混凝土冬季施工質(zhì)量控制

一、冬季混凝土工程施工的一般原理混凝土拌合物澆筑后之所以逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當(dāng)溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰，逐漸由液相（水）變成固相（冰）。這時參與水泥水化作用的水減少了。因此，水化作用減慢，強度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全液相變?yōu)楣滔鄷r，水泥水化作用基本停止，此時強度就不在增長。水變成冰后，體積約增大9%，同時產(chǎn)生約2500Kg/平方厘米的膨脹應(yīng)力。這個應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強度值，使混凝土收到不同程度的破壞（即早起受凍破壞）而降低強度。此外，當(dāng)水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強度。當(dāng)冰凌融化后，又會在混凝土內(nèi)部形成各種空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增長的關(guān)鍵，國內(nèi)外許多學(xué)者對水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗。研究結(jié)果表明，新澆筑混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長，強度損失愈小?；炷粱瘍龊螅刺幵谡囟葪l件下）繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對于預(yù)養(yǎng)期長，獲得初期強度較高（如達(dá)到R28的35%）的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預(yù)養(yǎng)期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍后，后期強度都有不用程度的損失。由此可見，混凝土凍結(jié)前，要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，即可達(dá)到預(yù)期效果。對于臨界強度，各國規(guī)定取值不等，我國規(guī)定為不得低于設(shè)計標(biāo)號的30%，也不得低于35千克每平方厘米?；炷羶龊Φ奈：Γ航档突炷翉姸仍斐苫炷亮芽p混凝土中鋼筋的銹蝕降低混凝土耐久性防止混凝土凍害的一般原則：減少用水量提高早期的強度減低水的冰點、“緩沖”冰對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的壓力降低混凝土體積變化混凝土防凍劑的作用機(jī)理：1.防凍劑中減水成分：減少混凝土攪拌用水，提高混凝土強度；減少混凝土拌合物中自由水的含量，減低受凍害的幾率。2.防凍劑中早強成分：使混凝土早期強度提高，在水結(jié)冰前使混凝土超過臨界強度，降低冰對混凝土強度的影響。3.防凍劑中引氣成分：均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，減輕水到冰的過程引起的體積變化對混凝土造成的壓力和體積變化。防凍劑有效使用溫度的規(guī)定：防凍劑的有效作用溫度防凍劑對混凝土結(jié)構(gòu)的實際“有效作用溫度”對防凍劑適用溫度的規(guī)定混凝土防凍劑的作用：防凍劑迅速提高早期強度。防凍劑不能根本改變混凝土在低溫強度增長的規(guī)律。防凍劑摻量對混凝土強度的影響二、冬季混凝土施工方法1、冬季混凝土施工方法選擇從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：1）如何確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期；2）如何防止混凝土早期凍害；3）如何保證混凝土后期強度和耐久性滿足要求實際工程中，要根據(jù)施工時的氣溫情況，工程結(jié)構(gòu)狀況（工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。一般來說，對于同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應(yīng)當(dāng)用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量，也就是工期、費用、質(zhì)量最佳化。目前基本上采用以下4中方法。2、冬季混凝土施工方法種類1）調(diào)整配合比方法主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法：①選擇適當(dāng)品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結(jié)果表明，應(yīng)使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當(dāng)于普通硅酸鹽水泥的7天強度，效果較明顯。②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達(dá)到齡期強度的時間。③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌合物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。④摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時間，提高早期強度。應(yīng)用較普通的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MSF符合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。⑤選擇顆粒硬度和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相同。2）蓄熱法主要用于氣溫-10℃左右，結(jié)構(gòu)比較厚大的工程。做法是：對原材料（水、砂、石）進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備相當(dāng)?shù)臒崃浚允顾嗨艧彷^快，并加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內(nèi)部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養(yǎng)護(hù)臨期。3）抗凍外加劑在-10℃以上的氣溫中，對混凝土拌合物摻加一種鞥呢降低水的冰點的化學(xué)劑，使混凝土在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài)，水化作用能繼續(xù)進(jìn)行，從而使混凝土強度繼續(xù)增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉符合抗凍劑。4）外部加熱法主要用于氣溫-10℃以下，而構(gòu)件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下正常硬化。①火爐加熱，一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內(nèi)溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質(zhì)量。②蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需要專門的鍋爐設(shè)備，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。③電加熱。將鋼筋作為電極，或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面，便電能為熱能，以提高混凝土的溫度。次方法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗大。④紅外線加熱，以高溫電加熱或氣體紅外線發(fā)生器，對混凝土進(jìn)行密封輻射加熱。三、冬季混凝土施工技術(shù)措施1、冬季施工混凝土組成材料的要求骨料：骨料中不得有冰塊、雪團(tuán)和有機(jī)物，應(yīng)清潔、級配良好、質(zhì)地堅硬；水：采用可飲用的自來水；外加劑：選用防凍劑，防凍劑的作用機(jī)理是在規(guī)定的負(fù)溫下顯著降低混凝土的液相冰點，使混凝土在液態(tài)不結(jié)冰，保證水泥的水化作用，在一定的時間內(nèi)獲得預(yù)期的強度，防凍劑應(yīng)通過技術(shù)鑒定，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)實驗室試驗掌握其性能；水泥：顯著活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥。2、冬季混凝土攪拌及運輸?shù)囊蠡炷恋臄嚢瑁夯炷翑嚢柽x用加熱水的方法，80℃以上的熱水不得與水泥直接接觸，先將熱水與骨料拌合而后摻入水泥攪拌混凝土，以避免水泥假凝，混凝土攪拌的時間不得少于3分鐘。另外，必要時對攪拌機(jī)周圍進(jìn)行防護(hù)并通暖保溫?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完成后馬上用塑料布覆蓋保持水份，同時在塑料布外側(cè)覆蓋保溫被進(jìn)行保溫，保溫被的覆蓋應(yīng)整齊、嚴(yán)密，使混凝土溫度不至于下降