時(shí)間:2022-10-12 15:53:33
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我國(guó)地域廣闊,許多地方冬天氣溫較低,使得建設(shè)工程施工比較困難,特別是混凝土構(gòu)件在低溫條件下會(huì)變得更加脆弱。混凝土拌合物在澆注后逐步凝固、硬化,并達(dá)到最后的強(qiáng)度,主要是因?yàn)樗饔茫俾食伺c混凝土自身成分及配合比有關(guān),還受溫度影響較大。因此,正確認(rèn)識(shí)冬季施工對(duì)混凝土的影響并制定相應(yīng)的技術(shù)措施,是一個(gè)值得關(guān)注的問題。
1冬季混凝土施工的基本原則
隨著溫度的提高,水泥水化速度加快,而在溫度降至0℃后,水泥中的部分水分就會(huì)發(fā)生凍結(jié),從液態(tài)(水)向固態(tài)(冰)轉(zhuǎn)變。此時(shí)水泥水化過程中的水分含量降低,導(dǎo)致水化反應(yīng)變得緩慢,水泥強(qiáng)度的增加也變得緩慢。隨著溫度的降低,混凝土中的水分全部轉(zhuǎn)化為冰,即從液相到固相,水化過程基本結(jié)束,強(qiáng)度不再增加。當(dāng)水變?yōu)楸鶗r(shí)其體積增加了約9%,膨脹應(yīng)力約為25kg/cm2。這種應(yīng)力通常比初始強(qiáng)度值要高,從而導(dǎo)致混凝土受到不同程度的損傷(即早期凍裂),以至強(qiáng)度下降。在冬季,混凝土結(jié)構(gòu)中水的形態(tài)變化是影響其強(qiáng)度生長(zhǎng)的重要因素。試驗(yàn)結(jié)果顯示,新澆注混凝土在凍融之前有一定的預(yù)養(yǎng)期,促進(jìn)其水化。如果混凝土被凍成冰塊(也就是在普通溫度下),那么它的強(qiáng)度還會(huì)增加,但增加的幅度卻有所不同,預(yù)養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)、早期強(qiáng)度高的混凝土在凍害后,其后期強(qiáng)度基本不會(huì)下降;前期強(qiáng)度較低的混凝土在凍害后,其后期強(qiáng)度會(huì)有所下降。因此,為了加快水化反應(yīng),在凍融之前,必須給混凝土一個(gè)預(yù)熱時(shí)間,以達(dá)到最小強(qiáng)度,也就是所謂的臨界強(qiáng)度,這樣就可以達(dá)到所需的效果。關(guān)于臨界強(qiáng)度,各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)不同,我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)為:不少于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的30%,同時(shí)不少于35kg/cm2。
2冬季混凝土施工準(zhǔn)備
2.1制定科學(xué)建設(shè)方案
設(shè)計(jì)人員要對(duì)工地進(jìn)行實(shí)地勘察,了解工地具體情況,再結(jié)合冬季特征和當(dāng)?shù)氐匦沃贫茖W(xué)的施工方案。在保證工程進(jìn)度的同時(shí),也要考慮到冬季氣候?qū)ㄖ牧系挠绊?,以保證施工質(zhì)量。
2.2提高施工人員技術(shù)水平
季節(jié)氣候不同,施工方式也不盡相同。在冬季施工時(shí),除了要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作外,還要對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn),因?yàn)槭┕と藛T技術(shù)水平的高低直接影響著工程質(zhì)量的好壞。
2.3做好施工機(jī)械的維護(hù)
冬天氣溫低,很多施工設(shè)備都會(huì)因低溫而受損,因此要加強(qiáng)對(duì)施工設(shè)備的管理與技術(shù)保養(yǎng),適當(dāng)使用防凍劑。此外,還要加強(qiáng)對(duì)施工設(shè)備的檢查,除了定期更換和維修機(jī)械設(shè)備外,在使用后也要進(jìn)行維護(hù),以提高設(shè)備的安全性和工作效率。
2.4加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)者的保護(hù)
在工程開工前,要妥善解決工人的住宿問題,確保他們能有一個(gè)溫暖的工作環(huán)境,免受疾病和凍傷等。還應(yīng)注意觀察施工現(xiàn)場(chǎng)的冰凍狀況,確保施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸安全。
3冬季混凝土施工工藝
3.1原料
為了保證建筑工程混凝土的施工質(zhì)量,防止混凝土受到凍傷,可添加一定量的防凍劑,一般情況下用量為3%~4%。為了保證集料干凈,不能摻雜冰和雪。在水泥選材上,宜選用P·O42.5以上的普通硅酸鹽水泥,其水灰比不得小于0.6。而在抗?jié)B率較高的情況下,水灰比應(yīng)該小于0.5。由于水化反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度過高會(huì)使混凝土凝固速率加快,加之溫度低、時(shí)間短、體積大,所以混凝土攪拌溫度要保持在正常溫度內(nèi)。
3.2攪拌
在冬季施工前,攪拌站要做好設(shè)備檢修、原材料儲(chǔ)備、混凝土配合比調(diào)整等各種準(zhǔn)備工作。在砌筑工序中應(yīng)保證混凝土的溫度高于0℃,攪拌水的水溫不超過80℃,以免混凝土直接接觸到高溫?;炷炼臼┕r(shí),攪拌時(shí)間應(yīng)為常溫?cái)嚢钑r(shí)間的1.5倍,出料溫度應(yīng)在15℃以上,進(jìn)場(chǎng)溫度在10℃以上,且在溫度下降至指定值前,必須保證達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度。為了保證混凝土在發(fā)生凍害之前達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度,必須采取保溫養(yǎng)護(hù)等處理措施。
3.3運(yùn)輸
為了解決運(yùn)輸問題,應(yīng)從保溫和防凍兩個(gè)方面著手。第一批混凝土運(yùn)送至工地,若放置時(shí)間太久易造成凝結(jié)而無法利用,不但浪費(fèi)了資源,還延遲了工期,導(dǎo)致成本增加,所以必須采取相應(yīng)的措施。如果降溫速率高于7℃/h,則會(huì)出現(xiàn)局部凝固現(xiàn)象,若需在施工場(chǎng)地添加其他物料,則應(yīng)先對(duì)上述物料進(jìn)行保溫處理。物料、場(chǎng)地也要及時(shí)清理,以免出現(xiàn)安全隱患。在低溫條件下運(yùn)送混凝土必須要有保溫措施,罐車要有保溫裝置,用50℃的水沖洗,泵管也要用棉簾包裹。為了確保罐車在最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)澆筑場(chǎng)地,必須做到連續(xù)、快速。在澆注前必須檢查罐車內(nèi)混凝土的狀況,如有凍傷,嚴(yán)禁使用。
3.4澆筑
不得在雨雪天澆注混凝土,盡量避免結(jié)冰;如必須澆注,應(yīng)保證入模溫度高于5℃;在進(jìn)行混凝土澆注前應(yīng)清除模板和腳手架表面的雜物和積雪,以免影響澆筑質(zhì)量,同時(shí)可提高施工的安全性。在混凝土澆筑時(shí)應(yīng)遵循“快布料,快振搗”的原則,防止熱損失過快,同時(shí)盡可能減小工作面。澆筑完畢后,首先要在混凝土結(jié)構(gòu)上貼一層塑料布,然后再鋪上兩層棉簾,以確保墻角部位的緊實(shí)度,并由專人進(jìn)行監(jiān)督和管理;如遇大風(fēng),應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)保溫。為防止在運(yùn)輸過程中熱損失過大,必須將棉被包在泵送管道外。在施工縫處澆筑混凝土?xí)r首先要將水泥膜和松散的石塊去掉,然后用濕法清洗,并保證接頭處的混凝土溫度高于2℃,然后再澆注一層強(qiáng)度與混凝土相同的灰漿,直到混凝土的強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa以上,才能進(jìn)行澆筑。
3.5維護(hù)
根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范,在冬天氣溫較低時(shí)應(yīng)采用塑料薄膜進(jìn)行保溫,并在塑料薄膜上鋪一層被子,防止熱量快速流失。在雨、雪、霜凍等氣候條件下,應(yīng)在被褥上再加一層彩色布條,以提高隔熱效果,降低被褥的濕度。為避免混凝土澆注后過快冷卻,必須在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置擋風(fēng)設(shè)施,提高混凝土的早期強(qiáng)度,使混凝土達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度。在混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度后,應(yīng)將其表面的隔熱層剝離。當(dāng)混凝土溫度與外界氣溫相差不超過20℃時(shí),可拆除模板,拆模后的混凝土應(yīng)及時(shí)覆蓋,使其緩慢降溫[1]。
3.6強(qiáng)度測(cè)試
在澆筑部位用混凝土試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),一組混凝土在規(guī)范養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下進(jìn)行,另一組在施工現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行,并將試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比;對(duì)于具有抗凍性、抗?jié)B性的混凝土,在制作好試塊后,應(yīng)在施工工地進(jìn)行28d養(yǎng)護(hù),再進(jìn)行28d規(guī)范養(yǎng)護(hù),然后再進(jìn)行抗凍抗?jié)B試驗(yàn)。3.7測(cè)溫混凝土溫度應(yīng)滿足冬季施工要求,混凝土溫度包括氣候溫度、混凝土出罐溫度、入模溫度、養(yǎng)護(hù)溫度等。澆筑完畢后要采用電子測(cè)溫儀對(duì)關(guān)鍵位置、容易發(fā)生凍傷和溫度波動(dòng)大的地方進(jìn)行測(cè)溫,并對(duì)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)編號(hào),還要避免與外界環(huán)境直接接觸。對(duì)現(xiàn)澆梁的測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行布置時(shí),必須在梁的兩端采用豎向排列,測(cè)溫孔洞的深度應(yīng)為梁高的1/3~1/2,兩個(gè)溫度點(diǎn)相隔不能大于3m。混凝土的澆筑工藝也很關(guān)鍵,在安裝場(chǎng)地上準(zhǔn)備好測(cè)溫儀器,按規(guī)范準(zhǔn)備好溫度計(jì),一般是在梁板上進(jìn)行;在10~12d后分別測(cè)定不同時(shí)期的溫度變化,根據(jù)溫度變化規(guī)律采取相應(yīng)控制措施[2]。
4冬季施工中常見的質(zhì)量通病及預(yù)防對(duì)策
4.1鋼筋腐蝕與混凝土開裂
在冬天進(jìn)行混凝土施工,很可能會(huì)引起混凝土的凍傷,進(jìn)而引起混凝土的腐蝕和體積膨脹。形成裂縫的因素之一是水泥的穩(wěn)定性差,水灰比太高,以致初期強(qiáng)度偏低,生長(zhǎng)緩慢,使得混凝土中的大量水分損失,導(dǎo)致混凝土開裂。防止鋼筋腐蝕的方法:一是要合理地控制混凝土中的氯鹽含量,氯鹽的用量不能超過1%。二是在攪拌混凝土?xí)r要確保攪拌均勻,使氯鹽充分溶解,防止因氯化物濃度不均勻而導(dǎo)致鋼筋局部腐蝕。三是要嚴(yán)格控制水泥用量和水灰比,以達(dá)到防止混凝土開裂的目的[3]。
4.2表面的灰塵
造成表面灰塵的主要原因是水泥混合料的水灰比太大,產(chǎn)生了離析,出現(xiàn)了嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象,再加上低溫養(yǎng)護(hù),水泥的水化過程逐漸結(jié)束,混凝土中的水分迅速流失,導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)灰塵。防治方法:嚴(yán)格控制水泥水灰比、適當(dāng)延長(zhǎng)混合料攪拌時(shí)間、用薄膜覆蓋構(gòu)件表面進(jìn)行保水等。
4.3結(jié)晶腐蝕和表面返霜
在混凝土硬化后,某些摻入劑溶液會(huì)滲入混凝土表面,使混凝土表層的水分逐漸蒸發(fā),這種狀況也會(huì)對(duì)混凝土與面層的粘結(jié)產(chǎn)生直接的影響。防治方法:科學(xué)地控制摻入量(一般應(yīng)超過5%~7%),以確?;旌狭贤耆艹?,并根據(jù)需要延長(zhǎng)混合時(shí)間?;炷翝沧⑼戤吅螅仨毩⒓从盟芰喜紝⑵涓采w,防止?jié)駳庋杆倭鞒觥?
4.4提高混凝土質(zhì)量
冬季施工應(yīng)嚴(yán)格控制水泥和水的比例,在水泥充分結(jié)合后,嚴(yán)禁施工人員進(jìn)行補(bǔ)水;在雨天等惡劣氣候條件下禁止施工。水泥配比是決定水泥質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素,是生產(chǎn)高質(zhì)量混凝土的關(guān)鍵?;炷猎跀嚢柽^程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱,使混凝土提前凝結(jié),達(dá)不到施工技術(shù)要求,因此,必須對(duì)混凝土進(jìn)行性能控制。攪拌過程中為了防止熱流動(dòng),應(yīng)充分地密封混凝土,這樣不但可以提高攪拌效率,還可以提高工作效率。在攪拌前,應(yīng)嚴(yán)格遵循物料的排料順序,先加水和骨料;也可以在運(yùn)輸之前保持一定的溫度,在混凝土預(yù)處理和熱水裝置中儲(chǔ)存,使其溫度升高,然后立即進(jìn)行澆筑,這樣可以將資源消耗降到最低。在冬季施工中混凝土的施工及熱控制是非常關(guān)鍵的,應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,分層澆筑,并在施工結(jié)束后進(jìn)行溫度檢測(cè)[4]。
4.5做好保溫工作
溫室保溫是利用建筑物的溫度變化來保證溫度不會(huì)太高,并安排專門人員進(jìn)行定期的溫度調(diào)節(jié)。可配置暖氣、熱風(fēng)系統(tǒng)、爐子等,以增加棚內(nèi)的溫度,更好地保護(hù)混凝土。冬天氣溫大幅度下降后,可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法,既能保持材料的溫度,又能增加室內(nèi)的濕度,避免混凝土干燥。蒸汽的溫度維持不了太久,所以對(duì)于保溫時(shí)間相對(duì)不長(zhǎng)的混凝土比較適宜。還有一種方法是蓄熱,該方法是利用反應(yīng)放出的熱來延緩混凝土的冷卻時(shí)間,從而確保混凝土在凝固前處于理想的養(yǎng)護(hù)溫度。該方法在不增加熱源的情況下,可以有效地提高熱的利用率,而且操作比較方便,因此,在條件許可的情況下(混凝土表面系數(shù)小于5,室外最低溫度不低于-15℃),可以采用蓄熱方法進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。
5結(jié)束語
冬季建筑工程施工中存在著大量的施工難點(diǎn),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)的研究與分析,做好各種安全防護(hù)工作,確保混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求,保證冬季施工質(zhì)量。
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作者:王建 單位:新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院