22-5 混凝土工程

22-5混凝土工程22-5-1基本要求1．混凝土工程的冬期施工，要从施工期间的气温情况、工程特点和施工条件出发，在保证质量、加快进度、节约能源、降低成本的前提下，选择适宜的冬期施工措施。2．新浇筑的混凝土如果遭冻，拌合水冻结成冰，水结成冰后的体积增加约9%，同时水泥的水化作用也停止进行。在恢复正温养护以后，会使水泥浆体中的孔隙率比正常凝结的混凝土显著增加，从而使混凝土的各项物理力学性能全面下降。如抗压强度约损失50％，抗渗等级降低为零，混凝土与钢筋的粘结力也有大幅度的降低。因此遭受过冻害的混凝土不仅力学强度降低，而且耐久性能严重劣化。如在施工时增加混凝土中的水泥用量提高混凝土的强度等级，虽然抗压强度可以相应增加，但耐久性仍得不到改善。因此从保证混凝土工程全面质量出发，在冬期施工中必须防止混凝土在硬化初期遭受冻害，并尽早获得强度。3．混凝土的温度降至0℃前，其抗压强度不得低于抗冻临界强度。抗冻临界强度规定如下：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的30%；矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的40％，但C10及C10以下的混凝土，不得低于5.0N/mm2。如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。4．冬期施工的混凝土，为了缩短养护时间，一般应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，用蒸汽直接养护混凝土时，应选用矿渣硅酸盐水泥。水泥的强度等级不宜低于42.5，每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg，水灰比不应大于0.60并加入早强剂。5．为了减少冻害，应将配合比中的用水量降低至最低限度。办法是：控制坍落度，加入减水剂，优先选用高效减水剂。6．为了防止钢筋锈蚀，在钢筋混凝土中，氯盐掺量不得超过水泥重量的1%（按无水状态计算）。掺氯盐的混凝土必须振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。在下列情况下，不得在钢筋混凝土中掺用氯盐：（1）在高湿度空气环境中使用的结构（排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房和经常处于空气相对湿度大于80％％的房间以及有顶盖的钢筋混凝土蓄水池等）；（2）处于水位升降部位的结构；（3）露天结构或经常受水淋的结构；（4）有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露钢筋预埋件而无防护措施的结构；（5）与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构；（6）使用过程中经常处于环境温度为60℃以上的结构；（7）使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构；（8）薄壁结构、中或重级工作制吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础等结构；（9）电解车间和直接靠近直流电源的结构；（10）直接靠近高压电源（发电站、变电所）的结构；（11）预应力混凝土结构。素混凝土中氯盐掺量不得大于水泥重量的3%。7．掺有尿素的混凝土，在自然干燥过程中，会在表面析出白色结晶物，影响美观。因此尿素掺量不得超过水泥重的4%。掺有尿素的混凝土在封闭环境中会散发出刺鼻臭味，影响人体健康，因此不能用于整体现浇的剪力墙结构或楼盖结构。8．整体浇筑的结构，采用蒸汽加热养护时，混凝土的升温和降温速度，不得超过表22-27的规定。混凝土的升温降温速度表22-27表面系数升温速度（℃/h）降温速度（℃/h）≥61510＜6105注：1.表面系数系指结构冷却的表面积（m2）与结构全部体积（m3）的比值；2.厚大体积的混凝土，应根据实际情况确定。9．用蒸汽直接加热养护混凝土时，当采用普通硅酸盐水泥时，混凝土的温度不超过80℃，当采用矿渣硅酸盐水泥时，可提高到85℃。电热养护混凝土的温度，应符合表22-28的规定。电热养护混凝土的最高允许温度（℃）表22-28水泥强度等级表面系数＜1010～15＞1532.570504542.540403510．模板和保温层，应在混凝土冷却到5℃后方可拆除。当混凝土与外界温差大于20℃时，拆模后的混凝土表面，应临时覆盖，使其缓慢冷却。11．未完全冷却的混凝土有较高的脆性，所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用。12．冬期施工期间，施工单位应与气象部门保持密切联系，随时掌握天气预报和寒潮、大风警报，以便及时采取防护措施。22-5-2混凝土的拌制1.混凝土原材料加热应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。水、骨料加热的温度一般不得超过表22-29的规定。若达到规定温度后仍不能满足要求时，水的加热温度可提高到100℃，但水泥不得与80℃以上热水直接接触。投料时应先投入骨料和水，最后才投入水泥。拌合水及骨料最高温度表22-29水泥种类拌合水（℃）骨料（℃）强度等级小于52.5的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥8060强度等级等于及大于52.5的硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥60402.水和骨料可根据工地具体情况选择加热方法，但骨料不得在钢板上灼炒。水泥应储存在暖棚内，不得直接加热。3.骨料必须清洁，不得含有冰雪和冻块，以及易冻裂的物质。在掺有含钾、钠离子的外加剂时，不得使用活性骨料或混有活性材料的骨料。4.拌制掺外加剂的混凝土时，如外加剂为粉剂，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体，使用时应先配制成规定浓度溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配制成施工溶液。各溶液要分别置于有明显标志的容器内，不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。5.严格控制混凝土水灰比，由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。6.拌制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。7.混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。8.混凝土拌合物的理论温度，可按下式计算：T0＝[0.9（mceTce＋msaTsa＋mgTg）＋4.2Tw（mw－wsamsa－wgmg）＋c1（wsamsaTsa＋wgmgTg）－c2（wmmsa＋wgmg）」÷[4.2mw＋0.9（mce＋msa＋mg）]（22-10）式中T0——混凝土拌合物温度（℃）；mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量（kg）；Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度（℃）；wsa、wg——砂、石的含水率（％）；c1、c2——水的比热容[kJ/（kg·K）]及冰的溶解热（kJ/kg）。当骨料温度＞0℃时，c1＝4.2，c2＝0；≤0℃时，c1＝2.1，c2＝335。9.混凝土拌合物的出机温度，可按下式计算：T1＝T0－0.16（T0－Ti）（22-11）式中T1——混凝土拌合物出机温度（℃）；Ti——搅拌机棚内温度（℃）。22-5-3混凝土的运输和浇筑1．冬期施工运输混凝土拌合物，应使热量损失尽量减少，可采取下列措施：（1）正确选择放置搅拌机的地点，尽量缩短运距，选择最佳的运输路线；（2）正确选择运输容器的形式、大小和保温材料；（3）尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作。2.混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，装运拌合物的容器应有保温措施。3.混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度，可按下式计算：T2＝T1－（αtt＋0.032n）（T1－Ta）（22-12）式中T2——混凝土拌合物经运输到浇筑时温度（℃）；tt——混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h）;n——混凝土拌合物转运次数；Ta——混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；α——温度损失系数（h-1）：当用混凝土搅拌车输送时，α＝0.25；当用开敞式大型自卸汽车时，α=0.20；当用开敞式小型自卸汽车时，α=0.30；当用封闭式自卸汽车时，α=0.1；当用手推车时，α＝0.5004.考虑模板和钢筋的吸热影响，混凝土浇筑成型完成时的温度，可按下式计算：ssffccsssfffccmCmCmCTmCTmCTmCT23（22-13）式中T3——考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度（℃）；Cc、Cf、Cs——混凝土、模板、钢筋的比热容［kJ/（kg·K）］：混凝土取1kJ/（kg·K）；钢材取0.48kJ/（kg·K）；mc——每立方米混凝土重量（kg）；mf、ms——与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋重量（kg）；Tf、Ts——模板、钢筋的温度，未预热者可采用当时的环境气温（℃）。【例】设每立方米混凝土中的材料用量为：水150kg，水泥300kg，砂600kg，石1350kg。材料温度为：水70℃，水泥5℃，砂40℃，石-3℃。砂含水率5%，石含水率2%。搅拌棚内温度为5℃。混凝土拌合物用人力手推车运输，倒运共2次，运输和成型共历时0.5h，当时气温-5℃。与每立方米混凝土相接触的钢模板和钢筋共重450kg，并未预热。试计算混凝土浇筑完毕后的温度。【解】混凝土拌合物的理论温度：T0＝[0.9（300×5＋600×40－1350×5）＋4.2×70×（150－0.05×600－0.02×1350）＋4.2×0.05×600×40－2.1×0.02×1350×3－330×0.02×1350]÷[4.2×150＋0.9（300＋600＋1350）]＝15.1℃混凝土从搅拌机中倾出时的温度：T1＝15.1－0.16（15.1－5）＝13.5℃混凝土经运输成型后的温度：T2＝13.5－（0.5×0.5＋0.032×2）（13.5＋5）＝7.7℃混凝土因钢模板和钢筋吸热后的温度：T3＝（2400×1×7.7－450×0.48×5）÷（2400×1＋450×0.48）＝6.6℃混凝土浇筑完毕后的温度为6.6℃。5.冬期不得在强冻胀性地基土上浇筑混凝土，在弱冻胀性地基土上浇筑时，基土应进行保温，以免遭冻。6.用人工加热养护的整体式结构，其浇筑程序及施工缝的设置，应能防止产生较大的温度应力，如混凝土的加热温度超过40℃时，可采取以下措施：（1）支承在已浇筑完毕的厚大结构上的梁，应用钢板制成的垫板将梁与厚大结构隔开，使梁在加热和冷却时可以自由伸缩；（2）如梁不能按（1）所述方法进行浇筑，而在设计中又未考虑到附加温度应力时，则梁的混凝土浇筑与加热应分段进行，段之间的间隔长度不应小于1/8梁的跨度，也不得小于0.7m。间断处应在已浇筑的混凝土冷却至15℃以下时，才可用混凝土填实并加热养护；（3）与支座不做刚性连接的连接梁，应在长度不超过20m的段落上同时加热；（4）多跨刚架的连续横梁，如刚架支柱的高度与横梁截面高度之比小于15时，应按（2）所规定的方法浇筑和加热混凝土。当刚架的跨度≤8m时，应每隔两个跨度留出间断处；当刚架的跨度＞8m时，应每隔一个跨度留出间断处；（5）与小跨度的大型横梁相连的高柱，应按同一高度进行混凝土的浇筑和加热；否则在柱子之间的横梁上留出间断处；（6）互相平行又彼此间以刚性连接的梁（在同一柱上又与柱刚性连接的两根吊车梁），应同时进行加热；（7）浇筑和加热肋形楼板时，应按（2）和（4）规定进行，在纵向和横向两个方向留在间断处，梁与板应同时进行浇筑和加热养护。7.浇筑基础大体积混凝土时，施工前要对地基进行保温以防止冻胀。新拌混凝土的入模温度以7～12℃为宜。混凝土内部温度与表面温度之差不得超过20℃。必要时应做保温覆盖。8.浇筑装配式结构接头的混凝土（或砂浆），应先将结合处的表面加热到正温。浇筑后的接头混凝土（或砂浆）在温度不超过45℃的条件下，应养护至设计要求强度，当设计无要求时，其强度不得低于设计的混凝土强度标准值的75％。9.预应力混凝土构件在进行孔道和立缝的灌浆前，浇灌部位的混凝土须经预热，并宜采用热的水泥浆、砂浆或混凝土，浇灌后在正温下养护到强度不低于15N/mm2。22-5-4混凝土强度估算1.在冬期施工中，需要及时了解混凝土强度的发展情况。例如当采用蓄热养护工艺时，混凝土冷却至0℃前是否已达到抗冻临界强度；当采用人工加热养护时，在停止加热前混凝土是否已达到预定的强度；当采用综合养护时，混凝土的预养时间是否足够等。在施工现场留置同条件养护试件做抗压强度试验，固然可以解决一部分问题，但所做试件很难与结构物保持相同的温度，因此代表性较差。又由于模板未拆，也不能使用任何非破损方法进行测试。因此，运用计算的方法对混凝土强度进行估计或预测是很有实用价值的。2．用普通硅酸盐水泥和矿渣硅