冬季施工 混凝土工程

混凝土工程基本要求1．混凝土工程的冬期施工，要从施工期间的气温情况、工程特点和施工条件出发，在保证质量、加快进度、节约能源、降低成本的前提下，选择适宜的冬期施工措施。混凝土的拌制1.混凝土原材料加热应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。水、骨料加热的温度一般不得超过表22-29的规定。若达到规定温度后仍不能满足要求时，水的加热温度可提高到100℃，但水泥不得与80℃以上热水直接接触。投料时应先投入骨料和水，最后才投入水泥。拌合水及骨料最高温度表22-29水泥种类拌合水（℃）骨料（℃）强度等级小于52.5的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥8060强度等级等于及大于52.5的硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥60402.水和骨料可根据工地具体情况选择加热方法，但骨料不得在钢板上灼炒。水泥应储存在暖棚内，不得直接加热。3.骨料必须清洁，不得含有冰雪和冻块，以及易冻裂的物质。在掺有含钾、钠离子的外加剂时，不得使用活性骨料或混有活性材料的骨料。4.拌制掺外加剂的混凝土时，如外加剂为粉剂，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体，使用时应先配制成规定浓度溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配制成施工溶液。各溶液要分别置于有明显标志的容器内，不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。5.严格控制混凝土水灰比，由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。6.拌制掺有外加剂的混凝土时，搅拌时间应取常温搅拌时间的1.5倍。7.混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。8.混凝土拌合物的理论温度，可按下式计算：T0＝[0.9（mceTce＋msaTsa＋mgTg）＋4.2Tw（mw－wsamsa－wgmg）＋c1（wsamsaTsa＋wgmgTg）－c2（wmmsa＋wgmg）」÷[4.2mw＋0.9（mce＋msa＋mg）]（22-10）式中T0——混凝土拌合物温度（℃）；mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量（kg）；Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度（℃）；wsa、wg——砂、石的含水率（％）；c1、c2——水的比热容[kJ/（kg·K）]及冰的溶解热（kJ/kg）。当骨料温度＞0℃时，c1＝4.2，c2＝0；≤0℃时，c1＝2.1，c2＝335。9.混凝土拌合物的出机温度，可按下式计算：T1＝T0－0.16（T0－Ti）（22-11）式中T1——混凝土拌合物出机温度（℃）；Ti——搅拌机棚内温度（℃）。混凝土的运输和浇筑1．冬期施工运输混凝土拌合物，应使热量损失尽量减少，可采取下列措施：（1）正确选择放置搅拌机的地点，尽量缩短运距，选择最佳的运输路线；（2）正确选择运输容器的形式、大小和保温材料；（3）尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作。2.混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，装运拌合物的容器应有保温措施。负温混凝土1．工艺特点将拌合水预先加热，必要时砂子也加热，使经过搅拌后的混凝土于出机时具有一定的零上温度。在拌合物中加入防冻剂，混凝土浇筑后不再加热，仅做保护性覆盖以防止风雪侵袭。混凝土终凝前，其本身温度即已降至0℃，并迅速与环境气温相平衡。混凝土就在负温中硬化。2．适用范围可用于零星的、不易蓄热保温也不易采取加热措施，并对强度增长速度要求不高的结构，如圈梁、过梁、挑檐、雨篷、地面和梁柱接头等。硬化时混凝土本身的温度在0～-10℃之间。3．作用机理根据拉乌尔定律，当水中溶入了不挥发的物质后成为溶液，水的蒸汽压下降造成溶液的冰点降低。当温度降至该溶液的冰点时，溶液中开始有冰析出，此时溶液的浓度升高，冰点相应降低，当温度继续下降时，溶液的冰点就更低，温度下降至该溶液的最低共熔点时，溶液中的水才全部成固态随溶剂晶体一道析出。由于溶液具有这种性质，因此在混凝土中加入适当的防冻剂后，在一定的负温条件下，可以使含冰率控制在10%以内，而大部分拌合水仍为液相，可以与水泥起水化反应，使混凝土的强度逐渐增长。4．防冻剂的组成防冻剂通常由防冻组分、早强组分和减水组分复合而成。防冻组分是防冻剂的核心成分，由它来保证混凝土中液相水的存在，常用的种类见表22-48。防冻组分表22-48名称化学式析出固相共熔体时附注浓度（g/100g水）温度（℃）食盐NaCl30.1-21.2致锈氯化钙CaCl242.7-55致锈亚硝酸钠NaNO261.3-19.6硝酸钠NaNO358.4-18.5硝酸钙Ca（NO3）278.6-28乙酸钠CH3COONa-17.5碳酸钾K2CO356.5-36.5尿素（NH2）2CO78-17.6氨水NH4OH161-84甲醇CH3OH212-96早强组分用来促进水泥的硬化，常用的种类见表22-49。早强组分表22-49名称化学式掺量占水泥（%）相对早强效果（％）f1f3f7（空白）100100100硫酸钠Na2SO42138143122三乙醇胺C6H15O3N0.04147136125硫代硫酸钠Na2S2O3214712898注：相对早强效果，均以空白标养试件为基准的标准养护下的龄期分别为1、3、7d的抗压强度之比。减水组分用来减少拌合水量，从而降低混凝土中的含冰量，提高混凝土的密实度和抗冻害能力。减水组分宜选用萘系高效减水剂，如FDN。防冻剂的参考配方如表22-50。在选择防冻剂配方时，可以取混凝土自浇筑之时起5昼夜内的预计平均气温作为硬化温度（防冻剂的规定温度）来选择防冻剂配方。防冻剂参考配方表22-50水泥品种硬化温度（℃）配方（％）普通水泥-10亚硝酸钠（13.4）＋硫酸钠2＋FDN0.75亚硝酸钠（6.1）＋硝酸钠（9.7）＋硫酸钠2＋FDN0.75尿素（7.3）＋硝酸钠（8.5）＋硫酸钠2＋FDN0.75-5亚硝酸钠（6.9）＋硫酸钠2＋FDN0.75亚硝酸钠（3.4）＋硝酸钠（5.7）＋硫酸钠2＋FDN0.75尿素（4.5）＋硝酸钠（5.7）＋硫酸钠2＋FDN0.750亚硝酸钠（3.2）＋硫酸钠2＋木钙0.25尿素（4.4）＋硫酸钠2＋木钙0.25食盐（4.4）＋硫酸钠2＋木钙0.25矿渣水泥-5亚硝酸钠（9.0）＋硫酸钠2＋FDN0.75亚硝酸钠（4.4）＋硝酸钠（6.6）＋硫酸钠2＋FDN0.75尿素（6.6）＋硝酸钠（6.6）＋硫酸钠2＋FDN0.750亚硝酸钠（3.1）＋硫酸钠2＋木钙0.25尿素（4.1）＋硫酸钠2＋木钙0.25食盐（4.1）＋硫酸钠2＋木钙0.25注：1.配方中括号内数字为占拌合水量的百分数，其余为占水泥用量的百分数。2.食盐配方仅用于无筋混凝土，其余均可用于钢筋混凝土。5．商品防冻剂的选择（1）外加剂厂生产的防冻剂，必须符合行业标准《混凝土防冻剂》（JC475）的要求。防冻剂按规定温度分为-5℃、-10℃和-15℃三种。规定温度是指掺有防冻剂的混凝土拌和物，成型后在恒定的负温条件下的硬化温度。（2）工地应根据混凝土浇筑后5d内的预计日最低气温来选用防冻剂。当预计日最低气温为-5～-10℃、-10～-15℃和-15～-20℃时，宜分别采用规定温度为-5℃、-10℃和-15℃的防冻剂。当预计日最低气温为0～-5℃时，可采用早强减水剂并用保温材料覆盖。6．负温混凝土的物理力学性能表22-51是一组负温混凝土各项性能的试验结果，从表中可以看出，在混凝土中加入适当的防冻剂后，虽经冷冻，其各项物理力学性能均不低于同样配合比的空白标准养护的混凝土。不加防冻剂的混凝土，即使将混凝土强度等级从C20提高到C30，经过冷冻以后，尽管抗压强度可以达到C20的要求，但抗渗、粘结力等性能仍相当低劣，弹性模量也有所下降。因此在施工中单纯采取提高强度等级的办法，用混凝土遭冻后的残余强度来满足设计要求，是不能保证工程质量的。负温混凝土性能表22-51注：编号1～3，空白标准养护28d抗压强度为21.5MPa；编号4空白标准养护28d抗压强度为33.7MPa。7．施工方法（1）负温混凝土应优先选用42.5级或42.5级以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，尤其应优先选用早强快硬水泥，严禁使用高铝水泥。（2）砂石材料必须清洁。不得含有冰雪和冻块，也不得含有活性骨料和能冻裂的物质。（3）防冻剂应先溶解于水，配制成溶液，然后投入搅拌。配制硫酸钠溶液的水温应保持30～50℃，浓度不宜大于20％。如温度降低而发生结晶沉淀时，应再加热搅拌待完全溶解后方可使用。（4）防冻剂如以干粉状态直接投入搅拌时，应在事先与较多量的载体（如粉煤灰）混拌均匀，方可使用。如受潮结块，应磨碎并通过0.63mm的筛后方可使用。（5）负温混凝土的坍落度，应严格控制在1～3cm之间。（6）混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，浇筑成型后的温度不宜低于5℃。在有条件时，应尽量提高混凝土的温度，并尽量延长混凝土在成型后保持正温的时间。（7）混凝土浇筑后，其裸露表面应立即用塑料薄膜覆盖保护以防止脱水。如构件的表面系数大于18，而硬化温度又在-8℃以下时，构件浇筑后还须用保温材料围护1d，以延长其保持正温的时间。（8）掺有防冻剂的混凝土，当环境温度降至预计温度以下前，混凝土必须达到抗冻临界强度：当最低气温不低于-10℃时，混凝土抗压强度不得小于3.5MPa；当最低气温不低于-15℃时，混凝土抗压强度不得小于4.0MPa；当最低气温不低于-20℃时，混凝土抗压强度不得小于5.0MPa。（9）防冻剂在使用前，应对照质量标准进行系统检验。防冻剂的配方确定以后，在施工过程中仍要对外加剂进行抽样检查。用于钢筋混凝土中的外加剂，更应经常抽查其氯离子含量，某些化工产品有时含有大量氯化物，应严加防范以免引起钢筋锈蚀。（10）各种外加剂要分别包装堆放，避免混淆和散失。有毒物品（如亚硝酸钠）更应加强保管，以免发生意外事故。22-5-13混凝土质量检查1．混凝土工程的冬期施工，除按常温施工的要求进行质量检查外，尚应检查以下项目：（1）外加剂的质量和掺量；（2）水和骨料的加热温度；（3）混凝土在出机时、浇筑后和硬化过程中的温度；（4）混凝土温度降至0℃时的强度（负温混凝土则为温度低于外加剂规定温度时的强度）。2．水、骨料及混凝土出机时的温度，每工作班至少测量4次。3．混凝土温度的测量：（1）采用蓄热法养护混凝土时，养护期间每昼夜测量4次；（2）负温混凝土，强度达到抗冻临界强度以前，每隔2h测量1次；以后每昼夜测量2次；（3）采用加热法养护混凝土时，升、降温期间每1h测量1次，恒温期间每2h测量1次；（4）采用综合养护的混凝土，每昼夜测量4次；（5）室外空气温度及周围环境温度，每昼夜测量4次。4．混凝土的温度测量，应按下列规定进行：（1）全部测温孔、点均应编号，绘制布置图，测量结果要写入正式记录；（2）测温孔、点应设在有代表性的结构部位和温度变化大、易冷却部位，测温孔的深度一般为10～15cm，或板、墙厚度的1/2。（3）测温时，应将温度计与外界气温做妥善隔离，可在孔口四周用保温材料塞住，温度计在测温孔内应留置3min以上，方可读数。5．测量读数时，应使视线和温度计的水银柱顶点保持在同一水平高度上，以避免视差。读数时，要迅速准确，勿使头、手或灯头接近温度计下端。找到温度计水银柱顶点后，先读小数，后读大数，记录后再复验一次，以免误读。6．测温人员应同时检查覆盖保温情况，并应了解结构物的浇筑日期、要求温度、养护期限等。若发现混凝土温度有过高或过低现象，应立即通知有关人员，及时采取有效措施。7．在混凝土施工过程中，要在浇筑地点随机取样制作试件，每次取样应同时制作3组试件。1组在20℃标准条件下养护至28d试压，得强度f28；1组与构件在同条件下养护，在混凝土温度降至0℃时（负温混凝土为温度降至防冻剂的规定温度以下时）试压，用以检查混凝土是否达到抗冻临界强度；1组与构件在同条件下养护至14d，然后转入20℃标准条件下继续养护21d，在总龄期为35d时试压，得强度f14'+21。如果f14'+21≥f28，则可证明混凝土未遭冻害，可以将f28作为强度评定的依据。