冬季混凝土施工技术
8110lxq
8110lxq Lv.6
2004年09月12日 13:01:07
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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,当环境温度降到4℃时,只要采用适当的施工方法,避免新浇混凝土早期浸冻,使外露混凝土与冬季气温保持较小温差,也会取得像在天暖施工时的效果。  混凝土冬季施工的一般原理  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,是由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,主要是随着温度的高低而变化的。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)。这时参与水泥水化作用的水减少了,因此,水化作用减慢,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,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。

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,当环境温度降到4℃时,只要采用适当的施工方法,避免新浇混凝土早期浸冻,使外露混凝土与冬季气温保持较小温差,也会取得像在天暖施工时的效果。

  混凝土冬季施工的一般原理

  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,是由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,主要是随着温度的高低而变化的。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)。这时参与水泥水化作用的水减少了,因此,水化作用减慢,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,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2500千克每平方厘米的冰胀应力。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(即旱期受冻破坏)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。

  由此可见,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。

  混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)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。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,使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,一般称临界强度,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35千克每平方厘米。

  混凝土冬季施工方法的选择

  从上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,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,要根据施工时的气温情况,工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况),工期紧迫程度,水泥的品种及价格,早强剂、减少剂、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,来选择合理的施工方法。一般来说,对于同一个工程,可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案,应当用最短的工期、最低的施工费用,来获得最优良的工程质量,也就是工期、费用、质量最佳化。目前,基本上采用以下4种方法。

  调整配合比方法

  主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法: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,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。④掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠(掺用水泥用量的2%)和MS—F复合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。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。

  蓄热法

  主要用于气温—10℃左右,结构比较厚大的工程。做法是: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0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单,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。

  外部加热法

  主要用于气温—10℃以上,而构件并不厚大的工程。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。①火炉加热。一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质
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gloryer
2004年10月23日 19:50:13
2楼
文章不错,但人更漂亮。
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wgycd
2004年11月17日 12:39:01
3楼
好文章,如果不是原创,我希望以后引用文章最好能注明出处(不一定要注明作者),这样既是对原著作的尊重,也可以保证文章的可信度,增加含金量。
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wjb0908
2005年11月19日 00:56:28
4楼
实际意义不是很大
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cgya2
2005年11月19日 16:18:29
5楼
呵呵,在咱们广东,冬季施工也不用什么措施啊!向楼主学习!
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wenrouhuainanren
2006年12月10日 17:33:23
6楼
针对水电站建设地处高寒地区,环境气候条件恶劣并进入冬季施工的实际,多措并举做好大坝冬季浇筑保温、保湿、防裂工作,保证了大坝浇筑工作的顺利进行和浇筑质量。
冬季最低气温可达零下摄氏30度。为了保证冬季大坝混凝土浇筑质量,积极开展坝体接缝灌浆及接触灌浆施工、大坝混凝土裂缝处理施工、大坝混凝土保温材料物理力学指标控制和先进钢模板等新技术的使用,针对高寒条件下大坝对砼的质量要求高,砼的各项性能必须满足要求的实际,积极开展大坝全级配砼和砼徐变试验课题的研究。严格冬季混凝土施工技术要求和环节操作程序,强化工艺流程执行,从第一道工序实行质量控制,将质量控制“关口前置”。加强保温、保湿、防裂措施,做到专人负责,严明奖惩。把混凝土浇筑的内在质量和外观质量结合起来进行考评,对混凝土浇筑质量进行全面检查,对质量合格者予以奖励,对不合格者限期整改。充分发挥“试验中心”、“测量中心”两个专职机构的作用,对工程质量进行有效的检测和控制。追求工程内在优质和外形美观的统一,达到外观形象的“镜面”效果,使施工质量更精、更细、更好。
  严把冬季骨料生产质量关。由于冬季严寒,骨料容易结冰,给生产、运送带来一定困难。对此要求各砂料厂按计划保质保量运送干毛料,以防在箅子筛上造成冻结。储备一定量的干毛料和成品砂,保证毛料和骨料的可持续供应。同时对骨料进行严格的检测,对不合格的毛料禁止使用,保证供应的毛料级配均匀,质量合格。
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wenrouhuainanren
2006年12月25日 15:40:46
7楼
进入冬季施工以来,拉西瓦施工局投入500多万元购买保温材料,其中帆布9000平方米、岩棉被5000平方米,EPE保温卷材12000平方米、厚泡沫板4000平方米,钢管等120吨以及竹夹板、铅丝、暖风机等保温物资。通过做好冬季保温工作,确保混凝土浇筑的施工质量。
  拉西瓦水电站位于青海省贵德县境内,依据对当地多年气候的观测记录,本地气温在当年11月至翌年3月日最低气温低于零下3℃,依据《水工混凝土施工规范》及设计文件要求,在寒冷地区日最低气温低于零下3℃时,混凝土施工按冬季施工采取保温措施,因此根据业主及设计的要求,积极做好施工计划,及时采取保温措施,搞好冬季施工保温工作。
  由于拉西瓦拌合站距离施工现场较远,认真做好混凝土运输时的保温工作,所有拉料的车辆用厚泡沫板包裹,外用铁皮装订严密,以保证拉料时混凝土的温度损失。运输车辆在第一次装运混凝土前,采用热水先把车厢及混凝土罐冲热再装料运输的方法来保证温度。
  在仓面保温方面,对所浇筑的仓号利用帆布、EPE保温卷材等搭设暖棚,暖棚采用帆布搭设,采用脚手架管或钢筋搭设框架,用铅丝搭设网格,帆布棚顶用铅丝拉网格压顶,保证暖棚的稳定和密封性。暖棚内燃油热风机进行加温,形成局部小气候,保证棚内温度在5℃以上,以确保混凝土浇筑质量。
  由于进水塔混凝土浇筑主要采用门机或塔机和皮带机共同入仓,因此,施工局对料罐和皮带机进行保温。混凝土浇筑完成后,根据气温情况,持续进行后续加热,保证混凝土初期强度。收仓面时采用保温卷材或岩棉被覆盖保温。通过这些具体的措施,进入冬季施工以来,进水塔混凝土浇筑未发生任何质量事故,施工质量得到了甲方的肯定。
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wenrouhuainanren
2006年12月26日 12:09:59
8楼
公伯峡水电站工程概况及水文气象
公伯峡水电站位于黄河上游青海省镜内,座落在循化撒拉族自治县与化隆回族自治县交界处的黄河干流上,坝址河道上游76公里为已建的李家峡水电站,下游148公里为已建的刘家峡水电站。公伯峡水电站坝址区海拔高程约1900~2000m。坝址以上黄河流域面积为143619km2,占黄河总流域面积19.1%,坝址多年平均流量717m3/s,年径流量226亿m3。坝址区属寒湿类高山气候,一年中夏短而冬长(其冬季期为本年11月份至次年的4月份,历时6个月),且干旱少雨,寒潮出现频繁,全年平均出现13.6次,全年冻融次数77.2次,最大冻土深度70cm。冬季期间平均气温为-5℃,多年平均最低气温在-17.3~-19.5℃之间。

公伯峡厂房混凝土冬季施工特点
1除基础混凝土和窝壳混凝土为大体积混凝土外,其他上部结构均为薄壁结构(板、梁、柱、楼梯等),这些薄壁结构的防冻能力差。
2每个机组段长度大(长度达24.98m),分层仓位拉的战线长,在混凝土入仓能力有限的情况下,多数仓位混凝土浇筑时间比较长。
3坝址区域昼夜温差大(最大温差达到21.5℃),混凝土保温工作量大。
4厂房所在区域地势低,易积水,水在仓内过夜后易结冰,除冰工作量大。
5在冬季气温较低的情况下,仓内浇筑前的升温工作量大,费电、费油(暖风机用油)、费煤和费时。
6冬季施工中的各种运输车辆、排水管道等各种铺助设施都需要做防寒措施。
7冬季浇筑混凝土,不但要满足防裂要求,而且还要满足早期防冻要求。
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wenrouhuainanren
2006年12月26日 12:13:52
9楼
3、冬季混凝土施工温控措施
1.混凝土出拌和机前的温度控制
为了提高混凝土出机口温度,主要采取措施提高混凝土中各种原材料入机前的温度控制。首先尽可能利用自然气温和地温的变化规律获得温度较高的骨料和砂料,并加热水拌和。
① 骨料和砂的堆存
经加工的砂和骨料分级堆存,下设地笼廊道,出料地笼廊道半埋藏或全埋藏于地下。根据气温条件,对地笼廊道进行加温,这样可提高骨料上拌和楼的温度。另外将骨料堆存至少在6~8m或更高,可防止底部骨料受冻。
② 加热水拌和
为提高混凝土温度,首先采用的办法是拌和时加热水,用热水提高混凝土中其它原材料的温度,以达到提高混凝土出拌和机口温度的目的。根据公伯峡拌和楼实践经验,每方混凝土中掺入总水含量60%的热水(热水温度在50~60℃之间)拌和,可提高混凝土温度达到15℃左右。
③ 加早强剂
加早强剂可以加快混凝土硬化速度,同时提高混凝土的早期强度,利用混凝土硬化过程中水化热达到蓄热保温的目的。
④加减水剂
加减水剂可降低混凝土中的用水量,控制混凝土料的坍落度,从而减少混凝土中水的冻害。
2.混凝土运输过程中的温度控制
为防止加温混凝土在运输过程中散热过快,主要从运输车辆、垂直运输吊罐、运输路况及施工生产方面下功夫。
① 运输车辆保温
对混凝土水平运输自卸汽车的车厢周围用双层高发泡塑料板保温,外封黑铁皮固定,车顶部安装可移式高发泡聚乙烯泡沫塑料保温被,设置可靠的防风装置,避免新鲜混凝土表面受冻,同时对自卸汽车尾水装置和通道进行改造,利用尾气对车厢加热。对混凝土运输搅拌车车罐周身包裹泡沫塑料保温被,并用铁丝固定。

② 垂直运输吊罐保温
对吊罐外围用聚氨酯硬制高发泡沫塑料板保温,吊罐口临时用牦牛被覆盖。
③ 确保运输路况
为减少混凝土在运输过程中散热,路面状况的好坏至关重要,首先要保持路线畅通,无堵塞,再者就是保证路面无坑坑洼洼,三是修筑路线无急弯,拉直,缩短混凝土运输距离。
④ 合理安排生产,保证拖运到现场的混凝土料及时入仓
合理组织施工确保温控标准,对防止厂房裂缝是十分重要的。在生产中,随时有各种突发事件,以致耽误混凝土料的入仓时间,使本已加温的混凝土料在空气中逐渐冷却,致使达不到混凝土浇筑中的温度要求。因此在运输过程中,合理调配运输车辆,缩短运输时间,尽量减少转运次数,降低混凝土运输、吊运过程中的温度损失,有效保证混凝土料入仓浇筑温度。
3.混凝土浇筑过程中的温度控制
混凝土浇筑过程中的温度控制是整个温控过程中的关键,主要从以下几个方面着手:一是基岩面或老混凝土面浇筑前的温度,二是仓内升温,三是模板外侧的隔温,四是浇筑中的混凝土表面覆盖,五是把握浇筑时间。公伯峡厂房全年混凝土浇筑温度控制
① 基岩面或老混凝土面的升温
在冬季,浇筑仓的基岩面或老混凝土表面的温度一般都很低,为防止入仓的混凝土与基岩面或老混凝土面接触后受冻,在开仓前用碘钨灯和电炉加热至正温。
② 提高仓内温度
在大气温度降到零度以下后,浇筑仓面将搭设保温棚保温(保温棚结构见彩照),棚的四周和顶面用牦牛被覆盖,棚顶架设操作平台和通道。在保温棚内安放碘钨灯、暖霸和暖风机,根据经验,50㎡面积的浇筑仓要配置一台暖风机(单机功率为20kw)和5盏碘钨灯(单盏功率为1kw)或15盏碘钨灯或8台暖霸(单盏功率为2kw),这样才能有效保证浇筑仓内气温达到正温以上。
③ 模板外侧隔温
为防止混凝土温度通过模板散发出去,在浇筑前要将所有外侧模板进行保温处理。若是多卡模板,则利用面板后的钢框安装5㎝厚组燃型高发聚乙烯泡沫塑料板,若是木模或标准小钢模,则在模板的外侧挂设牦牛被封闭,相邻牦牛被之间搭接至少20㎝,并保证所有模板面不外露。尾水副厂房板梁柱等薄壁结构所用模板采用木制胶合板,不用钢模,以减免散热。
④ 浇筑中覆盖混凝土面
加温后的混凝土料,其表层冒热气,在混凝土浇筑过程中,因吊罐下料需掀开保温棚,会造成不少冷空气进入浇筑仓内,从而降低仓内温度,因此,除及时复原掀开的保温棚外,还得在混凝土收仓面上密封一层塑料薄膜,同时在薄膜上盖一层保温被,以减少新浇混凝土热气的散失。柱子和门槽二期砼浇筑时,其浇筑高度大,仓位面积狭小,无法使用常规保温措施进行浇筑,可利用在柱子和门槽二期砼周围的施工排架搭设保温棚,将整个柱子和门槽包围在棚内,只露出下料口,暖棚内利用电炉(电热板)或电暖风机供热。
⑤ 把握浇筑时间
日平均气温在-10℃以下,停止浇筑混凝土,瞬时气温低于-10℃,错开低温时段浇筑混凝土,因为混凝土在这样冷的气候下施工最易产生裂缝,混凝土浇筑温度上升困难。
4.混凝土浇筑后的温度控制
①混凝土浇筑后的2~3天内,保温棚不拆除,各种加温设备不撤离,模板外侧的保温被继续覆盖,保持浇筑的混凝土仓内仍然正温。
②拆模时间一般安排在白天进行。为防止拆模时浇筑块的温度与外界温差 大,采用将模板预先撬缝10~15cm,适当改变混凝土边界环境,即加速降温,又不使混凝土内外温差过大。
③混凝土拆模后,其表面先用塑料薄膜封闭,再用5cm厚双层高发泡聚乙烯泡沫塑料覆盖,每隔2m用木条将保温材料压贴固定在混凝土墙面上,将混凝土表面包成密不透风的保温层。
④ 对主厂房排架柱,将保温被从上至下竖直铺下,拐角处加铺一层将柱角包裹住,搭接处用细扎丝连接,每隔2m用钢管在保温被外四面锁定
⑤ 厂房结构内尾水出口、肘管出口、压力钢管口、排风洞、操作廊道等通风口,均在10月底以前用木制板(板外侧贴贴高发泡聚乙烯泡沫塑料板)全部封堵,电炉加热升温,使孔洞内温度维持在2~4℃以上,以免穿堂风造成混凝土超冷产生裂缝。
5.混凝土浇筑层优化间隔期
混凝土分层浇筑后,不同层厚出现最高温度的时间不同,浇筑层厚在1~3m范围的其出现的最高温度时期为2~5d不等,在混凝土出现最高温升时浇筑上层新混凝土,可以做到最有利的散热,且混凝土早期内部温度上升为压应力状态,最高温度出现后,温度开始下降才产生拉应力,此时覆盖新混凝土,可使混凝土内部及层面间温度应力不至过大,避免产生老混凝土对新混凝土的约束、上下层温差过大及施工质量等问题,对防裂是大有好处的。
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wenrouhuainanren
2006年12月26日 12:14:57
10楼
在2003年6月份,对2002年11月~2003年3月期间施工的部位进行详细的普查,检查混凝土外观质量是否存在表面裂缝,以此来验证冬季混凝土施工质量是否过关。通过检查发现,仅在尾水管流道内发现了一条长50cm的裂缝,主要是保温被覆盖不良造成的,其它部位混凝土浇筑均比较成功,没有发现任何裂缝,且外观光滑平整,质量优良。可见通过在各个施工环节的温度控制,公伯峡厂房混凝土冬季施工取得了实质性的胜利。
混凝土冬季施工温度控制历年来是水电施工单位棘手的问题,它不光是工序繁琐,物资材料消耗大,并耗费大量时间,而且实际操作控制起来难度大,一个环节出现漏洞将会造成整个保温失败,前功尽弃。尽管如此,公伯峡水电站厂房工程在冬季施工中走过了一条探索、实践、再探索、再实践,最后取得成功的道路,积累了十分宝贵的冬季混凝土施工经验,锻炼了一批施工队伍。
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wugaoyuwei
2006年12月27日 13:26:55
11楼
可以借鉴一下,谢谢!
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