混凝土冬季施工方案
混凝土冬季施工方案（一）
當室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃時，就應采取冬期施工的技術措施進行混凝土施工�；炷了阅苣Y、硬化并取得強度，是水泥和水進行水化作用的結果。水化作用的速度在一定濕度條件下主要取決于溫度，溫度愈高，強度增長也愈快，反之則慢。當溫度降至0℃以下時，水化作用基本停止，溫度再繼續(xù)降至-2～-4℃，混凝土內(nèi)的水開始結冰，水結冰后體積增大8%～9%，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生冰晶應力，使強度很低的水泥石結構內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，同時減弱了水泥與砂石和鋼筋之間的粘結力，從而使混凝土后期強度降低。受凍的混凝土在解凍后，其強度雖然能繼續(xù)增長，但已不能再達到原設計的強度等級。
試驗證明，混凝土遭受凍結帶來的危害，與遭凍的時間早晚、水灰比等有關，遭凍時間愈早，水灰比愈大，則強度損失愈多，反之則損失少。
經(jīng)過試驗得知，混凝土經(jīng)過預先養(yǎng)護達到一定強度后再遭凍結，其后期抗壓強度損失就會減少。一般把遭凍結其后期抗壓強度損失在5%以內(nèi)的預養(yǎng)強度值定為“混凝土受凍臨界強度”。對用普通硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥配制的混凝土，受凍臨界強度為設計的混凝土強度標準值的30%；對用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，受凍臨界強度定為設計的混凝土強度標準值的40%。
一、混凝土冬期施工方法的選擇
混凝土冬期施工方法為：混凝土養(yǎng)護期間不加熱的方法。其方法包括：摻化學外加劑法，外加劑為早強劑和防凍劑。
二、混凝土冬期施工的一般要求
�。�1）冬期拌制混凝土時應優(yōu)先采用加熱水的方法，當加熱水仍不能滿足要求時，再對骨料進行加熱，水及骨料的加熱溫度應根據(jù)熱功計算確定。
�。�2）配制冬期施工的混凝土，應優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其強度等級不得低于42.5Mpa，每立方米混凝土水泥用量不得少于300kg，水灰比不得大于0.6.
�。�3）骨料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結物。
�。�4）攪拌前應用熱水或蒸汽沖洗攪拌機，攪拌時間應較常溫延長50%，其拌制投料順序時骨料、熱水，然后再投入水泥、外加劑。確保混凝土的出機溫度不低于15℃，入模溫度不低于5℃。
（5）混凝土的運輸應盡量縮短運距，運輸及澆筑混凝土的容器應有保溫措施。
�。�6）混凝土在澆筑前，應清除模板和鋼筋上的冰雪及污垢，運輸和澆筑混凝土用的容器應具有保溫措施。混凝土在運輸、澆筑過程中的溫度應與熱工計算的要求相符合，若與要求不符合，則應采取措施進行調(diào)整。
�。�7）嚴格控制商品混凝土的質量、外加劑及混凝土的水灰比；縮短混凝土到施工現(xiàn)場等侯的時間，做到隨到隨澆筑。
三、混凝土冬期施工的養(yǎng)護
混凝土冬期施工中使用的外加劑有：早強劑、防凍劑、減水劑和引氣劑，可以起到早強、抗凍、促凝、減水和降低冰點的作用。這是混凝土冬期施工的一種有效方法。當摻加外加劑后仍需加熱保溫時，這種混凝土冬期施工方法稱為正溫養(yǎng)護工藝；當摻加外加劑后不需加熱保溫時，這種混凝土冬期施工方法稱為負溫養(yǎng)護工藝。
1、防凍劑和早強劑
防凍劑的作用是降低混凝土液相的冰點，使混凝土早期不受凍，并使水泥的水化能繼續(xù)進行；早強劑是指能提高混凝土早期強度，并對后期強度無顯著影響的外加劑。
常用的防凍劑有氯化鈉（NaCl）、亞硝酸鈉（NaNO2）、乙酸鈉（CH3COONa）等。
早強劑以無機鹽類為主，如氯鹽（CaCl2、NaCl）、硫酸鹽（Na2SO4、Ca SO4、K2SO4）、硫酸鹽（K2CO3）、硅酸鹽等。其中氯鹽使用歷史悠久：氯化鈣早強作用較好，常作為早強劑使用；氯化鈉降低冰點作用較好，故常作為防凍劑使用。有機類有三乙醇胺[N（C2H4OH）3]、甲醇（CH3OH）、乙醇（C2H5OH）、尿素[CO（NH2）2]、乙酸鈉（CH3COONA）等。
氯鹽的摻入效果隨摻量而異，摻量過高，不但會降低混凝土的后期強度，而且將增大混凝土的收縮量。由于氯鹽對鋼筋有銹蝕作用，故規(guī)范對氯鹽的使用及摻量有嚴格規(guī)定。
在鋼筋混凝土結構中，氯鹽摻量按無水狀態(tài)計算不得超過水泥用量的1%。
2、減水劑
減水劑是在不影響混凝土和易性的條件下，具有減水及提高強度作用的外加劑。常用的減水劑有木質素磺酸鹽類、奈系減水劑、樹脂系減水劑、糖蜜系減水劑、腐殖酸減水劑、復合減水劑等。
3、引氣劑
引氣劑是指在混凝土中，經(jīng)攪拌能引入大量分布均勻的微小氣泡的外加劑。當混凝土具有一定強度厚受凍時，空隙中部分水被凍脹壓力壓入氣泡中，緩解了混凝土受凍時的體積膨脹，故可防止凍害。常用的引氣劑有松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。
四、混凝土的保溫
澆筑好的混凝土立即用塑料薄膜覆蓋保溫，上面再鋪一層棉氈保溫；延緩混凝土側模拆除時間，拆除后立即用塑料薄膜和棉氈包裹。
混凝土冬季施工方案（二）
一、主要理論
1.負溫混凝土（機理）方法。
根據(jù)混凝土在負溫下硬化的基本理論，要保證混凝土在負溫下硬化并獲得強度，首要條件就在于必須有液相存在。加入抗凍外加劑是使水的冰點下降，促使混凝土在負溫下硬化。摻加抗凍外加劑時，其劑量應適宜，當氣溫降至設計溫度以下，允許有30%～50%的水變?yōu)楸娇箖鐾饧觿┥傻�，不對混凝土產(chǎn)生顯著的損害。當水泥水化所需要的水隨著水化進程增多時，可由融冰來補充，直到含冰量減少并逐漸消失。
盡管摻抗凍外加劑，仍需提防第二種受凍模式造成的損害發(fā)生。產(chǎn)生這種受凍現(xiàn)象的條件是正負溫度反復交替出現(xiàn)，混凝土的冷卻及受熱的速率是1～5℃/h,一般是初春及初冬，以及冬季氣候轉暖出現(xiàn)融冰時刻。當空氣中相對濕度增加，混凝土中水泥及抗凍外加劑用量大時，受凍模式就會加速進行。這時外加劑溶液會在混凝土中發(fā)生遷移現(xiàn)象，并可能在構件中某些部位集中。這些部位多是表面、截面變動處，構件內(nèi)有缺陷處，然后有結晶析出，并可能體積增大，在構件內(nèi)造成局部損害。因此造成負溫混凝土耐久性降低的原因，可能不只是遭受寒流的襲擊，還要注意突然來臨的暖流。
2.臨界強度（理論）方法。
受凍臨界強度是指混凝土抵抗負溫凍害時的最小強度。對于不同負溫下 凍結或用不同品種水泥拌制的混凝土 , 或不同等級的混凝土 , 其受凍臨界強度值不同 , 當采用不同防凍 劑時其受凍臨界強度值也不同。臨界強度 , 即混凝土受凍模式所需的最低強度 , 和最短養(yǎng)護齡期 （ 即 I 臨界齡期 ） 。在這過程中必須根據(jù)水泥的水化程度、水化生成物的結晶度、孔結構特征等綜合考慮 , 一般來說混凝土的強度是一個重要參數(shù) , 是判斷混凝土中結構形成與破壞過程的標準 , 所以選用臨界 強度作為允許受凍的指標。
二、混凝土冬期施工方法
1. 選擇冬期施工方法考慮的因素。 在混凝土冬期施工中 , 我們要解決的問題主要有兩個 : 一是根據(jù) 設計強度要求 , 如何確定最短的養(yǎng)護齡期 ; 二是在冬期如何防止混凝土遭受初期凍害 , 以免損害混凝土 的其他性能。 通常在選擇冬期施工方案時 , 考慮的主要因素有 : 自然氣溫情況、 結構類型、 水泥的品種、 工期的限制條件以及經(jīng)濟情況。但是 , 人們在確定某項施工方案時 , 往往單純從經(jīng)濟比較著手 , 而且只 是從混凝土的單項經(jīng)濟比較著手 , 忽視整體工程經(jīng)濟分析 , 因而常常拖延工期。
2. 冬期施工方法。
�。�1） 蓄熱法施工。蓄熱法是將混凝土的原材料 （ 水、砂、石 ） 預先加熱 , 經(jīng)過攪拌、運輸、澆筑成型 后的混凝土仍能保持一定正溫度 , 以保溫材料覆蓋保溫 , 防止熱量散失過快 , 充分利用水泥的水化熱 , 使混凝土在正溫條件下增長強度。 蓄熱法適用于氣溫不太寒冷的地區(qū)或是秋冬和冬末季節(jié)。 蓄熱法施 工應進行熱工計算。
（2） 蒸汽養(yǎng)護法施工。在混凝土冬期施工中 , 當要求混凝土強度增長較快 , 采用蓄熱法等無法滿足 要求時 , 通常采用蒸汽養(yǎng)護法。
�。�3）電熱法施工。電熱法設備簡單， 收效快 , 可以在任何溫度下使用 , 所以當工程要求緊迫且條件具 備時可以采用。我國使用電熱法大致可分為兩大類 : 直接加熱法和間接加熱法。
�。�4） 化學外加劑法我國混凝土冬期施工使用化學外加劑始于 195 年 , 到現(xiàn)在大致可分為五種類型 , 即氯鹽及其復合劑、三乙酵胺及其復合劑、硫酸鈉及其復合劑、亞硝酸鈉及其復合劑、減水劑及其復 合劑。氯鹽冷混凝土的優(yōu)點是不需加熱 , 施工簡便 , 可降低工程費用 20% 左右 , 但存在硬化慢、早期強 度低、加劇鋼筋銹蝕的缺點。因此 , 對氯鹽的摻量和使用范圍做了限制。
�。�5） 遠紅外線法養(yǎng)護。 利用遠紅外輻射器向新澆筑的混凝土輻射遠紅外線 , 新拌混凝土與遠紅外線 的吸收介質 , 在遠紅外線的共振作用下。介質分子做強烈運動 , 將輻射能充分轉換成熱能 , 對混凝土進 行密封輻射加熱 , 使其在較短時間內(nèi)獲得要求的強度。 由于遠紅外線養(yǎng)護時間短、 質量佳 , 且能源多樣 , 隨著這項技術的研究應用 , 將為混凝土冬期施工開辟一條新的途徑。
三、混凝土冬期施工工藝
1. 混凝土的攪拌在常溫條件下施工 , 攪拌塑性混凝土常選用自落式攪拌干硬性混凝土宜采用強制 式攪拌機。在冬期施工時 , 除考慮上述條件外 , 還應考慮混凝土的水灰比減少和外加劑的摻人等因素 , 宜選擇強制式攪拌機。為確保混凝土的攪拌質量。冬期施工時除合理選擇攪拌機型號外 , 還要確定裝 料容積、投料順序和攪拌時間等。
�。�1） 裝料容積�；炷翑嚢铏C的規(guī)格常以裝料容積表示 , 裝料容積通常只為攪拌幾何容積的 1/2 ～ 1/3 。一次攪拌好的混凝土體積稱為出料容積 , 約為裝料容積的 55%-75% �；炷翑嚢铏C以其出料容積 （m 2 ）×1000 標定規(guī)格 , 常用規(guī)格有 150L,250L,350L 等。
�。�2） 投料頃序。冬期攪拌混凝土的合理投料順序應與材料加熱條件相適應。一般是先投骨料和 加熱的水 , 待攪拌一定時間后 , 水溫降到 40℃左右時 , 再投入水泥繼續(xù)攪拌到規(guī)定的時間 , 要絕對避免 水泥出現(xiàn)假凝。
�。�3） 攪拌時間。 為滿足各組成材料間的熱平衡 , 冬期拌制混凝土時應比常溫規(guī)定的攪拌時間適當延 長。對攪拌摻有外加劑的混凝土時 , 攪拌時間應取常溫攪拌時間的 1.5 倍。
2. 混凝土的運輸和澆筑。
�。�1）混凝土的運輸�；炷涟韬臀锍鰴C , 應及時運到澆筑地點。在 運輸過程中 , 要采取措施防止混凝土熱量散失和凍結等現(xiàn)象。 在條件可能的情況下 , 加強運輸工具的保 溫覆蓋、制作定型保溫車或運輸采暖設備。途中混凝土溫度不能降低過決 , 一般每小時溫度降低不宜 超過 5 ～6℃。 混凝土澆筑時人模溫度除與拌和物的出機溫度有關外 , 主要取決于運輸過程中的蓄熱溫度。 因此 , 運輸速度要快 , 運輸距離要短 , 倒運次數(shù)要少 , 保溫效果要好。
�。�2）混凝土澆筑。在澆筑前 , 應清除模板和鋼筋表面的冰雪和污垢。在施工縫處接槎澆筑混凝土 , 應去除水泥薄膜和松動石子 , 將表面濕潤沖洗干凈 , 并使接縫處原混凝土的溫度高于 2℃，然后鋪抹水 泥漿或與混凝土砂漿成分相同的砂漿一層 , 待已澆筑的混凝土強度高于 1.2MPa 時 , 允許繼續(xù)澆筑。 條件宜采用熱風機清除模板、鋼筋上的冰雪和進行預熱。分層澆筑厚大整體式結構時 , 已澆筑 層的混凝土溫度 , 在被上層混凝土覆蓋時 , 不應降至熱工計算的數(shù)值以下 也不得低于 2"C 。澆筑隨內(nèi) 力接頭的混凝土 （ 或砂漿 ） 宜先將結合處的表面加熱到正溫。 澆筑后的接頭混凝土 （ 或砂漿 ） 在溫度不超 過 45℃的條件下 , 應養(yǎng)護至設計要求強度 ; 當設計無要求時 , 其強度不得低于設計標號的 70% 。冬期一 般不得在強凍脹性地基上澆筑混凝土 ; 在弱凍脹性地基上澆筑混凝土時 , 地基土應保溫 ; 在非凍脹性 地基上澆筑混凝土時 , 可不考慮土對混凝土的凍脹影響 , 但在受凍前 , 混凝土的抗壓強度不得低于受凍 臨界強度。
3.蓄熱法養(yǎng)護�；炷列顭岱B(yǎng)護是利用原材料加熱及水泥水化熱的熱量 , 通過適當保溫延緩混 凝土冷卻 , 使混凝土冷卻到 0℃以前達到預期要求強度的一種施工方法。
�。�1）蓄熱法的適用范圍 : 蓄熱法適用于初冬或早春季節(jié)室外日平均氣溫為 - 10℃最低氣溫不低于 - 15℃的環(huán)境 , 由于蓄熱法施工簡單 , 冬期施工費用低廉 , 容易保證施工質量 , 故在冬期施工時應優(yōu)先考 慮采用。蓄熱法使用的保溫材料應該以傳熱系數(shù)小 , 價格低廉和易于獲得的地方材料為宜。
�。�2）混凝土受凍臨界強度在寒冷地區(qū)進行混凝土冬期施工 , 由于各種因素 , 欲使混凝土完全不受凍 是不現(xiàn)實也不經(jīng)濟的。因為這要增加許多防護措施 , 而且工期拖長。在一定條件下允許混凝土早期受 凍 , 而不致?lián)p害混凝土各項性能 , 滿足設計和使用要求。新澆混凝土在受凍前達到某一初始強度值 , 然 后遭到凍結 , 當恢復正常溫度后 , 混凝土強度仍會繼續(xù)增長 , 經(jīng) 28d 養(yǎng)護后 , 其后期強度可達設計標 值的 95% 以上。這一受凍前的初始強度值叫做混凝土早期受凍允許臨界強度。
四、結語
綜上所述， 冬季混凝土結構施工的質量控制是一個非常復雜的過程 , 施工中無論哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn) 紕漏都會造成不可估量的損失 , 因此技術人員要掌握好冬季施工的方法原來及實踐操作的技術要求 , 才能保證混凝土工程冬季施工的質量。
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