混凝土结构工程的冬期施工

混凝土结构工程的冬期施工【摘要】我国地域辽阔，气候条件复杂，工程施工中不可避免的会遇到低温条件下的冬期施工，为了保证低温条件下混凝土构件能够达到预期的设计效果，要对设计以及施工工序做出相应的调整，本文对混凝土冬期施工的原理、施工工艺要求、施工方法选择上进行了较为详细的介绍，并以蓄热法为例说明其使用条件。【关键词】冬期施工;水泥混凝土;工艺要求当日平均温度降到5℃以下或者最低气温达到零下时，混凝土的施工必须要采取特殊的技术措施进行施工，并增加冬期施工的工程费用，忽略季节交替、气温突变等天气的变化会给整个建筑结构造成不利的影响。１．混凝土冬期施工的原理混凝土的早期冻害是由于新浇混凝土养护初期受到冻结，当气温恢复到正常温度后虽然养护到了一定的龄期，但仍然不能达到其设计强度引起的。早期病害主要是由混凝土内部的水结冰体积膨胀产生冰晶应力造成的，混凝土浇筑完成后立即受冻，其强度基本会减少一半左右，抗拉强度损失40%，混凝土受冻前养护时间越长，强度越高。水泥混凝土的冻害还与受冻的时间早晚、水灰比、水泥强度等级、养护温度等有关。水和温度是水泥水化反应进行不可缺少的，水是水化反应能否进行的决定因素，温度则控制水化反应的速度，混凝土的强度就是由水泥水化反应产生的。当温度低于5℃时，水化的速度会明显减慢，当温度在零度以下时反应就会停止，温度降低的同时导致混凝土内部的游离水结冰，体积膨胀，从而在混凝土内部产生了冰晶应力。这时混凝土本身强度并不是很高，所以会在内部产生微小的裂缝，对混凝土和钢筋之间的粘结造成不利的影响，结构的强度降低。混凝土本身也有一定的抵抗冻害的性质，在混凝土受冻后但不至于使其各项性能遭到损害的最低强度视为混凝土的临界强度。根据规范，冬期浇筑的混凝土抗压强度硅酸盐或者普通硅酸盐水泥的混凝土不得低于设计强度的30%；矿渣硅酸盐水泥不得低于设计强度标准值的40%；掺加防冻剂的混凝土，温度降低到防冻剂规定的额温度以下时，混凝土的强度不能低于3.5n/mm2。防止混凝土早期冻害的措施：(1)早期增强，在混凝土成型早期提高其强度，使其尽快达到混凝土受冻的临界强度，可以使用早强的水泥料、掺加外加剂增加早期强度、早期保温蓄热、早期短时加热等。(2)改善混凝土的内部结构，排除混凝土内部多余的水分，可以掺加减水型的掺加剂，增加混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗冻能力。掺加防冻剂已达到降低混凝土冰点的温度也是一项有效的措施。2.混凝土冬期施工的工艺要求冬期施工方法要考虑到各方面的因素，自然条件、结构类型、工期限制、经济指标等因素，合理的制定出施工方案。2.1对材料和材料加热的要求冬期施工采用硅酸盐水泥和普通水泥可以缩短养护时间，不宜使用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。保证水泥的强度等级不低于42.5，每立方米混凝土中水泥的含量不少于300kg。冬期中主要是保证水的温度不会太低，由于水的比热是砂石骨料的5倍，所以施工时可以采用加热水的方法来改善这种情况。强度等级小于42.5的水泥水的加热温度不能高于80℃，骨料的温度不高于60℃。强度等级高于42.5的水泥水的温度最高为60℃，骨料的最高温度为40℃。加热的方法有直接用锅烧水、用蒸汽加热水、用电极加热水三种方法。水泥不能直接加热，可以存放在温度较高的暖棚内达到使用的温度。骨料的加热时可以将骨料直接放在加热的铁板上面，下面进行燃烧加热；也可以通过蒸汽管，点热线加热等，加热时不能直接用火直接烧烤，根据不同的自然环境选择加热方法。蒸汽加热方法温度均匀、热效率高，加热效果较好，但容易使骨料内水分增加。钢筋冷拉可以在负温下进行，使用控制应力方法时，在负温下时要较常温下适当提高控制应力；采用控制冷拉率时可以和常温时控制参数相同。钢筋焊接时在室内进行，在室外作业时要保证温度不会过低，有防雪防风的措施，防止冰雪掉落在刚焊接好的接口上，以免有冷脆现象发生。具体加热前可以根据比热、使用的加热设备、加热材料的设计温度以及热量损失大概计算出需要的热总量，根据计算数据制定加热方案，选择合适的热源种类、规模和数量等。2.2混凝土的搅拌、运输和浇筑搅拌混凝土时要搭设暖棚，为了较少热量的损失可以选用大体积的搅拌机进行，搅拌前用热水或者蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的水灰比要严格控制，有骨料带入的水分和外加剂的水分都要计算在内，拌合时间保持在常温时的1.5倍。材料投放时先将水和砂石进行拌合，然后放入水泥，防止水泥在加热的条件下发生骤凝现象。运输时要尽量的减少热量的损失，使用有保温措施的运送容器，运送时要保证混凝土不发生离析，不丧失塑性。施工时尽量的减少运送时间及距离，使用大容积的运输工具，这样可以有效的解决这种危害的发生，减少热量的损失。混凝土浇筑时要清除模版和钢筋上的冰雪和污垢，尽量的加快浇筑速度，混凝土浇筑时的温度不能低于10℃，养护时混凝土温度要保持不低于2℃。施工时加强混凝土的振捣，使混凝土的密实程度提高，振捣的时间要高于常温下的振捣时间，不能使用人工振捣代替机械。混凝土构件进行养护时，加热构件时一旦温度超过40℃，就会在结构内部产生温度应力，在施工前要和设计单位协商，在跨内温度应力较小的地方设置施工缝。在原构件上继续浇筑时要在旧混凝土表面进行加热，使其温度和新浇筑的混凝土入摸温度相同，这样可以保证新老混凝土的牢固结合，不产生裂缝。冬季不宜在强膨胀土性地基上浇筑混凝土，因为膨胀土变形大，一旦地基受冻会引起混凝土的冻害从而产生变形，在弱冻胀土上施工浇筑时也要做到基土的保温工作。3.混凝土冬期施工方法的选择常用的冬期施工方法有蓄热法、外加剂、早强水泥法、外部加热法以及综合蓄热法等。选择施工方法时要根据工程的特点保证混凝土尽快的达到临界强度，避免冻害的持续发生；承重结构要考虑混凝土的出摸速度，保证施工时模具的正常运转使用。蓄热法在这些方法中使用较多，采用合适的保温材料保证混凝土入摸温度，对构件容易受冻的部位加强保温措施，提高保温效果。在混凝土中掺加外加剂或者使用高强度的水泥。早强水泥等也可以提前使混凝土达到设计强度。当上述方法不能满足要求时使用外部加热方法，改善保温措施，提高混凝土的冻前强度，常用的外部加热方法有蒸汽加热法、电热法、暖棚法等。以蓄热法为例，这种方法是通过预加热混凝土的组成材料和水化热，再使用适当的覆盖温度，以保证混凝土在冬期温度较低的情况下达到设计的要求。保温材料可以使用传热系数小、价格便宜、容易获得的材料。使用前保证材料的干燥，提高保温性能。当使用活性高、水化热大的普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥时使用蓄热法能达到更好的效果。蓄热法适用于气温不是太高的寒冷地区，当混凝土的拆模强度要求较小；水泥的强度等级高，水泥发热量较大的结构；室外气温高、风力小时可以采用这种方法进行施工。蓄热法施工简单，费用较低质量容易保证，所以为工程界常用的一种方法。[科]【参考文献】［１］王丽玫,徐凤纯主编.钢筋混凝土与砌体结构.中国水利水电出版社.［２］苏利勋,董羽蕙.混凝土基础底板温度应力和温度裂缝分析[j].科学技术与工程,2008,(10):2728-2731.［３］混凝土结构设计规范gb50010-2010北京：中国建筑工业出版社，2010.