简述混凝土冬季施工应用原理及方法要点
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摘要：如果混凝土冬期施工中选择方法不佳，措施不当出现工程质量事故，浪费资金，拖延工期，确保冬期混凝土工程质量，需要混凝土搅拌站严格控制生产环节和出厂质量，施工单位大力配合和支持，为了保证工程质量，除严格标准规范进行混凝土外施工单位一定要做好混凝土的施工和养护工作，以避免混凝土在冬期施工过程中留下质量隐患，确保混凝土工程质量。
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
混凝土的凝结硬化须有一定的温度条件, 天气寒冷会使混凝土冻结, 而无法使混凝土凝结。所以在冬季施工中, 要采取措施, 创造必要的条件, 促使混凝土正常凝结硬化, 确保质量。当气温降到- 3 ℃ , 昼夜平均温度低于+ 5℃ 时, 则需要按照混凝土冬季施工方法来进行。
一、混凝土冬季施工应用原理
通常定义上的混凝土是指用水泥作为胶凝材料配以砂、石等集料与水（或外加剂和掺合料）按一定的比例配合，经过搅拌、成型、养护而得的建筑材料。混凝土拌和物之所以能够凝结、硬化成一定强度的建筑材料，是因为其主要成分水泥水化作用的结果。水泥的水化速度除了与组成混凝土的材料配合比有关之外，还受到外界环境中温度的影响。当作业环境温度升高的时候，水化作用明显加快，与之相应的混凝土的强度增长也变快；相反，当环境温度降低的时候，混凝土的强度增加速度随着水化作用速度的减慢而减慢。当环境温度降低到0℃的时候，是水的冰点，混凝土中有一部分水开始结冰，混凝土的强度可以小范围增长，但是，当混凝土中的水完全结冰，由液态变为固态时，水化作用随之停止，混凝土强度不再增长。
水结成冰，体积增大，在混凝土内部产生应力，通常情况下这个应力值大于水泥内部初期形成的强度值，使得混凝土受到不同程度的破坏进而影响其强度。其次，由于水的形态变化，会在骨料表面产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆和骨料的粘结力，使得混凝土的抗压能力降低。当环境温度上升后，水由固态重新变为液态，水的体积变小，在混凝土中会形成各种空隙，混凝土的密实性及耐久性下降。一系列研究发现，在混凝土冻结前，存在一段预养期，混凝土处在正常温度下，可以加速水泥的水化作用，混凝土的强度进一步增长，达到较高的程度，提高混凝土质量。不管从哪个方面来考虑，水的形态变化对于混凝土的性能都有着不可忽视的影响。
二、冬季施工混凝土的原材料和配比选择
1、水泥的选择
水泥的选择主要是两个方面: 一是品种与标号,另一方面单方混凝土中水泥的用量。如果冬季施工的混凝土, 采用掺外加剂法、蓄热法、暖棚法时, 除了结构物, 如水坝、反应堆、大体积基础等, 则选用低热水泥。对蒸养混凝土, 宜优先选用矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥。水泥标号一般大于325 号, 水泥用量大于300kg /m3。
2、骨料
混凝土骨料分细骨料和粗骨料。细骨料宜选用中砂, 含泥量小于3% , 粗骨料须选用经15次冻融循环试验合格(总质量损失小于5% )的坚实级配花岗岩或石英岩碎石, 不应有风化的颗粒, 含泥量小于1% 。骨料多处于露天堆置条件, 因此要求提前清洗和贮备, 做到骨料清洁。要使用冰雪完全熔化了的骨料, 不宜使用冻结或掺有冰雪的骨料, 否则会降低混凝土的温度, 另外由于冰雪的融化会在混凝土中留下孔隙。为了有利于骨料的加热, 特别要注意在运输和贮存过程中不要混入冰雪, 以避免冰融化时吸热降温。冬季施工混凝土所用骨料的贮备场地,应选择地势较高、不积水的地方。
3、水灰比
混凝土的冻结, 主要由于其中的水分结冰所致。而水灰比又直接影响混凝土的孔结构, 混凝土中, 孔隙率和孔结构特征(大小、形状、间隔距离)对抵抗冻害起着明显的作用, 故冬季施工混凝土的水灰比应不大于0. 60。另外, 为适应目前的一般施工工艺水平条件, 水灰比最好也不要低于0. 40。
4、外加剂
( 1)早强剂——氯化钙
混凝土中掺入适量的氯化钙会促进硬化, 可减少养护时间和受冻害的机会。但在钢筋混凝土中,氯化钙掺量不得超过水泥质量的1% (按无水状态计算), 以免引起钢筋锈蚀。掺氯化钙的混凝土振捣密实, 且不宜采用蒸汽养护。
( 2)防冻剂
选用的防冻剂应符合行业标准JC475- 92《混凝土防冻剂》规定的性能标准, 按施工时环境温度选用。在防冻剂中一般含有早强组分、减水组分和防冻组分, 然后将这些化学外加剂与粉煤灰复合, 得到所谓固体粉末状外加剂。掺有早强防冻剂的混凝土, 可以在负温条件下硬化而不需要保温或加热, 最终达到与常温养护的混凝土相同的质量水平。目前, 比较理想的防冻剂应同时具备下列特点:
①具有良好的早强作用。可使混凝土能在较短的时间内达到临界强度, 从而增强混凝土的抗冻能力。
②具有高效减水作用。可有效地减少每一立方米混凝土的用水量, 细化毛细孔管, 亦即减少了冰胀的内因。
③具有显著降低混凝土冰点的作用。可使混凝土在较低的环境温度下保持一定数量的液态水存在, 为混凝土的持续水化提供条件, 保证混凝土强度的持续发展。
④对钢筋无锈蚀作用。
另外, 许多资料认为, 防冻剂应具有一定的引气作用, 以缓和因游离水冻结而产生的冰晶应力。但实践证明, 含气量对混凝土的早期抗冻能力并无益处, 从冬季施工的要求出发, 防冻剂已无需包含引气组分。如果设计方面对混凝土的抗冻融性能有特殊要求, 可再掺入引气剂。
三、混凝土冬季施工的方法要点
混凝土冬季施工方法有暖棚法、蓄热法、蒸气加热法、电热法及冷混凝土法等。暖棚法使用保温材料和人工较多, 造价高; 蓄热法在- 3~ 5℃的气温条件下也会受到一定的限制; 冷混凝土法的冷混凝土强度发展慢, 有可能产生氯铝酸盐而腐蚀混凝土; 电热法及蒸气加热法都需要一定的特种材料设备。铁道工程兵在大兴安岭严寒地区, 经过几年的施工实践, 综合冷混凝土法与蓄热法施工的特点, 成功地研究出了“低温早强混凝土冬季施工方法”, 为在严寒地区进行混凝土施工做出了贡献。
1、蓄热法
蓄热法是将具有一定温度的混凝土在浇筑成型之后, 立即用保温材料加以覆盖保温, 以延缓混凝土冷却速度, 使保温混凝土在正常温度下凝结硬化, 达到预定的强度, 混凝土的热量来源于原材料的热量及水泥水化作用的热量。
原材料的加热温度需用热工方法来计算, 同时要限制加热温度。原材料的加热, 以水的加热最为简单, 也最容易控制。在水加热到规定温度时, 还不能使拌和的混凝土达到所需温度时, 则应考虑砂的加热, 而水泥是不能加热的。拌和时要先将加热的水与骨料搅拌, 然后加入水泥, 以避免水泥产生“假凝”现象。
砂与石子的加热, 可直接将蒸气通到砂石中即可。此法加热快, 但会增加砂石的含水量, 而且含水量不均匀, 不易控制拌和时的加水量。另一种方法是间接加热, 即在砂石中设置蒸气盘管来加热, 此法加热慢, 但含水量比较稳定。此外还可用火直接烘热, 这种方法的设备比较简单, 但是热量损失大, 加热不均匀, 使部分砂石温度过高。
覆盖混凝土保温材料一般多用草袋、锯末、炉渣等。蓄热法施工比较简单, 费用较低。在冬季施工时应优先考虑以保温覆盖为主的蓄热法进行养护, 只有在蓄热法不能满足要求时才选用其他方法, 或与其他方法配合使用。
2、暖棚法
暖棚法是用保温材料搭盖成暖棚, 把整个结构物围在暖棚内加热。保温棚内具有一定温度, 其操作、养护温度与正常温度一样。此法适用于天气较寒冷、结构物不大的情况。暖棚内的热源可采用蒸气、管道或直接用火炉等。
3、气加热法
蒸气加热法不仅能使混凝土得到加热, 而且还可得到适当的湿度, 促进其水化作用, 使混凝土凝结硬化更快, 这种方法应用比较广泛。蒸气加热法除了采用专门的蒸气养护室外, 也可在结构内部通气, 由预留孔道内通蒸气来加热混凝土, 当混凝土达到预定强度后再将孔道以灰浆填实。
此外还有蒸气毛管法与蒸气外套法, 均根据结构物形状与实际情况而定。蒸气加热法施工时温度不应超过80 ℃ ,对混凝土要均匀加热并要设有排除冷水的设备。
4、电热法
电热法是在混凝土结构物内预埋电极, 用低压电流使混凝土得到热量, 此法对安全措施要求较严, 耗电量大, 常用于小型构件的热养护。
5、冷混凝土法
冷混凝土法是在混凝土中掺入氯盐——氯化钙、氯化钠或混合物来加速混凝土的凝结硬化速度。该法能降低混凝土中的水的冰点, 起到防冻作用, 并提高其早期强度。冷混凝土浇筑时,气温不得低于- 15℃。由于氯化钙对钢筋有腐蚀作用, 因此目前常利用三乙醇铵与亚硫酸钠的复合早强剂等。
6、低温早强混凝土法
该法是按蓄热法对砂石等原材料进行加热, 同时掺入少量氯化钙与氯化钠, 使新浇筑的混凝土保持短时的正温, 而后允许在一定的负温条件下继续硬化, 就能早期获得抗冻强度。这一施工方法是蓄热法和冷混凝土法的综合措施。由于混凝土中掺有少量氯化钙, 在初期短时的正温条件下, 氯化钙加速了水泥的水化作用, 使混凝土早期强度发展较慢。
结束语
冬季混凝土施工，关键问题就是解决水的形态变化及低温条件下混凝土自身强度上升的能力。通过严格控制原材料的选用及合理的施工方法和相应的保护措施，冬季混凝土施工的质量保证不是不可能完成的任务，并且越来越成熟。而后，在保证混凝土结构质量的前提下合理有效的降低冬施成本是下一个我们需要解决的问题。
参考文献：
[1] 李永华.浅谈冬季混凝土的施工[J]. 科技情报开发与经济. 2009(26)
[2] 李鸥,黄元.桥梁工程中承台大体积混凝土冬季施工的温度控制[J]. 中国水运(下半月). 2009(02)
[3] 栾新强.混凝土桥梁冬季施工方案及防裂措施[J]. 山西建筑. 2009(10)
[4] 宋彦光,王海涛.浅谈桥梁承台大体积混凝土冬季施工技术措施[J]. 黑龙江交通科技. 2009(03)