大體積混凝土冬季施工分析范文
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【摘要】在北方廣大地區(qū)有較長的寒冷季節(jié)，不可避免地需要進(jìn)行冬季混凝土施工。經(jīng)過多年施工實踐證明，只要采取適當(dāng)?shù)氖┕し椒ǎ净炷潦┕ひ矔〉幂^好的效果。論文介紹大體積混凝土的特點，分析大體積混凝土冬季施工的技術(shù)措施，以供參考。
【關(guān)鍵詞】混凝土；大體積；冬季；凍害
1大體積混凝土特點
混凝土材料拉伸變形能力很小，水泥的水化熱導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)外部溫度變化產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸比較大，在一定的邊界約束條件下，大體積混凝土結(jié)構(gòu)中往往會出現(xiàn)裂縫，冬季混凝土施工在進(jìn)行混凝土防凍處理時往往不可避免地導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。新拌制的混凝土中的水主要是水化水和游離水，氣溫降至混凝土冰點溫度時，存在于混凝土中的游離水開始凍結(jié)，隨著溫度的繼續(xù)降低，混凝土中的水全部結(jié)成冰，在混凝土內(nèi)部形成比較大的冰漲應(yīng)力，此時，混凝土凝固形成的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水結(jié)成冰產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致強(qiáng)度尚低的混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生微小裂縫。混凝土強(qiáng)度的增長過程主要是水泥等膠凝材料的水化過程，混凝土水化作用的內(nèi)在因素與組合材料和配合比有關(guān)，外界因素主要是隨著溫度和濕度產(chǎn)生變化。經(jīng)過實地試驗，經(jīng)過早期凍害的混凝土結(jié)構(gòu)，放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)到設(shè)計齡期，也達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度。同樣的混凝土強(qiáng)度、水灰比、養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土結(jié)構(gòu)在終凝前遭受凍結(jié)，放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下再養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度要損失40%以上，終凝后48h遭凍，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度損失約10%。可以看出避免混凝土早期受凍是非常關(guān)鍵的。當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5日低于5°C時，應(yīng)采取冬季施工措施，以保證大體積混凝土不受凍害、不產(chǎn)生裂縫[1]。
2大體積混凝土冬季施工技術(shù)措施
2.1澆筑倉內(nèi)預(yù)熱
在澆筑混凝土前，對基礎(chǔ)(老混凝土面)、模板、預(yù)埋件、鋼筋進(jìn)行預(yù)熱，清除附著在上面的霜凍和冰雪，提高與新入倉混凝土接觸面的溫度。預(yù)熱方法可采用60~100℃的熱水，并在待澆混凝土中設(shè)置排水槽（溝）集中收集廢水，重復(fù)利用。
2.2加熱原材料
當(dāng)氣溫在0℃以下時，出機(jī)口溫度很難滿足要求，在粗細(xì)骨料堆場布置蛇形管，通50~60℃的熱水加熱骨料。當(dāng)氣溫在0℃以上時，將拌和水加熱，以滿足出機(jī)口溫度。加熱骨料、拌和水時，嚴(yán)控控制進(jìn)入攪拌室的物料溫度不要超過60℃，以防止水泥等膠凝材料因環(huán)境溫度過高發(fā)生初凝[2]。
2.3配合比控制
在冬季施工，水泥種類有選擇的情況下，優(yōu)先選用細(xì)度較高的普通硅酸鹽水泥。細(xì)度高的普通硅酸鹽水泥水化反應(yīng)早，早期強(qiáng)度提高得快。摻入增氣劑、早強(qiáng)劑、減水劑，降低水灰比，減少游離水，增加水化熱量。
2.4根據(jù)外界氣候和保溫條件，調(diào)節(jié)出機(jī)口溫度
以控制澆筑溫度混凝土澆筑溫度，即混凝土經(jīng)過平倉振搗后，在覆蓋上層混凝土前，測量在距離混凝土面下10cm深處的溫度。一般來說，為防止早期混凝土受凍，澆筑溫度越高越好，但澆筑溫度過高對混凝土裂縫控制不利。由于體積大，混凝土澆筑以后，表面因散熱較快溫度較低，大體積結(jié)構(gòu)水化熱集聚，混凝土內(nèi)部溫度上升，內(nèi)外溫差較大，從控制裂縫的角度，澆筑溫度越低越有利。大體積混凝土冬季施工的澆筑溫度一般5~10℃為宜。根據(jù)澆筑當(dāng)天氣候條件變化、運輸距離長短、運輸方式不同，隨時測量工作面混凝土澆筑溫度，調(diào)節(jié)拌和站出機(jī)口溫度。
2.5混凝土中轉(zhuǎn)運輸保溫
混凝土從拌和站出機(jī)后，盡量減少倒轉(zhuǎn)次數(shù)。在倒轉(zhuǎn)次數(shù)一樣的情況下，運輸中的熱量損失與運輸工具、入倉手段關(guān)系較大。冬季混凝土施工，采用攪拌式混凝土運輸式，可有效地減少熱量損失；采用敞開式自卸車，熱量損失很大。常見的入倉手段中，布料機(jī)（皮帶機(jī)）入倉、長臂挖機(jī)入倉熱損耗較大，而門塔機(jī)加吊罐入倉、混凝土泵入倉，因混凝土料集中，外界環(huán)境封閉，熱損耗較小。冬季溫度0℃以下時，盡量采用混凝土攪拌車運輸、混凝土泵入倉澆筑，并在運輸澆筑設(shè)備外面覆蓋保溫層。
2.6澆筑保溫
在外界溫度低于-10℃時，一般停止?jié)仓炷痢Ｈ粢蚋鞣N因素不能停止?jié)仓炷粒仨氃O(shè)置暖棚等保溫方式，避免混凝土在達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度50%前受凍。在外界溫度在-10℃以上，在模板支撐體系滿足澆筑要求的前提下，加快混凝土入倉速度，縮短該倉內(nèi)混凝土總澆筑時間。混凝土澆筑后及時采取振搗，振搗時間應(yīng)比平常時適當(dāng)延長，增加混凝土的密實性，必要時進(jìn)行二次振搗。受混凝土振搗要求，若倉面高度大于50cm，倉內(nèi)混凝土必須分層澆筑，根據(jù)所使用的振搗器材，混凝土分層鋪料厚度避免薄層布置，混凝土料避免大面積散鋪，優(yōu)先選用臺階法澆筑。在下一罐（斗）混凝土入倉覆蓋前，采用棉絮保溫被或泡沫塑料板覆蓋保溫已完成振搗的混凝土。大風(fēng)陰雨天氣，及時覆蓋混凝土表面，避免熱量散失。
2.7養(yǎng)護(hù)、拆模
混凝土澆筑完畢收倉后，必須采用適當(dāng)?shù)谋仞B(yǎng)護(hù)措施。倉內(nèi)混凝土實行全封閉管理，在混凝土強(qiáng)度發(fā)展到設(shè)計強(qiáng)度50%前，確保倉內(nèi)混凝土任一點的溫度大于0℃。倉面?zhèn)让嬗帽啬０濉⑴菽芰习宓龋斆嬗妹扌醣乇弧⑴菽芰习濉⒉荽⒙榇從┑缺兀瑢⒒炷聊踢^程中的水化熱和入倉時所含的熱量保存起來，維持混凝土結(jié)構(gòu)在0℃以上。有收面要求的，在二次抹面壓實后立即覆蓋保溫材料。保溫材料盡量不要直接覆蓋在剛澆筑完畢的混凝土層上，先覆蓋塑料薄膜，再蓋其他等保溫材料。根據(jù)現(xiàn)場實踐，保溫材料一般0℃以上鋪1層，0~-10℃以下鋪2~3層。外界環(huán)境溫度在-10℃以下，覆蓋保溫?zé)o法滿足保溫要求時，在混凝土結(jié)構(gòu)外面搭設(shè)暖棚，在暖棚內(nèi)利用火爐蒸汽、電熱風(fēng)機(jī)等加熱，加快混凝土強(qiáng)度增長至設(shè)計強(qiáng)度50%以上。受混凝土結(jié)構(gòu)外形限制，不能采用暖棚加熱養(yǎng)護(hù)時，可在模板內(nèi)存埋設(shè)電阻絲，利用36V人體安全電壓進(jìn)行加熱。延長拆模時間，對混凝土強(qiáng)度增長和裂縫控制非常有效。
曾做過實地試驗，在零下5℃環(huán)境下澆筑完成，經(jīng)受最低溫度零下30℃的環(huán)境，同樣的混凝土結(jié)構(gòu)，在同等外界環(huán)境下，不拆模過冬與養(yǎng)護(hù)2周后拆模相比，強(qiáng)度增長約30%。不拆模過冬的結(jié)構(gòu)表面，基本無裂縫，拆模過冬的結(jié)構(gòu)有表面裂縫。不拆模過冬給施工單位帶來了較大的經(jīng)濟(jì)壓力，在模板充足或鄰近冬歇期時，可考慮不拆模過冬養(yǎng)護(hù)。防凍與防裂是大體積混凝土冬季施工管理的重難點。為防止早期混凝土被凍，一般都要求混凝土具有較高的澆筑溫度，但同時，若澆筑溫度不加以控制，大體積混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)部位溫度過低，內(nèi)部溫度因水化熱等原因溫度過高，內(nèi)外溫差一旦超過25℃，混凝土結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生裂縫，造成后期修補(bǔ)處理困難。大體積混凝土澆筑溫度控制在5~10℃，再根據(jù)具體的施工環(huán)境，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采取上述一系列施工技術(shù)措施，可有效處理大體積混凝土冬季施工過程中防凍、防裂的要求。
【參考文獻(xiàn)】
【1】張英群,劉艷,李偉.淺談大體積混凝土冬季施工質(zhì)量控制[J].科技信息,2013(21):305+364.
【2】史靜,萬智勇,高建奇.大體積混凝土冬季施工質(zhì)量控制方案[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2016,28(5):71-73.
作者：陳明春；梁國順 單位：阜陽華潤電力有限公司