桥梁混凝土冬期施工技术及质量控制

桥梁混凝土冬期施工技术及质量控制目录•一、冬期施工概述•二、冬期施工要求•三、冬期施工混凝土养护方法•四、冬期混凝土施工的质量检查与控制一、冬期施工概述现行国家标准、规程、规范：冬期施工的定义《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—2011）规定：当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工；当室外日平均气温连续高于5℃时解除冬期施工。《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）规定：当工地昼夜平均气温连续5d低于5℃或最低气温低于-3℃时，应确定混凝土进入冬期施工。一、冬期施工概述一、冬期施工概述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，主要随着温度的高低而变化。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。混凝土冬季施工的一般原理水变成冰后，体积约增大9%，同时产生冰胀应力，其应力值常常大于混凝土初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度。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空隙，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。一、冬期施工概述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3.5MPa。一、冬期施工概述1、混凝土冻结温度：－1.5～－2℃开始冻结（游离水——占1/2～2/3）－2℃～－4℃全部冻结（吸附水）。2、混凝土受冻后造成最终强度损失：原因----冰胀应力使混凝土内部产生微裂纹（受冻越早则裂纹越多、越大）；钢筋和粗骨料表面形成冰膜而影响粘结力。特点----冻结越早、水灰比越大，则强度损失越多。3、混凝土强度增长缓慢，制约工期：当混凝土、砂浆浇筑后，如果气温很低，强度增长也变的缓慢。例如，当混凝土在5℃条件下养护28d，其强度仅达标养28d强度的60%左右。欲使混凝土强度有较快的增长，必须采取特殊措施方能满足施工进度的要求。混凝土受冻的危害一、冬期施工概述原理：受冻临界强度是负温混凝土冬期施工中的重要技术指标，在达到此强度之后，混凝土即使受冻也不会对后期强度及性能指标产生影响。当混凝土未达允许受冻临界强度受冻,则解冻后标养至28d，其最终强度损失≯5%。混凝土受冻临界强度一、冬期施工概述•冬期浇筑的混凝土，其受冻临界强度应符合下列规定：1.采用蓄热法、暖棚法、加热法等施工的普通混凝土，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制时，不应小于设计混凝土强度等级值的30%；采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥时，不应小于设计混凝土强度等级值的40%；2.当室外最低气温不低于-15℃时，采用综合蓄热法、负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应小于4.0MPa；当室外最低气温不低于-30℃时，采用负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应小于5.0MPa；混凝土受冻临界强度一、冬期施工概述3.对强度等级等于或高于C50的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的30%；4.对有抗渗要求的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的50%；5.对有抗冻耐久性要求的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的70%；6.当采用暖棚法施工的混凝土中掺入早强剂时，可按综合蓄热法受冻临界强度取值；7.当施工需要提高混凝土强度等级时，应按提高后的强度等级确定受冻临界强度。一、冬期施工概述水泥冬期施工宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。蒸汽养护可选矿渣水泥。掺防冻剂严禁用高铝水泥最小水泥用量不宜低于280kg/m3。水灰比或水胶比应小于0.55或0.5。•注：1大体积混凝土的最少水泥用量，应根椐实际情况决定；•2强度等级不大于C15的混凝土，其最大水灰比和最少水泥用量可不受以上限制；•3本规程所称的水胶比，普通混凝土系指水与水泥(包括掺合料）重量之比；轻骨料混凝土系指水泥的净水灰比（水不包括轻骨料1h吸水量，水泥不包括掺加的混合料）。混凝土原材料要求二、冬期施工要求骨料拌制混凝土所用骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其他易冻裂物质。掺用含有钾、钠离子的防冻剂混凝土，不得采用活性骨料或在骨料中混有这类物质的材料。外加剂非加热养护法混凝土施工所选用的外加剂应含有引气组分，含气量宜控制在3%～5%。基本组成：减水组分+防冻组分+早强组分+引气组分+其它助剂预应力禁止使用含亚硝酸盐类的外加剂（管道灌浆）。混凝土原材料要求二、冬期施工要求材料加热温度应据热工计算确定；混凝土原材料加热宜采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。水、骨料加热的最高温度应符合下表的规定。混凝土原材料要求水泥强度等级水温骨料温度＜42.5水泥80℃60℃≥42.5水泥60℃40℃注：水可加热到100℃，但水泥不得与80℃以上水接触，防止“假凝”；水泥不加热，在暖棚内存放。二、冬期施工要求调整配合比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。二、冬期施工要求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MSF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。二、冬期施工要求•混凝土搅拌站要严格按照实验室发出的配合比通知单位进行生产，不得擅自修改配合比。搅拌前先用热水冲洗搅拌机10分钟，搅拌时间为常温搅拌的1.5倍。搅拌时的投料顺序为石→砂→水→水泥和掺合料→外加剂。生产期间，派专人负责骨料仓的下料，以清除砂石冻块。保证水灰比不大于0.55。搅拌站要与气象单位保持密切联系，对防冻剂要严格控制其掺量。保证混凝土的坍落度不超过200mm。混凝土的拌制二、冬期施工要求混凝土出机口温度及运输保证混凝土出搅拌机（车）温度不低于10°C。混凝土在运输中要求：①不得有表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度损失等现象；②运输中混凝土降温度速度不得超过5°C／h，保证混凝土的入模温度不得低于5°C；③严禁使用有冻结现象的混凝土；④罐车必须装上保温套，接料前用热水湿润后倒净余水，以减少混凝土的热损失。二、冬期施工要求①清除模板、钢筋上的冰雪、污垢；②不得在强冻胀性的地基上浇筑；③大体积混凝土浇上层时，下层温度≮2℃；④混凝土拌合物的入模温度不宜低于10℃；⑤采用加热养护的整体结构，浇筑程序和施工缝位置的设置，应采取能防止发生较大温度应力的措施。当加热温度超过45℃时，应进行温度应力核算。⑥型钢混凝土组合结构，浇筑混凝土前应对型钢进行预热，预热温度宜大于混凝土入模温度。混凝土浇筑二、冬期施工要求混凝土拆模工程现浇构件的拆模应由同条件养护试块强度检验满足拆模条件的原则确定拆模时间。当混凝土未达到受冻临界强度均不得拆除保温加热设备。混凝土冷却到5°C，且超过临界强度并满足常温混凝土拆模要求时方可拆模。混凝土温度通过温度计来测定；可通过3d同条件试验与4MPa比较来确定混凝土是否超过临界强度（4MPa）。二、冬期施工要求混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温延缓混凝土冷却，使混凝土冷却到0℃以前达到预期要求强度的施工方法。原理：（1）水与骨料加热＋水化热＋保温覆盖（2）混凝土在冻结前达到受冻临界强度。适用于：室外最低温度≮－15℃时的地下工程；表面系数（冷却面积/全部体积）≯5m-1的结构（结构较厚大的现浇混凝土）1、蓄热法三、冬期施工混凝土养护方法综合蓄热法：掺早强剂或早强型外加剂的混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温，延缓混凝土冷却，使混凝土温度降到0℃或设计规定温度前达到预期要求强度的施工方法。综合蓄热法施工应选用具有减水、引气等性能的早强型复合外加剂。混凝土浇筑后采用塑料薄膜+保温被+塑料布对裸露表面覆盖并保温，确保混凝土在养护期间保湿、保温、防水、防风。对边、棱角部位的保温层厚度应增大到面部位的2～3倍。2、综合蓄热法三、冬期施工混凝土养护方法模板宜采用整装整拆方案。当混凝土强度达到1MPa后，可使侧模板轻轻脱离混凝土后，再合上继续养护到拆模。采用综合蓄热法养护的混凝土，起始养护温度应满足热工计算的要求，且不得低于5℃。•注：1完全由保温模板封闭的构件（如立柱等），其起始养护温度为：在混凝土搅拌、运输、浇筑等完成后（包括模板及钢筋吸热）的温度；2混凝土浇筑后需要保温覆盖的构件(如梁、板等)，其起始养护温度为：在混凝土搅拌、运输、浇筑等完成（包括模板及钢筋吸热）并覆盖保温材料后的温度。2、综合蓄热法三、冬期施工混凝土养护方法混凝土蒸汽养护法的适用范围应符合下表的规定方法简述特点适用范围棚罩法用帆布或其他罩子扣罩，内部通蒸汽养护混凝土设施灵活，施工简便，费用较小，但耗汽量大，温度不宜均匀预制梁、板、现浇梁、地下基础等蒸汽套法制作密封保温外套，分段送汽养护混凝土温度能适当控制，加热效果取决于保温构造，设施复杂墩身立柱热模法模板外侧配置蒸汽管，加热模板养护加热均匀、温度易控制，养护时间短，设备费用大现浇梁、墩身立柱3、蒸汽养护法三、冬期施工混凝土养护方法适用范围：搭棚围护，棚内加热至≥5℃，适用于地下结构工程和混凝土构件比较集中的工程。特点：同常温操作；费资耗能大。要求：•1当采用暖棚法施工时，棚内各测点温度不得低于5℃，并应设专人检测混凝土及棚内温度。暖棚内测温点应选择具有代表性位置进行布置，在离地面500mm高度处必须设点，每昼夜测温不应少于4次。•2养护期间应测量棚内湿度，混凝土不得有失水现象，否则应及时采取增湿措施或在混凝土表面洒水养护。•3暖棚的出入口应设专人管理，并应采取防止棚内温度下降或引起风口处混凝土受冻的措施。•4在混凝土养护期间应将烟或燃烧气体排至棚外，并应采取防止烟气中毒和防火措施。暖棚法三、冬期施工混凝土养护方法适用范围：适用于表面系数大于15或不易加热保温，且对强度增长要求不高的一般结构工程。要求：负温养护法施工的混凝土，应以浇筑后5d内的预计日最低气温来选用防冻剂，起始养护温度不应低于5℃。初冬、早春。混凝土浇筑后，裸露表面应采取保湿措施，同时根据需要采取相应的保温覆盖措施。负温养护法施工，应加强测温，并用以计算混凝土成熟度；当混凝土内部温度降到防冻剂规定温度之前，混凝土的抗