混凝土冬期施工的若干問題

砼冬期施工的一些問題一砼冬施的關(guān)注點1.低溫或負溫下,砼強度發(fā)展緩慢;2.早期受凍,砼性能將嚴重受損;3.要同時滿足施工性能,抗凍融、耐腐蝕等耐久性和經(jīng)濟性的要求;4.容易產(chǎn)生溫度裂縫;5.不同的冬施方法:適用性,優(yōu)缺點.6.對原材料,配合比,溫控,保溫,養(yǎng)護和拆模的特殊要求.二砼冬施基本原理1.溫度下降,水泥的水化速度迅速減慢.硅酸鹽水泥在-10℃以下,基本停止水化;2.砼在臨界抗凍強度前受凍,將使砼的力學性能和耐久性嚴重受損.3.提高砼和環(huán)境溫度,降低水膠比,摻加外加劑〔減水劑,早強劑,引氣劑及合格的抗凍劑〕都可以提高砼早期強度和抗凍性.有利于冬季施工.4.不同水泥礦物,其水化速度和水化熱高低次序為硫鋁酸鈣＞鋁酸三鈣＞硅酸三鈣＞鈣鋁酸四鈣＞硅酸二鈣,礦物摻和料中:硅灰＞礦渣粉＞粉煤灰.提高水泥細度也有利早強.5.砼硬化后的抗凍融性與砼水膠比,含氣量,砼飽水度及環(huán)境的凍融次數(shù)密切相關(guān),與砼早期是否受凍也有很大關(guān)系.6.砼內(nèi)外溫差過大,環(huán)境急劇降溫和干燥收縮過大都可能造成砼的開裂.在冬施中要特別關(guān)注,必須采取措施預防.三砼的早期受凍1.冬期:砼結(jié)構(gòu)環(huán)境晝夜平均氣溫連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃.2.砼成型后立即受凍,抗壓強度將損失25-50%;在受凍臨界強度前受凍,將損失10%以上;如經(jīng)多次凍融,強度損失更大.砼早期受凍,對鋼筋粘結(jié)強度,彎拉強度,抗凍性和抗?jié)B性都有很大損失.3.砼受凍臨界強度:一般砼為設計強度的30%;4.浸水凍融砼為設計強度的75%.摻礦渣和粉煤灰的砼為設計強度的40%.四滿足耐久性要求（1）碳化環(huán)境*T1T2T3（2）氯鹽環(huán)境L1L2L3（3）化學侵蝕環(huán)境H1H2H3H4（4）凍融破壞環(huán)境D1D2D3D4

1.砼抗凍性環(huán)境溫度正溫負溫交替頻繁,累進破壞;砼飽和含水率大于90%;華北地區(qū)屬寒冷地區(qū),對于水位交界區(qū)的砼對抗凍要求很高,56d砼抗凍等級≧300.2.

提高抗凍性的措施1.降低水膠比可明顯提高抗凍性.在水膠比大于0.4時,礦物摻和料對抗凍性有不利的影響,要控制摻量.2.摻加引氣減水劑或引氣劑.砼拌和物的含氣量應根據(jù)抗凍等級的要求經(jīng)試驗確定。抗凍等級F300以上,砼含氣量一般要大于5%，氣泡間距系數(shù)宜<250微米.3.選用抗凍性好的粗骨料.吸水嚴重的砂巖粗骨料在凍結(jié)過程中產(chǎn)生膨脹并破壞水泥石,不能采用.3.冬施與耐久性京滬高鐵北段〔部分區(qū)段的部分砼結(jié)構(gòu)〕凍融破壞:水位交界區(qū).低水膠比;引氣化學侵蝕:水位區(qū)以下.水泥,摻合料,低水膠比鋼筋銹蝕〔氯鹽〕:低水膠比,保護層厚度冬施措施與提高耐久性基本是一致的,如低水膠比,引氣.但也有矛盾的,如摻合料,影響早強,對耐蝕有利.可調(diào)正摻合料品種、摻量.五砼冬施主要方法1.蓄熱法和綜合蓄熱法利用加熱水、砂石的熱量和水泥的水化熱,采用適當?shù)谋卮胧┦鬼挪皇軆龊途徛禍?在規(guī)定的正溫條件下,使砼達到預期強度.適用于環(huán)境最低溫度不低于-15℃,地面以下的工程,或表面系數(shù)M＜15m-1〔M=散熱表面/體積〕的結(jié)構(gòu).對易凍部位應加強保溫.1蓄熱法和綜合蓄熱法蓄熱法主要措施1.水加熱,宜＜80℃;砂石加熱應＜60℃.砂石不加熱時,水溫可＞80℃,但攪拌時先投砂石水,拌勻后投水泥.延長攪拌時問50%左右.砼入模溫度不＜5℃,細薄結(jié)構(gòu)不＜10℃.2.原材料宜在暖棚預熱,攪拌設備的環(huán)境溫度宜＞10℃,運輸設備應良好保溫.3.砼配合比宜用較低水膠比和較小坍落度.水泥和礦物摻合料的種類和摻量從冬施和耐久性綜合考慮.適量引氣對抗凍有利,早強劑應不降低耐久性.2加熱法1.暖棚法:棚底溫度不得＜5℃,砼表面要濕潤.2.蒸汽加熱法:養(yǎng)護溫度不得＞60℃3.電熱法:遠紅外輻射,電熱毯,電極電熱,電磁感應等用加熱法或蓄熱加熱綜合法,對適用范圍〔結(jié)構(gòu)表面系數(shù)〕,升溫速度,養(yǎng)護溫度及有關(guān)設備與人身安全都有規(guī)定,且要通過試驗.3摻外加劑法1.減水劑,包括早強減水劑,引氣減水劑,高效減水劑.---減少用水量,降低水膠比,早強,耐久.2.早強劑主意負面作用,如氯鹽對銹蝕影響,硫酸鈉對堿-骨料反應影響.三乙醇胺的復合物.3.防凍劑:降低液相冰點,摻量較大,對耐久性往往不利,限制使用.主要組分為氯鹽,亞硝酸鹽等.4.硫鋁酸鹽水泥+亞硝酸鹽:負溫早強,適用于負溫條件下接頭錨固等小體積砼或砂漿.六避免砼開裂

砼開裂機理砼受到的拉應變〔拉應力〕超過其極限拉伸率〔抗拉強度〕,砼就會開裂.砼抗拉強度約為1/10~1/12的抗壓強度,砼極限拉伸率為0.4~1.5/萬,即40~150微應變,而砼的干縮率達300~600微應變,溫度變化20℃產(chǎn)生200微應變,抗裂性很差,很易開裂.應變產(chǎn)生的主要原因有:砼由于各種收縮和溫差引起的變形;砼由于鋼筋銹蝕,硫酸鹽腐蝕,堿骨料反應引起的局部膨脹;外部荷載或基礎不均勻沉降產(chǎn)生的變形.冬施主要關(guān)注溫差和干縮造成的開裂.

砼溫度控制混凝土入模溫度,冷天不低于5度,熱天不高于30度新混凝土與巖土或舊混凝土間溫差不大于20度蒸養(yǎng)混凝土靜停溫度不低于5度,4~6h且終凝后升溫,升溫和降溫速度不宜大于10度/時,恒溫溫度不宜超過60度,最高為65度.養(yǎng)護水溫不得低于混凝土表面溫度15度.養(yǎng)護期間混凝土中心與表層,表層與環(huán)境間溫差不超過20度,橋粱不超過15度.例1溫差變形引起開裂砼熱膨脹系數(shù)約為10微應變/℃,砼溫度變化20℃,就產(chǎn)生200微應變,如果砼的拉變形受到限制〔內(nèi)外約束〕,砼內(nèi)產(chǎn)生拉應力,拉應力大于砼抗拉強度時,砼就會開裂.但實際拉應變與約束度有關(guān),與有效彈模與徐變有關(guān),實際拉應力比計算拉應力少許多.

實際拉應力σ1=實際拉應變×有效彈模=約束度×自由約束應變×彈性模量/〔1+徐變系數(shù)〕

σ1=R×ε×E/〔1+Ф〕約束度R=0~1,一般取0.5.徐變系數(shù)ф=1左右.橋墩砼的段溫度和應乓力變化砼溫升律和應力鏟曲線上部分是捆典型的橋名墩砼的溫鄭升曲線.第1階段為軍升溫段,根據(jù)現(xiàn)肥場測試,約嘉40h碑左右,砼中心惱溫度達到最高芹溫48.候8℃;同隨后降溫,進柳入第2階將段;當易砼溫度降畫至環(huán)境平漸均氣溫時撞〔砼內(nèi)外溫度爭接近,約倚10d左抹右〕,蒸進入降溫窄的后期,普即第3段階段.下部分是者與溫升曲共線對應的應力曲元線,鍵在砼升沙溫時,結(jié)砼內(nèi)部的膨障脹潛應變許受到周邊途砼的約束,產(chǎn)生壓應力并逐漸增加潔,這是待第1階段掀〔β1〕;第2階段〔β2〕是降溫的前浪期,壓刪應力逐漸塘減少;第3階段〔β3〕進入降溫柳后期,諒砼內(nèi)產(chǎn)生拉應力并且逐漸增加.橋墩砼的鞋溫度和應邊力分布日本某橋串墩溫度應陰力測試溫度曲線看和應力曲柳線墩臺砼桐溫度和司應力測免試〔日帽本〕砼澆筑后約4料0h,婚中心編溫度達貸到55昏℃,兩表層溫度約嫩為32隱℃.貢以后鄉(xiāng)豐,砼內(nèi)部溫度和表層溫度都逐吧漸下降,送10多天后與環(huán)境限平均溫撇度30淚℃接獻近.養(yǎng)護約2個月遷后拆模.橋墩砼的眾應力曲線也是現(xiàn)場悟?qū)崪y的烤,與凱溫度曲旦線對應稼.第1階段為佳升溫段,內(nèi)部溫度升高救,砼壓勿應力增加擴,最大壓壓應力為2證MPa,麥同時,滴周邊砼拆產(chǎn)生拉應寸力,最說大拉應力耀1.5M師Pa.襲2周后,伶砼溫度降暴到30匪℃以下,進入第3階段,即降溫的宮后期,內(nèi)部砼產(chǎn)生拉仆應力,絡最大可達疏2.5M泉Pa,封而周邊砼披產(chǎn)生較小的壓應力.例2筐表面稅干縮引屠起開裂溫差和干扮縮引起的翁表面裂縫1.盲砼表層馬砼干縮鉛比內(nèi)層某嚴重,綿砼自幼由干縮霜率達3躁00-臣600旗微應變蜘.由遍于層間辜約束,祖表層當砼收縮器拉應力妄大于砼鵲抗拉強聽度時,好砼就會宴開裂.2.砼椅在收縮同影時又迂降碎溫,收縮車應變和降挽溫應變將事疊加.收苦縮應變量辨可換算為珠當量溫度驢,如干縮潮率250四微應變當臂量溫度為分25℃.今若同時遭正受20迅℃降溫,割將有25仔+20=科55℃問當量溫度兄,產(chǎn)生5伶5×10錢=550獅微應變.3.寒砼的降旺溫速度件和干燥蓬速度直效接影響勒開裂,賊一般砼匯的向陽快面和迎寨風面開圾裂嚴重乒,而濕準養(yǎng)保溫保濕良好的鞭砼可有伐效減少裂縫瓜.因為腔砼在快奶速受拉床應力時平,承受買能力差及.減少砼桌的溫差僻和干縮峽裂縫1.躺水泥細度不宜走過細,C3A含量少,不宜用早甩強水泥;必要時可慚采取補償收指縮減少歪自收縮悠;骨料伴含泥料以少,減少粗骨料違粒徑;賴選用干哈縮率較招少的減抗水劑,覆如聚羧重酸鹽類耗.硅灰怨增加自鬼縮,而溜粉煤灰揭自縮少芳,又降蠻低水化表熱,可多摻.2.降低水膠比,減少單方匯用水量,減少水泥和凈膠材用學量,降低傳干縮率演.但水欺膠比過級低,自炕縮大,畫早期彈如模高,經(jīng)徐變少暖,抗裂抓性變差筑.要綜燒合考慮皮.3.加晨強砼濕養(yǎng)死護,及時保伴溫,復蓋防貸風,減少干縮率和爺砼溫差趣.采取劫措施,抗熱天降設低砼入份模溫度假,控制芹砼最高屋溫升和丸降溫速牧度.以女后還要泄避免降混溫和干罩縮的影蓋響.照減少砼希內(nèi)外、跡上下、嫩日夜的當溫差.七核其它注嚼意事項1.要悲編制冬施貼方案,迂養(yǎng)情況變化肅,要有應喚變措施.2.茂技術(shù)方彎案要經(jīng)皺熱工計辭算及經(jīng)腫濟分析艷.3.圍茂護保溫的昆材料和厚泥度,邊角徐的防風保拳溫,砼的欺養(yǎng)護方法營和時間,辭拆模的時秒間及拆模慈后的復蓋統(tǒng)保溫方法奧和時間都蔥應有具體洞方案.4.伶加強施蓋工質(zhì)量廚檢驗:卸包括原罷材料、薯環(huán)境溫慶度和砼乳溫度的及檢測,更砼標準試件和拾同條件濁養(yǎng)護試屢件的制竭作和試刺驗,砼郊工作性去和耐久裹性的規(guī)圾定檢驗含.八規(guī)砼冬期界施工有鏟關(guān)規(guī)范國規(guī)程《鐵路除砼工程蹈施工技礙術(shù)指南始》TZ芹210凝—20觀05《鐵路砼茂與砌體工搏程施工及耍驗收規(guī)范版》TB1鋼0210《建筑工肚程冬期施勸工規(guī)程》聰JGJ1乘04《客運專緒線高性能賄