第9章冬期与雨期施工

本章内容简介：冬期施工基本知识混凝土工程冬期施工砌体工程冬期施工土木工程冬期施工雨期施工9冬期与雨期施工本章教学目标：了解混凝土受冻的变化机理和危害掌握混凝土工程冬期施工的常用方法和施工工艺掌握砌体工程冬期施工的准备和施工要求掌握土方工程冬期施工准备和施工要求掌握雨期施工的施工准备和各分项工程技术措施9.1混凝土冬期施工基本知识9.2混凝土冬期施工9.4土方工程冬期施工9.3砌体工程冬期施工9.5雨期施工本章内容《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—97)规定，冬期施工期限的划分原则是：根据当地多年气温资料统计，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工；当室外日平均气温连续5d高于5℃时解除冬期施工。冬期施工的特点冬期施工期是质量事故的多发期。冬期施工发现质量事故呈滞后性。冬期施工技术要求高，能源消耗多，施工费用要增加。9.1.1冬期施工概述9.1混凝土冬期施工基本知识1）混凝土在负温下的受冻模式第一种受冻模式为混凝土初龄受冻。新拌混凝土浇注后，初凝前或刚初凝立即受冻属这种情况。水泥受冻后处于“休眠”状态，恢复正温养护后，强度可以重新发展直到与未受冻基本相同，没有什么强度损失。第二种受冻模式为混凝土幼龄受冻。新拌混凝土中水泥初凝后，在水化胶凝期间受冻属于这种类型。这种受冻可使后期强度损失20%～50%。与前一种类型受冻的主要区别在于前者的冻结温度低，冻结迅速，混凝土中水分在受冻期间基本没有转移现象；而本类型受冻特点是冻结温度较高(0～-5℃)，冻结缓慢，混凝土中水分在冻结期间有水分转移。绝大部分早期受冻属于这种类型，其强度损失的大小取决于水分转移程度。9.1.2混凝土在负温下的受冻模式及机理第三种受冻模式为混凝土成龄期受冻。它相当于水泥水化已进入凝聚结晶阶段，已经达到能抵抗受一次冻融破坏的强度。第四种受冻模式是已硬化达到设计强度后混凝土受冻，即所谓混凝土的抗冻性。冬期混凝土施工中的任务，就在于尽量杜绝第二种模式受冻。第一种模式受冻虽然基本上没有强度损失，但是由于工程有期限要求，往往由于使工程迅速投入使用等技术经济上的要求，而不得不予避免。以节约冬期施工费用及节能出发，第三种受冻模式是可以允许的。9.1.2混凝土在负温下的受冻模式及机理9.1.2混凝土在负温下的受冻模式及机理2）混凝土受冻机理第一种受冻模式是由于水化热很小，气温迅速下降到-20℃或更低，冻结过程迅速，水分没有转移或基本上没有转移，因此冻结水分在混凝土中的分布是比较均匀的，冰的形态是微小冰晶。水分在混凝土中没有重新分布现象，所以基本上没有强度损失或损失很小。第二种受冻模式的破坏机理与土的冻胀相似。造成破坏的主要原因是由于在整个混凝土硬化期间受负温影响所造成的水分移动。这种移动的后果，引起水分在混凝土中重新分布，在混凝土内部生成较大的扁平冰聚体，造成严重的物理损害。第三种受冻模式的机理是，当混凝土达到临界强度，虽然混凝土中还有小部分拌合水存在，但受一次冻结后对抗压强度没有重大影响。承受多次冻融，其破坏机理同第四种受冻模式。第四种受冻模式的受冻机理是，混凝土在饱水状态下经过多次冻融而降低强度或重量。这种受冻模式的破坏机理是冰晶的膨胀压力起主要作用，如混凝土全部孔隙都充满了水，则一次冻融循环后应立即破坏。在饱水状态下混凝土经多次循环未被破坏，主要是由于混凝土孔隙容积中没有全被水所充满及在冻结过程中在冰晶生长的压力作用下，水的一部分受到压缩的缘故。9.2混凝土冬期施工9.2.1混凝土冬期施工方法主要理论1）混凝土冬期施工方法分类混凝土冬期施工总的要求在于杜绝第二种受冻模式，也尽量避免第一种受冻模式。一般有3类方法：第一类方法是使混凝土在负温下仍有液相存在，水泥可照常水化，混凝土强度仍能按一定的速度增长，这可以通过加抗冻外加剂实现。用这种方法浇注的混凝土称负温混凝土或冷温混凝土。第二类方法是混凝土浇注后进入第三种受冻模式前，一直能在正温条件下养护，因而要对混凝土或在拌和前对其所用材料进行加热。第三类方法是上述两类方法的复合。最常用的复合方案是先对组成材料、混凝土拌和物加热，然后蓄热，直到达到临界强度为止；其次是加入少量外加剂，同时进行短期加热。从节能出发，应首选第一及第三类方法。9.2混凝土冬期施工9.2.1混凝土冬期施工方法主要理论2）第一类方法：负温混凝土(机理)方法3）第二类方法：临界强度(理论)方法受冻临界强度是指混凝土抵抗负温冻害时的最小强度。临界强度，即混凝土进入第三种施工受冻模式所需的最低强度。对有抗冻性要求的混凝土结构一定要加入引气外加剂，改变其孔结构，在设计混凝土配合比时，要采用尽可能小的水灰比，可以加减水剂，并酌情提高其临界强度值。9.2混凝土冬期施工9.2.2混凝土冬期施工方法的选择1）冬期施工方法考虑的原则通常在选择冬期施工方案时，考虑的主要因素有：自然气温情况、结构类型、水泥的品种、工期的限制条件以及经济情况。2）冬期施工方法的选择（1）蓄热发施工（2）蒸汽养护法施工（3）电热法施工（4）化学外加剂法（5）远红外线法养护混凝土冬期施工常用方法见表9.1。9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工工艺1）混凝土冬期施工对材料和材料加热的要求（1）对组成混凝土原材料的要求，见表9.2。（2）对原材料加热的要求原材料加热方法见表9.3。水、骨料加热最高温度，拌和水及骨料加热温度根据热工计算确定，但不得超过表9.4的规定。2）混凝土的搅拌、运输、浇筑（1）混凝土的搅拌混凝土的搅拌应在搭设的暖棚内进行，应优先采用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。为确保混凝土的搅拌质量，冬期施工时除合理选择搅拌机型号外，还要确定装料容积、投料顺序和搅拌时间等。装料容积：混凝土搅拌机的规格常以装料容积表示，装料容积通常只为搅拌几何容积的1/2~1/3。一次搅拌好的混凝土体积称为出料容积，约为装料容积的55%~75%。投料顺序：一般是先投骨料和加热的水，待搅拌一定时间后，水温降到40℃左右时，再投入水泥继续搅拌到规定时间，要绝对避免水泥出现假凝。搅拌时间：冬期拌制混凝土时应比常温规定的搅拌时间适当延长。对搅拌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。9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工工艺（2）混凝土拌和物温度计算可用计算法和图表法两种。（3）混凝土的运输混凝土的运输时间和距离应保证混凝土不离析，不丧失塑性，尽量减少混凝土在运输过程中的热量损失，缩短运输路线，减少装卸和转运次数；使用大容积的运输工具，并经常清理，保持干净；运输的容器四周必须加保温套和保温盖，尽量缩短装卸操作时间。9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工工艺混凝土拌和物的温度计算公式式中T0－－－混凝土拌和物的温度，°Cmw、mce、msa、mg－－－水、水泥、砂、石的用量，kg;Tw、Tce、Tsa、Tg、－－－水、水泥、砂、石的温度，°Cwsa、wg－－－砂、石的含水率，%；c1－－－水的比热容，kJ/(kg·K)；c2－－－水的溶解热，KJ/kg;当骨料温度＞0°C时，c1＝4.2kJ/(kg·K)，c2＝0KJ/kg;当骨料温度≤0°C时，c1＝2.1kJ/(kg·K)，c2＝335KJ/kg。012[0.9()4.2()()()]/[4.20.9()]cecesasaggwwsasaggsasagggsasaggwcesagTmTmTmTTmwmwmcwTwmTcwmwmmmmm（4）混凝土的浇筑混凝土浇筑前，应清除模板和钢筋表面的冰雪和污垢在施工缝处接磋浇筑混凝土，应去除水泥薄膜和松动石子，将表面湿润冲洗干净，并使接缝处原混凝土的温度高于2℃，然后铺抹水泥浆或与混凝土砂浆成分相同的砂浆一层，待已浇筑的混凝土强度高于1.2MPa时，允许继续浇筑。分层浇筑厚大整体式结构时，已浇筑层的混凝土温度，在被上层混凝土覆盖时，不应降至热工计算的数值以下，也不得低于2℃。浇筑随内力接头的混凝土(或砂浆)宜先将结合处的表面加热到正温。浇筑后的接头混凝土(或砂浆)在温度不超过45℃的条件下，应养护至设计要求强度；当设计无要求时，其强度不得低于设计标号的70%。冬期一般不得在强冻胀性地基上浇筑混凝土；在弱冻胀性地基上浇筑混凝土时，地基土应保温；在非冻胀性地基上浇筑混凝土时，可不考虑土对混凝土的冻胀影响，但在受冻前，混凝土的抗压强度不得低于受冻临界强度。蓄热法养护是利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温延缓混凝土冷却，使混凝土冷却到0℃以前达到预期要求强度的一种施工方法。（1）蓄热法的适用范围蓄热法适用于初冬或早春季节室外日平均气温为-10℃，最低气温不低于-15℃的环境，混凝土表面系数不大于5m-1或地面以下结构。3）蓄热法养护9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工工艺(2)混凝土受冻临界强度新浇混凝土在受冻前达到某一初始强度值，然后遭到冻结，当恢复正常温度后，混凝土强度仍会继续增长，经28d养护后，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临界强度。蓄热法养护新浇筑混凝土早期受冻允许受冻临界强度确定：一是蓄热法施工前应进行热工计算，确定其临界强度值；二是蓄热法养护期间混凝土强度的估算，确定其临界强度值。9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工工艺9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工的质量控制和准备工作1）冬期施工的质量控制（1）关于混凝土免受冻害及临界强度的控制（2）关于气温的影响因素及气象预报利用（3）注意簿弱部位混凝土过早冷却（4）使用外加剂注意事项9.2混凝土冬期施工9.2.3混凝土冬期施工的质量控制和准备工作2)冬期施工准备工作①落实热源，包括正式热源、临热源、炉子等，并做好消烟除尘工作。②提前做好冬期施工材料的准备，如煤、草帘、席子聚苯泡沫板、蓬布、塑料薄膜以及化学抗冻剂等。③做好现场临时设施的保温防冻工作，如供水管的保温或深埋于冰冻线以下。④培训司炉和保温人员。⑤冬施施工的室内装修工程要提前做好工程的封闭和保温工作。⑥安排和检查停工部位。a.基础完后，停工时应将室内外回填土填至地平以上同一高度。室内外管沟盖板，并在沟底加保温和设支撑。b.装修阶段，室内装修要将本层做完，室外力求一次做完，地面要进行保温和防冻。⑦生活区也应及早做好防冻措施，用炉子取暖的要防煤气中毒。同时室内要有防风和通气措施。（1）用氯盐(氯化钠、氯化钾)溶液配制的混凝土，具有加速混凝土凝结硬化，提高早期强度，增加混凝土抗冻能力的性能，有利于在负温下硬化，但氯盐对混凝土有腐蚀作用和对钢筋有锈蚀作用。在下列情况下，①在高湿度空气环境中使用的结构，如排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房和经常处于空气相对湿度大于80%掺外加剂的混凝土冬季施工方法知识窗②③④有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露钢筋、预埋件但无防护措施的结构；⑤⑥使用过程中经常处于环境温度为60°C以上的结构；⑦⑧薄壁结构，中级或重级工作制吊车梁、屋架、落锤及锻锤基础等结构；⑨⑩直接靠近高压(发电站、变电所)的结构及预应力混凝土结构。知识窗掺氯盐混凝土施工注意事项：①应选用强度等级大于42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥用量不得少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6②氯盐应配制成一定浓度的水溶液，严格计量加入，搅拌要均匀，搅拌时间应比普通混凝土搅拌时间增加50%；③混凝土浇筑必须在搅拌出机后40min浇筑完毕，以防凝结；混凝土振捣④⑤由于氯盐对钢筋有锈蚀作用，应用时加入水泥质量2%的亚硝酸钠阻锈剂，钢筋保护层不小于30mm。知识窗（2）负温混凝土：采用复合型外加剂配制的混凝土。①负温防冻复合外加剂：一般由防冻剂、早强剂、减水剂、引气剂和阻锈剂等复合而成，其成分组合有三种情A.防冻组分+早强组分+B.防冻组分+早强组分+引气组分+C.防冻组分+早强组分+减水组分+引气组分+阻锈组知识窗A.B.C.早期强度高，后期强度无损失。早强剂：能加速水泥硬化速度，提高早期