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大体积混凝土冬季施工分析

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【摘要】在北方广大地区有较长的寒冷季节,不可避免地需要进行冬季混凝土施工。经过多年施工实践证明,只要采取适当的施工方法,冬季混凝土施工也会取得较好的效果。论文介绍大体积混凝土的特点,分析大体积混凝土冬季施工的技术措施,以供参考。

【关键词】混凝土;大体积;冬季;冻害

1大体积混凝土特点

混凝土材料拉伸变形能力很小,水泥的水化热导致大体积混凝土内外部温度变化产生很大的拉应力,大体积混凝土结构断面尺寸比较大,在一定的边界约束条件下,大体积混凝土结构中往往会出现裂缝,冬季混凝土施工在进行混凝土防冻处理时往往不可避免地导致混凝土产生裂缝。新拌制的混凝土中的水主要是水化水和游离水,气温降至混凝土冰点温度时,存在于混凝土中的游离水开始冻结,随着温度的继续降低,混凝土中的水全部结成冰,在混凝土内部形成比较大的冰涨应力,此时,混凝土凝固形成的强度远远小于水结成冰产生的应力,导致强度尚低的混凝土内外部产生微小裂缝。混凝土强度的增长过程主要是水泥等胶凝材料的水化过程,混凝土水化作用的内在因素与组合材料和配合比有关,外界因素主要是随着温度和湿度产生变化。经过实地试验,经过早期冻害的混凝土结构,放到标准养护环境下养护到设计龄期,也达不到设计强度。同样的混凝土强度、水灰比、养护条件下,混凝土结构在终凝前遭受冻结,放到标准养护条件下再养护,强度要损失40%以上,终凝后48h遭冻,再进行标准养护,强度损失约10%。可以看出避免混凝土早期受冻是非常关键的。当室外日平均气温连续5日低于5°C时,应采取冬季施工措施,以保证大体积混凝土不受冻害、不产生裂缝[1]。

2大体积混凝土冬季施工技术措施

2.1浇筑仓内预热

在浇筑混凝土前,对基础(老混凝土面)、模板、预埋件、钢筋进行预热,清除附着在上面的霜冻和冰雪,提高与新入仓混凝土接触面的温度。预热方法可采用60~100℃的热水,并在待浇混凝土中设置排水槽(沟)集中收集废水,重复利用。

2.2加热原材料

当气温在0℃以下时,出机口温度很难满足要求,在粗细骨料堆场布置蛇形管,通50~60℃的热水加热骨料。当气温在0℃以上时,将拌和水加热,以满足出机口温度。加热骨料、拌和水时,严控控制进入搅拌室的物料温度不要超过60℃,以防止水泥等胶凝材料因环境温度过高发生初凝[2]。

2.3配合比控制

在冬季施工,水泥种类有选择的情况下,优先选用细度较高的普通硅酸盐水泥。细度高的普通硅酸盐水泥水化反应早,早期强度提高得快。掺入增气剂、早强剂、减水剂,降低水灰比,减少游离水,增加水化热量。

2.4根据外界气候和保温条件,调节出机口温度

以控制浇筑温度混凝土浇筑温度,即混凝土经过平仓振捣后,在覆盖上层混凝土前,测量在距离混凝土面下10cm深处的温度。一般来说,为防止早期混凝土受冻,浇筑温度越高越好,但浇筑温度过高对混凝土裂缝控制不利。由于体积大,混凝土浇筑以后,表面因散热较快温度较低,大体积结构水化热集聚,混凝土内部温度上升,内外温差较大,从控制裂缝的角度,浇筑温度越低越有利。大体积混凝土冬季施工的浇筑温度一般5~10℃为宜。根据浇筑当天气候条件变化、运输距离长短、运输方式不同,随时测量工作面混凝土浇筑温度,调节拌和站出机口温度。

2.5混凝土中转运输保温

混凝土从拌和站出机后,尽量减少倒转次数。在倒转次数一样的情况下,运输中的热量损失与运输工具、入仓手段关系较大。冬季混凝土施工,采用搅拌式混凝土运输式,可有效地减少热量损失;采用敞开式自卸车,热量损失很大。常见的入仓手段中,布料机(皮带机)入仓、长臂挖机入仓热损耗较大,而门塔机加吊罐入仓、混凝土泵入仓,因混凝土料集中,外界环境封闭,热损耗较小。冬季温度0℃以下时,尽量采用混凝土搅拌车运输、混凝土泵入仓浇筑,并在运输浇筑设备外面覆盖保温层。

2.6浇筑保温

在外界温度低于-10℃时,一般停止浇筑混凝土。若因各种因素不能停止浇筑混凝土,必须设置暖棚等保温方式,避免混凝土在达到设计强度50%前受冻。在外界温度在-10℃以上,在模板支撑体系满足浇筑要求的前提下,加快混凝土入仓速度,缩短该仓内混凝土总浇筑时间。混凝土浇筑后及时采取振捣,振捣时间应比平常时适当延长,增加混凝土的密实性,必要时进行二次振捣。受混凝土振捣要求,若仓面高度大于50cm,仓内混凝土必须分层浇筑,根据所使用的振捣器材,混凝土分层铺料厚度避免薄层布置,混凝土料避免大面积散铺,优先选用台阶法浇筑。在下一罐(斗)混凝土入仓覆盖前,采用棉絮保温被或泡沫塑料板覆盖保温已完成振捣的混凝土。大风阴雨天气,及时覆盖混凝土表面,避免热量散失。

2.7养护、拆模

混凝土浇筑完毕收仓后,必须采用适当的保温养护措施。仓内混凝土实行全封闭管理,在混凝土强度发展到设计强度50%前,确保仓内混凝土任一点的温度大于0℃。仓面侧面用保温模板、泡沫塑料板等,顶面用棉絮保温被、泡沫塑料板、草袋、麻袋、锯末等保温,将混凝土凝固过程中的水化热和入仓时所含的热量保存起来,维持混凝土结构在0℃以上。有收面要求的,在二次抹面压实后立即覆盖保温材料。保温材料尽量不要直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上,先覆盖塑料薄膜,再盖其他等保温材料。根据现场实践,保温材料一般0℃以上铺1层,0~-10℃以下铺2~3层。外界环境温度在-10℃以下,覆盖保温无法满足保温要求时,在混凝土结构外面搭设暖棚,在暖棚内利用火炉蒸汽、电热风机等加热,加快混凝土强度增长至设计强度50%以上。受混凝土结构外形限制,不能采用暖棚加热养护时,可在模板内存埋设电阻丝,利用36V人体安全电压进行加热。延长拆模时间,对混凝土强度增长和裂缝控制非常有效。

曾做过实地试验,在零下5℃环境下浇筑完成,经受最低温度零下30℃的环境,同样的混凝土结构,在同等外界环境下,不拆模过冬与养护2周后拆模相比,强度增长约30%。不拆模过冬的结构表面,基本无裂缝,拆模过冬的结构有表面裂缝。不拆模过冬给施工单位带来了较大的经济压力,在模板充足或邻近冬歇期时,可考虑不拆模过冬养护。防冻与防裂是大体积混凝土冬季施工管理的重难点。为防止早期混凝土被冻,一般都要求混凝土具有较高的浇筑温度,但同时,若浇筑温度不加以控制,大体积混凝土结构外侧部位温度过低,内部温度因水化热等原因温度过高,内外温差一旦超过25℃,混凝土结构将产生裂缝,造成后期修补处理困难。大体积混凝土浇筑温度控制在5~10℃,再根据具体的施工环境,通过技术经济比较,采取上述一系列施工技术措施,可有效处理大体积混凝土冬季施工过程中防冻、防裂的要求。

【参考文献】

【1】张英群,刘艳,李伟.浅谈大体积混凝土冬季施工质量控制[J].科技信息,2013(21):305+364.

【2】史静,万智勇,高建奇.大体积混凝土冬季施工质量控制方案[J].筑路机械与施工机械化,2016,28(5):71-73.

作者:陈明春;梁国顺 单位:阜阳华润电力有限公司

大体积混凝土冬季施工分析责任编辑:张雨    阅读:人次