凝土在湿热条件下硬化。

但是此种方法也有缺点，成本比较高，需专门的锅炉设备。

且热量损失较大。

　　3.　电加热。

在施工过程中，可以将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，通过这样使电能转变为热能，以达到提高混凝土的温度。

虽然这种方法操作起来也比较简单，但是在电能紧张的情况下，很容易消耗电能，而且在施工操作过程中危险性比较大。

除了以上三种加热方面，还可以采用红外线加热法，以高温电力口热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。

　　四、抗冻外加剂法

      抗冻外加剂法主要是运用在-10℃以上温度环境下混凝土施工的，主要是对混凝土拌和物掺加有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂，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。

　　冬季混凝土的施工技术

　　一、冬季混凝土工程的基本要求

　　1　混凝土工程的冬季施工，要从施工期间的气温情况、工程特点和施工条件出发，在保证质量、加快进度、节约能源、降低成本的前提下，选择适宜的冬季施工措施。

　　2　新浇筑的混凝土如果遭冻，其各项物理力学性能全面下降，如抗压强度约损失50%，抗渗等级降低为零，混凝土与钢筋的粘结力也有大幅度的降低等，因此遭受过冻害的混凝土不仅力学强度降低，而且耐久性能严重劣化。

　　3　冬季施工的混凝土，为了缩短养护时间，一般应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不宜低于32.5Mpa，每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg，水灰比不应大于0.6，并应加人早强剂。

　　4　为了减少冻害，应配合比中的用水量降低至最低限度。

办法是:

控制坍落度，加入减水剂，优先选用高效减水剂。

　　5　为了防止钢筋锈蚀，在钢筋混凝土中，氯盐掺量不得超过水泥重量的1%（按无水状态计算）。

掺氯盐的混凝土必须振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。

　　6　模板和保温层，应在混凝土冷却到5℃后方可拆除。

当混凝土与外界温差大于20℃时，拆模后的混凝土表面，应临时覆盖，使其缓慢冷却。

未完全冷却的混凝土有较高的脆性，所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用。

　　7　整体浇筑的结构，混凝土的升温和降温，不得超过下表的规定。

混凝土的升温、降温速度

表面系数

升温速度（℃/h）

降温速度（℃/h）

≥6

15

10

＜6

10

5

　　注:

①表面系数系指结构冷却的表面积（㎡）与结构全部体积（m3）的比值；②厚大体积的混凝土，应根据实际情况确定。

　　8　冬季施工期间，施工单位应与气象部门保持密切联系，随时掌握天气预报和寒潮、大风等情况，以便及时采取防护措施。

　　二、冬季混凝土的拌制

　　1　混凝土原材料加热应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。

　　2　骨料必须清洁，不得含有冰雪和冻块，以及易冻裂的物质。

在掺有含钾、钠离子的外加剂时，不得使用活性骨料。

水和骨料可根据工地具体情况选择加热方法，但骨料不得在钢板上灼炒。

水泥应储存在暖棚内，不得直接加热。

　　3　拌制掺外加剂的混凝土时，如外加剂为粉剂，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。

如外加剂为液体，使用时应先配制成规定浓度溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配制成施工溶液。

各溶液要分别置于有明显标志的容器内，不得混淆。

每班使用的外加剂溶液应一次配成。

　　4　严格控制混凝土水灰比，由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。

拌制掺有外加剂的混凝土时，搅拌时间应取常温搅拌时间的1.5倍。

　　5　混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。

　　三、混凝土的运输和浇筑

　　1　混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，装运拌合物的容器应有保温措施。

　　2　冬季施工运输混凝土拌合物，应使热量损失尽量减少，可采取如下措施:

a、正确选择放置搅拌机的地点，尽量缩短运距，选择最佳的运输路线；b、.尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作；c、正确选择运输容器的形式、大小和保温材料。

　　3　冬季不得在强冻胀性地基上浇筑混凝土，在弱冻胀性地基土上浇筑时，基土应进行保温，以免遭冻。

　　4　与支座不做刚性连接的连接梁，应在长度不超过20m的段落上同时加热。

多跨刚架的连接横梁，如刚架支柱的高度与横梁截面高度之比小于15时，则宜采取以下方法：

梁的混凝土浇筑与加热应分段进行，段之间的间隔长度不应小于1/8梁的跨度，也不得小于0.7m。

间断处应在已浇筑的混凝土冷却至15℃以下时，才可用混凝土填实并加热养护。

　　5　分层浇筑厚大的整体式结构时，已浇筑层的混凝土温度，在未被上一层混凝土覆盖前，不应低于计算规定温度，也不得低于2℃。

　　6　预应力混凝土构件在进行孔道和立缝的灌浆前，浇灌部位的混凝土须经预热，并宜采用热的水泥浆、砂浆或混凝土，浇灌后在正温下养护到强度不低于15MPa。

　　四、混凝土的养护

　　1　冬季浇筑的混凝土，由正温转入负温养护前，混凝土的抗压强度不应低于设计强度的40%，对于C10以下的混凝土不得小于5MPa。

　　2　采用的保温材料（草袋，麻袋），应保持干燥。

　　冬季混凝土施工注意的问题

　　一、做好冬季施工前的准备工作

 　　注意提前收集施工地冬季气温变化的资料

　　由于JGJ104-97建筑工程冬季施工规程规范规定，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬季施工，混凝土工程的冬季施工，应该根据施工期间的气温情况、工程特点和施工条件，在保证质量，加快进度的前提下选择适宜的冬季施工措施，在北方地区，由于冬施周期长，风速快，负温较大，所以混凝土较易遭受冻害，混凝土受冻后的抗压强度约损失50%，抗渗性、混凝土与钢筋的粘结力将大幅度下降，使混凝土的耐久性受到了严重损失，因此，防止冻害，确保混凝土冬施质量，是主体结构安全的重要保证。

　　做好冬季施工技术文件的编制工作

　　在工程进入冬季施工前，要提前编制好冬季施工技术文件，作为冬季施工的技术指导性文件，冬季施工技术文件必须包括施工方案和施工组织设计以及安全措施和防火方案。

　　施工方案和施工组织设计包括以下主要内容：

1）冬季施工的生产任务安排和部署；2）施工材料进场计划；3）劳动力计划；4）热源、设备计划和部署；5）有关防火措施和人员安排；6）工程质量的控制要点；7）有关突发情况的应急预案；8）施工工序及进度安排；9）各分项工程的施工方法和施工技术措施。

　　做好人员培训和技术交底工作

　　1.做好施工人员的培训工作

　　冬季施工由于在负温下进行作业，不了解或不熟悉冬季施工规律，极易造成工程质量事故，为保证工程质量，冬季施工前必须进行人员培训，培训内容为：

1）要学习国家和地方