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我國地域廣闊,許多地方冬天氣溫較低,使得建設(shè)工程施工比較困難,特別是混凝土構(gòu)件在低溫條件下會變得更加脆弱?;炷涟韬衔镌跐沧⒑笾鸩侥獭⒂不?,并達到最后的強度,主要是因為水化作用,而水化速率除了與混凝土自身成分及配合比有關(guān),還受溫度影響較大。因此,正確認識冬季施工對混凝土的影響并制定相應(yīng)的技術(shù)措施,是一個值得關(guān)注的問題。
1冬季混凝土施工的基本原則
隨著溫度的提高,水泥水化速度加快,而在溫度降至0℃后,水泥中的部分水分就會發(fā)生凍結(jié),從液態(tài)(水)向固態(tài)(冰)轉(zhuǎn)變。此時水泥水化過程中的水分含量降低,導致水化反應(yīng)變得緩慢,水泥強度的增加也變得緩慢。隨著溫度的降低,混凝土中的水分全部轉(zhuǎn)化為冰,即從液相到固相,水化過程基本結(jié)束,強度不再增加。當水變?yōu)楸鶗r其體積增加了約9%,膨脹應(yīng)力約為25kg/cm2。這種應(yīng)力通常比初始強度值要高,從而導致混凝土受到不同程度的損傷(即早期凍裂),以至強度下降。在冬季,混凝土結(jié)構(gòu)中水的形態(tài)變化是影響其強度生長的重要因素。試驗結(jié)果顯示,新澆注混凝土在凍融之前有一定的預(yù)養(yǎng)期,促進其水化。如果混凝土被凍成冰塊(也就是在普通溫度下),那么它的強度還會增加,但增加的幅度卻有所不同,預(yù)養(yǎng)護期較長、早期強度高的混凝土在凍害后,其后期強度基本不會下降;前期強度較低的混凝土在凍害后,其后期強度會有所下降。因此,為了加快水化反應(yīng),在凍融之前,必須給混凝土一個預(yù)熱時間,以達到最小強度,也就是所謂的臨界強度,這樣就可以達到所需的效果。關(guān)于臨界強度,各國的標準不同,我國的標準為:不少于設(shè)計強度等級的30%,同時不少于35kg/cm2。
2冬季混凝土施工準備
2.1制定科學建設(shè)方案
設(shè)計人員要對工地進行實地勘察,了解工地具體情況,再結(jié)合冬季特征和當?shù)氐匦沃贫茖W的施工方案。在保證工程進度的同時,也要考慮到冬季氣候?qū)ㄖ牧系挠绊懀员WC施工質(zhì)量。
2.2提高施工人員技術(shù)水平
季節(jié)氣候不同,施工方式也不盡相同。在冬季施工時,除了要做好相應(yīng)的準備工作外,還要對施工人員進行專業(yè)培訓,因為施工人員技術(shù)水平的高低直接影響著工程質(zhì)量的好壞。
2.3做好施工機械的維護
冬天氣溫低,很多施工設(shè)備都會因低溫而受損,因此要加強對施工設(shè)備的管理與技術(shù)保養(yǎng),適當使用防凍劑。此外,還要加強對施工設(shè)備的檢查,除了定期更換和維修機械設(shè)備外,在使用后也要進行維護,以提高設(shè)備的安全性和工作效率。
2.4加強對現(xiàn)場勞動者的保護
在工程開工前,要妥善解決工人的住宿問題,確保他們能有一個溫暖的工作環(huán)境,免受疾病和凍傷等。還應(yīng)注意觀察施工現(xiàn)場的冰凍狀況,確保施工現(xiàn)場的運輸安全。
3冬季混凝土施工工藝
3.1原料
為了保證建筑工程混凝土的施工質(zhì)量,防止混凝土受到凍傷,可添加一定量的防凍劑,一般情況下用量為3%~4%。為了保證集料干凈,不能摻雜冰和雪。在水泥選材上,宜選用P·O42.5以上的普通硅酸鹽水泥,其水灰比不得小于0.6。而在抗?jié)B率較高的情況下,水灰比應(yīng)該小于0.5。由于水化反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度過高會使混凝土凝固速率加快,加之溫度低、時間短、體積大,所以混凝土攪拌溫度要保持在正常溫度內(nèi)。
3.2攪拌
在冬季施工前,攪拌站要做好設(shè)備檢修、原材料儲備、混凝土配合比調(diào)整等各種準備工作。在砌筑工序中應(yīng)保證混凝土的溫度高于0℃,攪拌水的水溫不超過80℃,以免混凝土直接接觸到高溫?;炷炼臼┕r,攪拌時間應(yīng)為常溫攪拌時間的1.5倍,出料溫度應(yīng)在15℃以上,進場溫度在10℃以上,且在溫度下降至指定值前,必須保證達到臨界受凍強度。為了保證混凝土在發(fā)生凍害之前達到臨界受凍強度,必須采取保溫養(yǎng)護等處理措施。
3.3運輸
為了解決運輸問題,應(yīng)從保溫和防凍兩個方面著手。第一批混凝土運送至工地,若放置時間太久易造成凝結(jié)而無法利用,不但浪費了資源,還延遲了工期,導致成本增加,所以必須采取相應(yīng)的措施。如果降溫速率高于7℃/h,則會出現(xiàn)局部凝固現(xiàn)象,若需在施工場地添加其他物料,則應(yīng)先對上述物料進行保溫處理。物料、場地也要及時清理,以免出現(xiàn)安全隱患。在低溫條件下運送混凝土必須要有保溫措施,罐車要有保溫裝置,用50℃的水沖洗,泵管也要用棉簾包裹。為了確保罐車在最短時間內(nèi)到達澆筑場地,必須做到連續(xù)、快速。在澆注前必須檢查罐車內(nèi)混凝土的狀況,如有凍傷,嚴禁使用。
3.4澆筑
不得在雨雪天澆注混凝土,盡量避免結(jié)冰;如必須澆注,應(yīng)保證入模溫度高于5℃;在進行混凝土澆注前應(yīng)清除模板和腳手架表面的雜物和積雪,以免影響澆筑質(zhì)量,同時可提高施工的安全性。在混凝土澆筑時應(yīng)遵循“快布料,快振搗”的原則,防止熱損失過快,同時盡可能減小工作面。澆筑完畢后,首先要在混凝土結(jié)構(gòu)上貼一層塑料布,然后再鋪上兩層棉簾,以確保墻角部位的緊實度,并由專人進行監(jiān)督和管理;如遇大風,應(yīng)適當加強保溫。為防止在運輸過程中熱損失過大,必須將棉被包在泵送管道外。在施工縫處澆筑混凝土時首先要將水泥膜和松散的石塊去掉,然后用濕法清洗,并保證接頭處的混凝土溫度高于2℃,然后再澆注一層強度與混凝土相同的灰漿,直到混凝土的強度達到1.2MPa以上,才能進行澆筑。
3.5維護
根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范,在冬天氣溫較低時應(yīng)采用塑料薄膜進行保溫,并在塑料薄膜上鋪一層被子,防止熱量快速流失。在雨、雪、霜凍等氣候條件下,應(yīng)在被褥上再加一層彩色布條,以提高隔熱效果,降低被褥的濕度。為避免混凝土澆注后過快冷卻,必須在施工現(xiàn)場設(shè)置擋風設(shè)施,提高混凝土的早期強度,使混凝土達到臨界受凍強度。在混凝土結(jié)構(gòu)達到臨界受凍強度后,應(yīng)將其表面的隔熱層剝離。當混凝土溫度與外界氣溫相差不超過20℃時,可拆除模板,拆模后的混凝土應(yīng)及時覆蓋,使其緩慢降溫[1]。
3.6強度測試
在澆筑部位用混凝土試件進行強度試驗,一組混凝土在規(guī)范養(yǎng)護狀態(tài)下進行,另一組在施工現(xiàn)場直接進行,并將試驗結(jié)果與理論計算值進行對比;對于具有抗凍性、抗?jié)B性的混凝土,在制作好試塊后,應(yīng)在施工工地進行28d養(yǎng)護,再進行28d規(guī)范養(yǎng)護,然后再進行抗凍抗?jié)B試驗。3.7測溫混凝土溫度應(yīng)滿足冬季施工要求,混凝土溫度包括氣候溫度、混凝土出罐溫度、入模溫度、養(yǎng)護溫度等。澆筑完畢后要采用電子測溫儀對關(guān)鍵位置、容易發(fā)生凍傷和溫度波動大的地方進行測溫,并對測溫點進行詳細編號,還要避免與外界環(huán)境直接接觸。對現(xiàn)澆梁的測溫點進行布置時,必須在梁的兩端采用豎向排列,測溫孔洞的深度應(yīng)為梁高的1/3~1/2,兩個溫度點相隔不能大于3m。混凝土的澆筑工藝也很關(guān)鍵,在安裝場地上準備好測溫儀器,按規(guī)范準備好溫度計,一般是在梁板上進行;在10~12d后分別測定不同時期的溫度變化,根據(jù)溫度變化規(guī)律采取相應(yīng)控制措施[2]。
4冬季施工中常見的質(zhì)量通病及預(yù)防對策
4.1鋼筋腐蝕與混凝土開裂
在冬天進行混凝土施工,很可能會引起混凝土的凍傷,進而引起混凝土的腐蝕和體積膨脹。形成裂縫的因素之一是水泥的穩(wěn)定性差,水灰比太高,以致初期強度偏低,生長緩慢,使得混凝土中的大量水分損失,導致混凝土開裂。防止鋼筋腐蝕的方法:一是要合理地控制混凝土中的氯鹽含量,氯鹽的用量不能超過1%。二是在攪拌混凝土時要確保攪拌均勻,使氯鹽充分溶解,防止因氯化物濃度不均勻而導致鋼筋局部腐蝕。三是要嚴格控制水泥用量和水灰比,以達到防止混凝土開裂的目的[3]。
4.2表面的灰塵
造成表面灰塵的主要原因是水泥混合料的水灰比太大,產(chǎn)生了離析,出現(xiàn)了嚴重的泌水現(xiàn)象,再加上低溫養(yǎng)護,水泥的水化過程逐漸結(jié)束,混凝土中的水分迅速流失,導致混凝土表面出現(xiàn)灰塵。防治方法:嚴格控制水泥水灰比、適當延長混合料攪拌時間、用薄膜覆蓋構(gòu)件表面進行保水等。
4.3結(jié)晶腐蝕和表面返霜
在混凝土硬化后,某些摻入劑溶液會滲入混凝土表面,使混凝土表層的水分逐漸蒸發(fā),這種狀況也會對混凝土與面層的粘結(jié)產(chǎn)生直接的影響。防治方法:科學地控制摻入量(一般應(yīng)超過5%~7%),以確?;旌狭贤耆艹?,并根據(jù)需要延長混合時間?;炷翝沧⑼戤吅?,必須立即用塑料布將其覆蓋,防止?jié)駳庋杆倭鞒觥?
4.4提高混凝土質(zhì)量
冬季施工應(yīng)嚴格控制水泥和水的比例,在水泥充分結(jié)合后,嚴禁施工人員進行補水;在雨天等惡劣氣候條件下禁止施工。水泥配比是決定水泥質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素,是生產(chǎn)高質(zhì)量混凝土的關(guān)鍵?;炷猎跀嚢柽^程中會產(chǎn)生大量的熱,使混凝土提前凝結(jié),達不到施工技術(shù)要求,因此,必須對混凝土進行性能控制。攪拌過程中為了防止熱流動,應(yīng)充分地密封混凝土,這樣不但可以提高攪拌效率,還可以提高工作效率。在攪拌前,應(yīng)嚴格遵循物料的排料順序,先加水和骨料;也可以在運輸之前保持一定的溫度,在混凝土預(yù)處理和熱水裝置中儲存,使其溫度升高,然后立即進行澆筑,這樣可以將資源消耗降到最低。在冬季施工中混凝土的施工及熱控制是非常關(guān)鍵的,應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況,分層澆筑,并在施工結(jié)束后進行溫度檢測[4]。
4.5做好保溫工作
溫室保溫是利用建筑物的溫度變化來保證溫度不會太高,并安排專門人員進行定期的溫度調(diào)節(jié)。可配置暖氣、熱風系統(tǒng)、爐子等,以增加棚內(nèi)的溫度,更好地保護混凝土。冬天氣溫大幅度下降后,可以采用蒸汽養(yǎng)護法,既能保持材料的溫度,又能增加室內(nèi)的濕度,避免混凝土干燥。蒸汽的溫度維持不了太久,所以對于保溫時間相對不長的混凝土比較適宜。還有一種方法是蓄熱,該方法是利用反應(yīng)放出的熱來延緩混凝土的冷卻時間,從而確保混凝土在凝固前處于理想的養(yǎng)護溫度。該方法在不增加熱源的情況下,可以有效地提高熱的利用率,而且操作比較方便,因此,在條件許可的情況下(混凝土表面系數(shù)小于5,室外最低溫度不低于-15℃),可以采用蓄熱方法進行混凝土養(yǎng)護。
5結(jié)束語
冬季建筑工程施工中存在著大量的施工難點,應(yīng)加強對施工技術(shù)的研究與分析,做好各種安全防護工作,確保混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量達到設(shè)計要求,保證冬季施工質(zhì)量。
參考文獻:
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[4]穆洪杰.工程建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析[J].住宅與房地產(chǎn),2020(4):190-213.
作者:王建 單位:新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院