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摘 要: 分析了负温混凝土施工的原理, 从前期准备阶段、负温混凝土施工阶段及后期养护阶段探讨了冬季负温混凝土的施工, 指出冬季负温混凝土施工应选择合适的防冻剂品种和配制方法, 才能保证工程的施工质量。
关键词: 冬季;混凝土;施工;防冻剂
Pick to: this paper analyses the principle of negative temperature concrete construction from preparation stage, the negative temperature concrete construction stage and maintenance stage to explore the negative temperature in winter concrete construction, points out that the negative temperature concrete construction in winter should choose proper antifreeze varieties and preparation method, in order to guarantee the engineering construction quality.
Key words: winter; Concrete; Construction; antifreeze
中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013
我国广大的北方地区冬季气候都比较寒冷, 可长达4 个月～6 个月。近年来由于我国公路桥梁、高层建筑的蓬勃发展, 有些工程由于工期的需要, 必须采用冬季施工措施, 负温混凝土随之得到了广泛的应用。
负温混凝土施工是对混凝土拌合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。经过近几年冬季负温混凝土施工的总结, 冬季负温混凝土施工主要分为三个阶段: 前期准备阶段, 负温混凝土施工阶段及后期养护阶段。
1前期准备阶段
前期准备阶段包括原材料的选择和负温混凝土配合比设计。原材料的选择主要考虑水泥及外加防冻剂的选择。水泥的选择最好选用425R 以上普通硅酸盐水泥或425R 以上早强硅酸盐水泥, 不宜使用火山灰水泥, 禁止使用高铝水泥。因为早强水泥水化反应早且水化热较集中, 更能有效地抵抗早期热量的流失, 保持混凝土内部有较高的温度, 早期强度增长快, 有助于缩短混凝土达到抗冻临界强度的时间。外加防冻剂是负温混凝土在负温养护期间硬化, 并在规定时间达到一定强度的外加剂。在其选择过程中, 首先考虑防冻剂是否适用于冬季施工的气温, 是否与所使用的水泥相适应以及对结构物的适应性。如果规范允许的情况下选择氯盐作为防冻剂时, 要严格控制其用量, 且必须把氯盐与阻锈剂复合使用, 以防止钢筋很容易锈蚀, 大大缩短了建筑物的寿命, 并留下了严重的质量隐患。此外还必须做水泥与防冻剂的适应性试验, 以便更好的发挥防冻剂的防冻性能。
负温混凝土配合比设计与正温混凝土配合比设计没有本质区别, 可以考虑按正温混凝土配合比设计。但要注意以下四点:1) 负温混凝土在不同入模温度下, 其坍落度的损失; 2) 负温混凝土在不同入模温度下, 其水化反应急剧变化的时间; 3) 根据施工现场机具、运输距离、施工外界气候等, 进行室内配合比设计, 以及养护条件的模拟, 以减少/ 试验室效应0 与/ 工程效应0 的差别;4) 明确试验目的, 负温混凝土作为冬季施工混凝土的防冻措施,防止混凝土局部低温受冻害, 合理模拟现场施工条件。
2负温混凝土施工阶段
首先, 选择混凝土搅拌场地应尽量靠近施工地点, 提前备好砂、石料, 减少砂、石料水分, 最好用干料, 以免出现冻块现象。材料储备保温。为避免入冬以后进料困难、砂、石料在料场或運输过程中受冻, 应在入冬前组织砂、石料进场; 砂、石料应在入冬前盖上10 cm 以上的草袋以及棉毡或采取其他措施。搞好搅拌机室和后台料仓的保温, 温度控制在15℃～ 20 ℃, 减少混凝土搅拌过程中的热量损失。为了保证冬季施工混凝土温度, 应对水、砂、石通过蒸汽分别加热。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。对拌合水加热时, 水温不宜超过60℃ , 如超过60℃, 应改变加料顺序: 将骨料与水先拌和, 然后再加入水泥, 以免造成水泥假凝, 影响混凝土质量。搅拌掺有
外加剂的混凝土时, 搅拌时间应取常温搅拌时间的1. 5 倍。混凝土出机温度不应低于20℃, 混凝土入模温度不应低于10 ℃ 。混凝土的运输过程中, 运输搅拌罐车上好保温套, 做好保温工作, 减少混凝土热量的损失。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; 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、影响畅通。混凝土浇筑前, 应清除模板和钢筋上的冰雪和杂物。混凝土浇筑过程中尽量避免在寒流或持续低温下施工。当环境气温低于- 10℃时, 旧混凝土要冲洗干净, 并进行加温, 包括模板、钢筋均必须采取有效措施, 如暖棚进行加温至10℃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合物温度损失, 减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温。现场应留置同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。每拌制100 盘且不超过100 m3 的同配合比的混凝土, 取样不得少于一次。每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100 盘时, 取样不得少于一次。当一次连续浇筑超过1 000 m3 时, 同一配合比的混凝土每200 m3 不得少于一次。每一楼层, 同一配合比的混凝土, 取样不得少于一次。对有抗渗要求的混凝土结构, 其混凝土试件应在浇筑地点随机取样。每次取样应至少留置一组标准养护试件, 同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。
3 后期养护阶段
后期养护阶段是保证负温混凝土能达到混凝土设计强度的关键, 主要采用蓄热法和暖棚法两种。蓄热法一般适用于气温在- 10℃以上, 暖棚法适用于气温在- 10℃以下。蓄热法就是在混凝土浇筑的外表面用导热性能低的材料进行保温, 热源为预加到混凝土组成材料的热和水泥水化热。施工用的模板应为保温模板, 浇筑完毕的混凝土顶面要立即用保温材料覆盖。蓄热法实质上就是表面保温法, 它和混凝土的表面保护在形式上是一致的, 但它们的目的和要求却是不同的。表面保护的目的是防止混凝土的表面裂缝, 它要求混凝土的内表温差不超过允许标准。蓄热法的目的是防止混凝土的表层冻害, 它要求混凝土表层温度不低于其正常凝固硬化的温度, 从而使混凝土在达到抗冻临界强度后, 在负温养护期间强度仍能增长。暖棚法就是在混凝土浇筑仓位上搭设暖棚, 棚内通常用蒸汽排管或暖风机供热, 使棚内温度保持在0℃ ~ 5℃左右, 保证混凝土转入负温养护前, 混凝土的抗压强度不低于设计强度的40%。暖棚主要由棚盖、支承结构和保温层的围护结构等组成。我们通常采用的形式有三种。
1) 绑扎式暖棚是一种简易暖棚。用10 cm ×10 cm 的预制混凝土柱作支承, 高3. 5 m～4. 0 m。棚盖采用圆木现场绑扎。保温层采用草帘、草垫及帆布等。棚顶的混凝土下料口设活动料口盖, 并用麻袋片包草垫保温。
2) 组装式暖棚, 其棚盖采用单片钢桁架组装而成。因其跨度较大, 支承结构可以设置在模板以外。棚顶同样须设混凝土下料口及活动料口盖。
3) 装配式暖棚, 主要包括钢桁架组合梁、定型保温支承结构、吊装结构及围护结构等部分。整个棚盖为一整体吊装单元, 其主要优点是安装拆除方便。
综上所述, 冬季负温混凝土施工应根据工程性质、混凝土使用目的、水泥品种、气温条件、工期要求等因素, 选择合适的防冻剂品种和配制方法。配合比在满足工程要求的前提下, 注重经济效益, 节约成本。在试验中多做试配, 选择适当的配合比用于施工, 以减小“试验效应”与“工程效应” 的差别。在施工过程中, 尽量避免在寒流或持续低温下施工, 搞好搅拌机室和后台料仓及混凝土运输过程中的保温工作, 要严格控制负温混凝土的入模温度, 不得低于10 ℃。其入模温度保持在较高温度下, 可以加快混凝土的水化反应, 以抵抗前期热量的散失, 有利于负温混凝土早期强度的增长。现场应留置同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。施工完毕, 要减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温。后期养护应根据气温条件, 选择合理的养护方法, 对薄弱部位及易受冻部位注意保温养护。在混凝土转入负温养护后, 要及时检测同条件养护试块强度, 防止混凝土后期强度的萎缩, 保证负温混凝土能达到混凝土设计强度, 保证工程的施工质量。
关键词: 冬季;混凝土;施工;防冻剂
Pick to: this paper analyses the principle of negative temperature concrete construction from preparation stage, the negative temperature concrete construction stage and maintenance stage to explore the negative temperature in winter concrete construction, points out that the negative temperature concrete construction in winter should choose proper antifreeze varieties and preparation method, in order to guarantee the engineering construction quality.
Key words: winter; Concrete; Construction; antifreeze
中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013
我国广大的北方地区冬季气候都比较寒冷, 可长达4 个月～6 个月。近年来由于我国公路桥梁、高层建筑的蓬勃发展, 有些工程由于工期的需要, 必须采用冬季施工措施, 负温混凝土随之得到了广泛的应用。
负温混凝土施工是对混凝土拌合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。经过近几年冬季负温混凝土施工的总结, 冬季负温混凝土施工主要分为三个阶段: 前期准备阶段, 负温混凝土施工阶段及后期养护阶段。
1前期准备阶段
前期准备阶段包括原材料的选择和负温混凝土配合比设计。原材料的选择主要考虑水泥及外加防冻剂的选择。水泥的选择最好选用425R 以上普通硅酸盐水泥或425R 以上早强硅酸盐水泥, 不宜使用火山灰水泥, 禁止使用高铝水泥。因为早强水泥水化反应早且水化热较集中, 更能有效地抵抗早期热量的流失, 保持混凝土内部有较高的温度, 早期强度增长快, 有助于缩短混凝土达到抗冻临界强度的时间。外加防冻剂是负温混凝土在负温养护期间硬化, 并在规定时间达到一定强度的外加剂。在其选择过程中, 首先考虑防冻剂是否适用于冬季施工的气温, 是否与所使用的水泥相适应以及对结构物的适应性。如果规范允许的情况下选择氯盐作为防冻剂时, 要严格控制其用量, 且必须把氯盐与阻锈剂复合使用, 以防止钢筋很容易锈蚀, 大大缩短了建筑物的寿命, 并留下了严重的质量隐患。此外还必须做水泥与防冻剂的适应性试验, 以便更好的发挥防冻剂的防冻性能。
负温混凝土配合比设计与正温混凝土配合比设计没有本质区别, 可以考虑按正温混凝土配合比设计。但要注意以下四点:1) 负温混凝土在不同入模温度下, 其坍落度的损失; 2) 负温混凝土在不同入模温度下, 其水化反应急剧变化的时间; 3) 根据施工现场机具、运输距离、施工外界气候等, 进行室内配合比设计, 以及养护条件的模拟, 以减少/ 试验室效应0 与/ 工程效应0 的差别;4) 明确试验目的, 负温混凝土作为冬季施工混凝土的防冻措施,防止混凝土局部低温受冻害, 合理模拟现场施工条件。
2负温混凝土施工阶段
首先, 选择混凝土搅拌场地应尽量靠近施工地点, 提前备好砂、石料, 减少砂、石料水分, 最好用干料, 以免出现冻块现象。材料储备保温。为避免入冬以后进料困难、砂、石料在料场或運输过程中受冻, 应在入冬前组织砂、石料进场; 砂、石料应在入冬前盖上10 cm 以上的草袋以及棉毡或采取其他措施。搞好搅拌机室和后台料仓的保温, 温度控制在15℃～ 20 ℃, 减少混凝土搅拌过程中的热量损失。为了保证冬季施工混凝土温度, 应对水、砂、石通过蒸汽分别加热。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。对拌合水加热时, 水温不宜超过60℃ , 如超过60℃, 应改变加料顺序: 将骨料与水先拌和, 然后再加入水泥, 以免造成水泥假凝, 影响混凝土质量。搅拌掺有
外加剂的混凝土时, 搅拌时间应取常温搅拌时间的1. 5 倍。混凝土出机温度不应低于20℃, 混凝土入模温度不应低于10 ℃ 。混凝土的运输过程中, 运输搅拌罐车上好保温套, 做好保温工作, 减少混凝土热量的损失。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; 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、影响畅通。混凝土浇筑前, 应清除模板和钢筋上的冰雪和杂物。混凝土浇筑过程中尽量避免在寒流或持续低温下施工。当环境气温低于- 10℃时, 旧混凝土要冲洗干净, 并进行加温, 包括模板、钢筋均必须采取有效措施, 如暖棚进行加温至10℃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合物温度损失, 减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温。现场应留置同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。每拌制100 盘且不超过100 m3 的同配合比的混凝土, 取样不得少于一次。每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100 盘时, 取样不得少于一次。当一次连续浇筑超过1 000 m3 时, 同一配合比的混凝土每200 m3 不得少于一次。每一楼层, 同一配合比的混凝土, 取样不得少于一次。对有抗渗要求的混凝土结构, 其混凝土试件应在浇筑地点随机取样。每次取样应至少留置一组标准养护试件, 同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。
3 后期养护阶段
后期养护阶段是保证负温混凝土能达到混凝土设计强度的关键, 主要采用蓄热法和暖棚法两种。蓄热法一般适用于气温在- 10℃以上, 暖棚法适用于气温在- 10℃以下。蓄热法就是在混凝土浇筑的外表面用导热性能低的材料进行保温, 热源为预加到混凝土组成材料的热和水泥水化热。施工用的模板应为保温模板, 浇筑完毕的混凝土顶面要立即用保温材料覆盖。蓄热法实质上就是表面保温法, 它和混凝土的表面保护在形式上是一致的, 但它们的目的和要求却是不同的。表面保护的目的是防止混凝土的表面裂缝, 它要求混凝土的内表温差不超过允许标准。蓄热法的目的是防止混凝土的表层冻害, 它要求混凝土表层温度不低于其正常凝固硬化的温度, 从而使混凝土在达到抗冻临界强度后, 在负温养护期间强度仍能增长。暖棚法就是在混凝土浇筑仓位上搭设暖棚, 棚内通常用蒸汽排管或暖风机供热, 使棚内温度保持在0℃ ~ 5℃左右, 保证混凝土转入负温养护前, 混凝土的抗压强度不低于设计强度的40%。暖棚主要由棚盖、支承结构和保温层的围护结构等组成。我们通常采用的形式有三种。
1) 绑扎式暖棚是一种简易暖棚。用10 cm ×10 cm 的预制混凝土柱作支承, 高3. 5 m～4. 0 m。棚盖采用圆木现场绑扎。保温层采用草帘、草垫及帆布等。棚顶的混凝土下料口设活动料口盖, 并用麻袋片包草垫保温。
2) 组装式暖棚, 其棚盖采用单片钢桁架组装而成。因其跨度较大, 支承结构可以设置在模板以外。棚顶同样须设混凝土下料口及活动料口盖。
3) 装配式暖棚, 主要包括钢桁架组合梁、定型保温支承结构、吊装结构及围护结构等部分。整个棚盖为一整体吊装单元, 其主要优点是安装拆除方便。
综上所述, 冬季负温混凝土施工应根据工程性质、混凝土使用目的、水泥品种、气温条件、工期要求等因素, 选择合适的防冻剂品种和配制方法。配合比在满足工程要求的前提下, 注重经济效益, 节约成本。在试验中多做试配, 选择适当的配合比用于施工, 以减小“试验效应”与“工程效应” 的差别。在施工过程中, 尽量避免在寒流或持续低温下施工, 搞好搅拌机室和后台料仓及混凝土运输过程中的保温工作, 要严格控制负温混凝土的入模温度, 不得低于10 ℃。其入模温度保持在较高温度下, 可以加快混凝土的水化反应, 以抵抗前期热量的散失, 有利于负温混凝土早期强度的增长。现场应留置同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。施工完毕, 要减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温。后期养护应根据气温条件, 选择合理的养护方法, 对薄弱部位及易受冻部位注意保温养护。在混凝土转入负温养护后, 要及时检测同条件养护试块强度, 防止混凝土后期强度的萎缩, 保证负温混凝土能达到混凝土设计强度, 保证工程的施工质量。