混凝土冬季施工的一般原理

西南水泥有限公司混凝土冬季施工技术二零一六年十月西南水泥有限公司一概述二混凝土冬季施工的一般原理三混凝土冬季施工方法及措施四冬季混凝土质量问题及对策目录西南水泥有限公司我国现行《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—2011）规定：当室外日平均气温连续5d稳定低于5°C即进入冬期施工；当室外日平均气温连续高于5°C时解除冬期施工。由于受到工期的制约，当环境温度降至5℃再不回升连续5天以上时，只要采取适当的施工方法，避免新施工的混凝土早期受冻。使施工后的外露混凝土与冬季气温保持较小的温差，就会使工程取得和其它季节一样的效果。一、概述西南水泥有限公司一、概述混凝土冬期施工特点1、冬期施工由于施工条件及环境不利，是工程质量事故易出现的多发季节，其质量事故约占全年质量事故的三分之二以上，尤以混凝土和地基基础工程居多。2、质量事故出现的隐蔽性、滞后性。即工程是冬天施工的，大多数在春季开始才暴露，给事故处理带来很大的难度。3、冬期施工的计划性和准备工作时间性强。这是由于准备时间短，技术要求复杂。往往有一些质量事故的发生，都是由于这一环节跟不上，仓促施工造成的。西南水泥有限公司一、概述冬期施工的基本要求混凝土强度的增长取决于水泥水化反应的结果，如何保证水泥水化反应是混凝土冬期施工的关键。当温度低于5℃时，与常温相比，混凝土强度增长缓慢，在5℃条件下养护28d，其强度增长仅能达到标养的60％左右。这时混凝土的凝结时间比15℃条件下延长近3倍。因此，为满足施工进度要求，必须采取措施使混凝土强度能够快速增长。我国冬季一般风速较大，所以冬期混凝土浇注还要注意防风，避免混凝土养护期间的失水。风速不仅对混凝土的冷却有明显影响，还会使混凝土结构裸露面的水分蒸发加速。西南水泥有限公司目录一概述二混凝土冬季施工的一般原理三混凝土冬季施工方法及措施四冬季混凝土质量问题及对策西南水泥有限公司二、混凝土冬季施工的一般原理冬施混凝土破坏机理水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即旱期受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在集料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与集料和钢筋的黏结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。西南水泥有限公司二、混凝土冬季施工的一般原理（一）温度对混凝土强度增长的影响混凝土的强度只有在正温养护条件下，才能持续不断的增长。当温度升高时，水化作用加快，混凝土的强度也加快增长。当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分会开始结冰，此时的水化作用开始减慢，强度增长也随之相应较慢。水变成冰后，结冰所产生的冰胀应力值常常大于水泥内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏。当冰凌融化后，又在混凝土的内部形成各种各样的空隙，降低混凝土的密实性及耐久性。西南水泥有限公司二、混凝土冬季施工的一般原理（二）冻害对混凝土强度的影响混凝土浇筑后，在养护初期遭到冻害，内部会产生许多微裂纹。这些微裂纹主要分布在已硬化了的水泥石中，裂纹的形成及尺寸大小与受冻前在常温下养护的时间长短有关。混凝土浇筑后如立即受冻，内部产生微裂纹，在混凝土化冻以后，再重新养护28d，裂纹也无法修补，仍残留有大量5～100μm的裂纹。这些裂纹极大地降低了混凝土的抗冻耐久性和抗渗性。普通混凝土浇筑后，早期受冻，其强度损失很大，并和冻结温度有关。不论何种强度等级的混凝土，其强度损失最大可达50%。温度不太低时损失反而大。西南水泥有限公司二、混凝土冬季施工的一般原理（三）混凝土允许受冻临界强度混凝土允许受冻临界强度是指新浇混凝土在受冻前达到某一初始强度值，然后遭到冻结，当恢复正温养护后，混凝土强度仍会继续增长，经28d标养后，其后期强度可达设计标准值的95%以上，这一受冻前的初始强度值叫做混凝土早期受冻允许受冻临界强度。在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为不低于设计标号的30%，也不得低于3.5MPa。西南水泥有限公司目录一概述二混凝土冬季施工的一般原理三混凝土冬季施工方法及措施四冬季混凝土质量问题及对策西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施在冬季混凝土施工中，主要解决三个问题：一是如何确定混凝土最短的养护龄期，二是如何防止混凝土早期冻害，三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土的冻害主要分新鲜混凝土受冻、混凝土早期受冻及混凝土的冻害在工程上为提高混凝土的抗冻耐久性，主要是从两方面着手，一是在施工中，在满足工艺要求前提下，尽量减少混凝土的施工用水量，增大混凝土的密实度，减少混凝土的内部孔隙率，杜绝或减少混凝土内部可储水的孔系，另一方法是在混凝土中掺加引气型外加剂，可在混凝土中引入大量微米级气孔，可以缓解混凝土在冻结时产生的冰晶压力。从而改善混凝土的冻害提高耐久性。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土冬季施工方法：在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。目前，基本上采用以下4种方法。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施调整配合比方法冬期混凝土配合比以尽量减少用水量为原则。在选用配比时，坍落度不应过大，控制在140mm内，满足施工需要即可。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施②尽量降低水灰比，稍增水泥用量，提高混凝土的密实性，缩短达到临界强度的时间。提高混凝土的抗冻性，必须从降低水灰比入手。当前较有效的方法是掺减水剂特别是高效减水剂，能使混凝土强度及抗冻性都提高。冬季每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于280kg，水胶比不应大于0.55。③掺用引气剂。掺用引气剂是提高混凝土抗冻性的主要措施，保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，也就相应增加了水泥浆的体积，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。经过实践证明，掺有引气剂的混凝土比不掺有引气剂的混凝土后退10-15年较少出现表面剥落等冻害现象。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施④掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和MSF复合早强减水剂（掺水泥用量的5%）。⑤选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施蓄热法主要用于气温－10℃左右，且结构比较厚大的工程。采用这种方法十分简单，施工涉及的费用不高，但是要注意内部保温，还要延长养护龄期。对原材料砂石和水（水的比热是砂、石骨料的5倍左右，所以冬期拌制混凝土时应优先采用加热水的方法，但水的加热温度不得高于80℃，采用温水搅拌可防止混凝土热量散失过快及表面冻结等现象）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇筑完成后还储备有相当的热量。以使水化放热加快，并加强对混凝土的保温，以保持在温度降至0℃以前具有一定的抗冻能力。使用蓄热法应是结构体积厚大，外露面积越小，通过表面散热损失也会少，蓄有热量则较多。因此要注意内部少量降温，且应注意保护外露及角边以防受冻。蓄热法具有经济、简便、节能等优点，混凝土在低温下硬化，强度损失小。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施外加热法适用于气温在-15℃以下环境施工，而构件并不厚大的工程。通过加热施工现场周围的空气，保持混凝土的环境温度；或者直接对构件加热，使混凝土处在正温下正常硬化。使用热源有火炉、蒸气、暖棚、电及红外线等工艺。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施火炉加热在较小的工地上应用。方法简单但室温不会很高且较干燥，特别是炉子里明火和聚集烟放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面易碳化，影响表面光洁，是一种较原始的方法。蒸气加热是采用蒸气的温度和湿度养护混凝土。此法比较简单且易控制使得温度均匀，广泛应用在大型预制构件厂，一般小型工地施工不差。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施暖棚法即在现场搭设工棚，使构件或基础在棚内正常温度下施工。费用较高，因需建棚和加温，常用于一些重点项目。电加热法是将钢筋作为电极，将电热器贴在混凝上表面，使电能变为热能，以提高混凝土温度。这种方法简单方便，热损失较少也容易控制。当构件较远时，电加热比蒸气加热要方便灵活，但耗电量大费用高。红外线加热以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施抗冻外加剂法目前生产的防冻剂可应用在-10℃及其以下气温中施工。它是采用降低冰点，使混凝上中的水在负温下仍处于液相状态，使水化作用能继续进行，从而改善孔结构达到强度增长不受影响的目的。防冻法分为早强、负温防冻和结构法等，目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。最常用防冻剂是亚硝酸钠，它不但可以降低冰点，而且是极好的防锈剂，费用低，大小工地皆可使用。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施上述各种冬季施工方法都有利有弊，其适用范围都受一定条件的制约。应根据工地现有条件，采用一种或两种以上施工方法结合作用。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土冬季施工现场技术措施：混凝土的现场拌制搅拌应严格按照试验室发出的配合比通知单进行生产，不得擅自修改配合比。搅拌前先用热水冲洗搅拌机10min，搅拌时间为常温搅拌时间的1.5倍。搅拌时投料顺序为石→砂→水→水泥和掺合料→外加剂。生产期间，派专职人员负责骨料仓的下料，以清除砂石冻块。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土最小水泥用量不宜低于280kg/m3，水胶比不应大于0.55。从拌合水中扣除由骨料及防冻剂溶液中带入的水分，严格控制粉煤灰最大取代量。搅拌站要与气象单位保持密切联系，对预报气温仔细分析取保险值，分别按-5℃、-10℃和-15℃对防冻剂试验，严格控制其掺量。必须随时测量拌合水的温度，水温控制在k±10°C，水加热的最高允许温度是以水与水泥接触后不致引起水泥假凝为依据。采用硅酸盐水泥和普硅水泥拌制混凝土时，水温不得大于80℃；如仍达不到要求，可采取集料加热的方法（优先加热砂，温度不宜超过60℃）。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土出机（车）温度保证混凝土出搅拌机（车）温度不低于10°C。控制并及时调节混凝土的机口温度，尽量减少波动，保持浇筑温度均匀。加热拌和用水方法，提高混凝土拌和物的温度。已加热的混凝土，宜缩短运距，减少倒运次数。西南水泥有限公司三、混凝土冬季施工方法及措施混凝土的运输保证混凝土在运输中，不得有表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度损失等现象。保证运输中混凝土降温度速度不得超过5℃／h，保证混凝土的入模温度不得低于5℃。严禁使用有冻结现象的混凝土。罐车必须装上保温套，接料前用热水湿润后倒净余水，以减少混凝土的热损失。如果混凝土从运输到浇筑过程中发生冻结现象时，必须在浇筑前进行二次加热拌和或报废。西