浅析低温季节混凝土施工.pdf

浅 析低 温 季 节混凝 土施 工 混凝土工程 王 腾 郭海志 ( 中国水利水电第三工程局有限公司) 【 摘要】 我国许多地方有较长的寒冷季节。由于受工期制约，许多工程的混凝土低温季节施工是不可避免的。 防治混凝土受冻害损伤在低温季节施工中具有重大意义。本文从施工的一般原理、施工方法的选择、施工要 求 等方面对低温季节混凝土施工进行总结，给同类工程提供借鉴。 【 关键词】 混凝土低温季节施工原理方法要求 1 概述 我 国许多地方有较长 的寒 冷季节 。 由于受 工期制 约 ， 许多工程在低 温季节 进行 混凝 土施 工是 不 可避免 的 。混 凝土受冻害损伤可以分为两种情况：剥落脱皮是由于 冻融引起的混凝土表面材料的损伤； 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 将导 致混 凝土性质改变 ( 如动弹性模 量降低 ) 。新浇 筑混凝 土受冻 害损伤后则会 导致混 凝土 冻胀 破坏 。四川 鸭嘴 河布 西 电 站 ，地处青藏高原 向 四川 盆地 过渡 地带 ，两岸 山岭 海拔 3 2 0 0 3 8 0 0 m，最 高 处 达 4 5 6 0 m。 流 域 多 年 平 均 气 温 5 4 ，极端最低气温 一2 O ，每年 1 O月至次年 4月气 温均在 O 以下，属高寒高海拔地区，防治混凝土受冻害 损伤在低温季节施工 中具有 重大意义。 2 混凝 土低 温季节施工的一般原理 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 南于 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 ，主要随温度 的高低 而 变化 。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 O 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，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 0 0 0 k P a 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( 即早期 受冻 破坏 )而降低 强 度。此外 ，当水 变成 冰后 ，还 会在 骨料 和钢 筋表面产 生颗 粒较 大 的冰凌 ，减 弱水 泥结 石与 骨料 和钢 筋的黏结力 ，从 而影 响混 凝 土的 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，从而降低 混凝 土的密实性及耐久性 。 由此可见 ，在低 温季 节混 凝 土施工 中，水 的形 态变 化是 影响混凝 土强 度增 长 的关 键 。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。混凝土受冻前预养期越长，强度损失 越小 。 混凝土化冻后 ( 即在常温条件下)继续养护 ，其强 度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于安全预养 期长、获得初期强度较高的混凝土受冻后，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 土达 到不遭 受 冻 害的最低强度 ( 临界强度) ，即可达到预期效果 。 3 混凝土低温季节施工方法 的选择 从上述分析 可知 ，在 低 温季 节混 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，根据施工时 的气温情况、工程结构状况 ( 工程量、结构体形与外露 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，选择合理 的施工方法 。一般来说 ，对于 3 1 水利水 电施工2 0 1 3 第 5期 总第 1 4 0期 同一工程 ，lI 】 T 有若 干个不 同 的低温 季节施 工方 案 ，一个 最佳 的 方 案，应 当是 工 期 、费 用 、质 量最 佳 化 。 目前 ， 基本上采用 以下 4种方法。 3 1 调整配合比法 主要适用于在 O 左右的混凝 土施工 。具体做法是 ： ( 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，日 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 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，改善其黏聚性及保水性，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 。 ( 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。 3 2 蓄热法 主要用 于气 温 一 一l O 左 右 、结 构 比较 厚 大 的工 程 。 做法是：对水、砂石骨料进行加热，使混凝土在搅拌、 运输和浇筑以后。还储备有相当的热量，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 O 以前使新浇混凝土具有足够 的抗 冻能力 。此 法 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 长养护龄期 。 3 3 外 部加热 法 主要用 于气温一1 O 以上 、构 件并不厚大的工程 。通 过加热混凝土构件周闱的空气，将热量传给混凝土，或直 接埘混凝土加热 ，使混凝 土处于正温条件下能正常硬化。 ( 1 )火炉加热 。方法简单 ，但 浇筑仓 内温度不高 ，比 较干燥，目 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 。 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。但冈其需专 门的锅炉设 备，费用较高 ， 日 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，使 电能转变 为 热能 ，以提 高混凝 土 的温度 。此 法简单、方便 ，热损失较少，易控制，不足之处是电能 消耗量大 。 ( 4 )红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生 器，对混凝土进行密封辐射加热。 3 4 抗 冻外 加剂 法 在1 O 以下的气温 中，对混凝 土拌和物掺加一种能 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。 3 2 4 混凝 土的低温季节施工要求 4 1 混凝 土低温 季节 施工 的材料储 备保 温 为避免 人冬 以后 进料 困难 、砂石 料在 料场 或运 输过 程中受冻 ，砂石 料应 在入 冬前组 织生 产储 备完成 ；且应 在入冬 前盖 上 l O c m 以上 的草 袋 以及 棉毡 或采 取其 他措 施 ，必 须保证砂石料不受冻 、温度在 O 以上 ，同时防止 冰雪、冻块进入搅 拌机 内，影 响混 凝土 温度 ；防止 过大 的冻块堵塞砂石料输送带 ；防止部分冻块 进入搅拌 机 内， 否则很难被 粉 碎 、溶 化 ，严 重 影 响 混凝 土 质 量 ；水 泥 、 外加剂应在库房 内进行保温，禁止对其进行直接加温； 低温季节温度过低，应提前做好水源储备并防止污染。 4 2 混凝 土拌 和料 的加温 在对搅拌站搭设 保 温棚保 温 、砂石 料保 持正 温 的情 况下 ，混凝土拌和料 要加 温 ，拌 和水加 热 温度根 据混 凝 土拌和物混合温度和计算控制。 4 3 混凝土的拌和 混凝土拌和料的投料顺序 ： ( 1 )砂石 料进拌 和机加 9 0 的水搅拌 l mi n 。 ( 2 )水泥、外加剂 进拌和机搅 拌 1 5 rai n以上并补 充 剩余 l O 的水 分 ；砂石 料 与水 泥、外加 剂 分开 进 料斗 ， 必须以此防止水泥、外加剂接触热水发生水泥 “ 假凝” 现象 ；拌和时问适当延长，以防止出现： 混凝土颜色 不 均匀 、外观质量 问题 ； 材料 间热交换 时 问过短 ，混 凝 土和易性 和施工性能差 。 4 4 混凝 土的运 输 各种混凝土运 输 车、混凝土 输送 泵 以及管道 在使 用 前必须用热 水清洗 加温 ；保 证运 输过 程顺 畅 、运输 速度 快速；混凝土泵安装后要加保温采暖棚，管道用棉毡包 裹保温；管道在使用前后用热水冲洗干净，防止混凝土 残 料在 管道 内冻结 。 4 5 混凝 土浇筑 1 日 混凝土要冲洗干净，并进行加温，包括模板、钢筋均 必须采取有效措施 ( 如暖棚)加温至 1 O 以上方可进行混凝 土浇筑；尽量减少因施工操作引起 的混凝 土拌 和物温度损 失，如减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温 。 4 6 混凝 土 的温度监 控 建立温度检 测制度 ，指定专 人 负责 ，建立 完整 的检 测记录 。 5 结束语 我国许多地方有较长的寒冷季节。南于受工期制约 ， 许多工程的 昆 凝 土低温 季节施 工是 不可 避免 的 。防治 混 凝土受冻害损伤 在低温 季节施 工 中具有 重大 意 义。本 义 从施工的一般原理、施_丁方法的选择、施工要求等方面 对低温季节混凝土施工进行总结，给同类工程提供借鉴。