混凝土冬季施工技术措施

林海斌

(中国建材国际工程集团有限公司,上海 200063)

混凝土冬季施工技术措施

林海斌

(中国建材国际工程集团有限公司,上海 200063)

该文简述了冬季低温对混凝土性能的影响,从实际工程实践中给出了保障混凝土性能的冬季施工技术措施,总结了冬季混凝土施工的注意事项。

混凝土性能; 冬季施工; 低温; 技术措施

近年来我国经济持续快速发展,随着国家的外向型出口政策,越来越多的工程建设单位走出国门,积极参与国际竞争。有时为保证工期,建筑工程单位都不可避免地面临冬季混凝土施工的情况。当日平均温度低于5℃,或者最低温度低于-3℃,且这种气温持续5 d以上时,即进入冬季施工,混凝土施工要按照冬季施工的有关要求来进行。冬季施工由于受温度的影响,导致施工功效降低,工期延长,较大地增加了施工成本,给工程建设带来不利影响。与此同时,若是施工措施不足,加上长时间的低温、降雪和反复的冰冻,极易造成施工质量事故。因此,研究混凝土冬季施工技术措施具有十分重要的现实意义。

该文从蒙古国水泥厂项目冬季施工过程实践中,初步探讨了冬季施工的问题及采取的相应措施。

1 低温对混凝土性能的影响

1.1 低温对混凝土早期性能的影响

混凝土受冻会导致物理力学性能降低。实验经证明:混凝土浇筑工作在低温条件下进行时,混凝土的初凝时间和终凝时间都将被延长,但初凝时间的延长不如终凝时间的延长明显。低温时混凝土表面水蒸气凝结成水,故而增加了外围混凝土的水灰比,导致混凝土强度及表面抗渗能力有所降低。混凝土早期受冻,结构遭到破坏,后期强度也将遭受损失,如果结冻时间发生得越早,则强度损失得越大。

1.2 低温对混凝土强度的影响

在低温环境中,混凝土强度虽然可以获得一定程度的增长,但此时温度对水泥水化作用的影响十分明显,随着温度的降低,强度增长放缓。当温度在5℃左右时,水化作用明显放缓;当降到0℃时,水化作用基本停止。冰冻时的冻结温度、水分、空气含量都会影响混凝土的硬化程度。混凝土中游离水结冰,水分体积膨胀约9%,内部产生冻胀应力,当早期强度不足以抵抗冻胀应力时,内部裂缝产生;钢筋周围形成的冰膜使钢筋和混凝土之间的黏结力减弱,强度降低。因此,当温度降低到5℃时,应考虑采取必要的措施保护混凝土避免过早受冻。

1.3 低温对混凝土耐久性的影响

低温使混凝土中水分结冰并体积膨胀,会导致出现裂缝,并在荷载作用下逐渐增大,混凝土抗裂、抗冻、抗水渗、钢筋抗腐蚀以及长期耐久性都显著降低。

2 冬季混凝土施工的技术措施

该文以中联水泥蒙古国水泥厂项目的水泥磨车间冬季施工为例,详细描述冬季施工时所遇见的困难,及时采取的相应措施。

水泥磨房是整个水泥厂系统中的重要子项之一,它的工期影响到整个水泥粉磨系统的投产时间。蒙古的正常施工时间为4～10月,只有7个月可以进行工程施工。进入10月下旬,日平均温度已经低于5℃。但工期要求紧迫,为保证整体工期,需要进行冬季混凝土施工。要保证施工质量,必须采取严格的质量保证措施。

2.1 控制水灰比

混凝土低温施工,应控制水灰比小于0.6,并适当提高水泥的用量,最小水泥用量宜大于300 kg/m3。该项目采用42.5早强硅酸盐水泥,根据实验数据,最小水泥用量330 kg/m3,强调比设计要求的C30要高一个等级。同时,使用引气外加剂、早强剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度。

2.2 保证混凝土原材料温度

需要对原材料进行加热和保温。水泥不能直接加热,采取将水泥放入储罐中,储罐外包保温棉毡。砂石料露天堆放时,冬季容易起霜结冰,采取加盖塑料篷布保温的措施,尽量使其表面不结冰。搅拌用水的保温,由于水箱是25 m3水罐,采用四角单独放置2 k W电加热棒。由于一次搅拌量较大,后续水不容易迅速加温,采取把水罐垫高,底部生火加热的办法,并且每1 h实测水温,保证每批次的水温在60℃左右,并低于拌和的最高温度要求。

2.3 改善混凝土拌制和浇筑

为减少混凝土拌制时的热量损失,对搅拌站拌楼进行封闭,采用150厚夹芯板保温。另外,该项目使用大容量的搅拌机以提高每次的搅拌量,提高效率。拌制投料时注意投料的顺序,先投入骨料和水,较高的水温可以迅速溶解骨料表面的霜冻,并提高骨料温度,待预搅拌后再投入水泥。拌制时间为常温时的1.5倍。经实测,搅拌站出料温度为16～18℃。

为了使混凝土在运输过程中将热量损失降低到最小程度,混凝土罐车的储罐采取外包保温帆布的保温措施,并提前用热水清洗储罐。到施工区域后立即浇筑,这样最大限度降低运输过程的温度损耗。浇筑入模温度,实测为14℃左右,高于规范最低要求的5℃。

在浇筑前,提前对模板和钢筋上的冰雪污垢进行清除。浇筑过程中严格按操作规程施工,以提高混凝土的密实度。

2.4 混凝土浇筑后的养护

由于此次浇筑的是水泥磨房11.5 m平台板,面积约1 100 m2,板下是大空间无封闭,且主梁跨度大、均高1.4 m,结构安全十分重要。为保证浇筑混凝土的施工质量,采取分两批次浇筑,暖棚综合法养护。

暖棚法是通过在磨房四周挂简易棉被进行封闭,此种棉被是北方地区蔬菜运输及保温常用覆盖材料,购买方便且相对经济。棉被的挂装高度从室外地面至11.5 m平台板上方2 m处,挂在脚手架管上,对接处采用钢丝连接。在棚内通过在脚手架6 m高度处,均匀布置6个火炉、暖风机等方式加热,提高和保持棚内温度,以达到保温效果,从而使混凝土在常温条件下进行养护。为避免火炉顶部混凝土板温度过高,在火炉上方设置1 m2钢板,避免火头集中分散热量,并且采用高效无烟煤,以保证混凝土表面干净,且燃烧时注意将烟气排出棚外。在楼板浇筑前,火炉和暖风机提前12 h预热,待棚内温度稳定在5℃时,开始浇筑。

11.5 m处平台板的上方,采用钢筋立杆2 m,顶盖塑料篷布的方式保温。混凝土表面采取随打随覆盖塑料薄膜保护的方式,防止养护期间混凝土失水而造成强度损失。

12 h后,达到初凝效果,棚内火炉和暖风机分两天逐渐停止加热,混凝土板表面加盖保温棉被。

采用暖棚综合法,混凝土不易发生冻害,质量有保证,劳动条件好,工作效率较高。其缺点是不经济、费用较高,因为采购、制作、搭设暖棚需要大量人工和材料,准备时间也较长,且供热需要消耗大量能源,防火安全要求也较高。

3 混凝土冬季施工要点

3.1 施工管理要求

1)在进入冬季施工之前,生产计划要提前落实并统筹安排,尽量避免冬季施工或者减少冬季混凝土施工的工程量。

2)混凝土冬季施工首要前提是安全与质量,同时要充分考虑到方案的合理性、经济性。既能满足施工技术要求又不会产生过多的能源与材料损耗,达到缩短工期的目的。

3)在确定进入冬季要进行混凝土施工后,要落实各项材料、设备的准备情况,确保进入冬季后能够连续施工避免产生不必要的浪费。

4)进行冬季施工前,要编制合理、可行、经济的冬季混凝土施工方案,并报监理、业主审批。施工方案主要应包含施工计划、人员组织计划、设备机具投入计划、物资保障计划、质量控制措施、安全控制措施及火灾应急预案等等。

5)进行冬季施工前,要提前采购好外加剂、保温覆盖材料、加热设备、保温设备,提前到位并符合要求。保温改造的需提前准备完成,如搅拌站楼封闭、施工暖棚围护封闭。

6)进入冬季施工前,应该对施工管理人员、施工人员进行施工前培训,培训内容应该包括:关于冬季混凝土施工相关规范的学习,施工前制定的冬季施工方案、质量保证措施、安全保证措施,制定详细冬季施工责任范围,学习记录和填写冬季施工测温数据等各种记录表格,做好冬季施工技术交底。

7)进入冬季施工后,要严格按照批准的冬季施工方案进行施工管理,严格按照技术交底进行施工。过程中要会同监理定时进行测温,并将测温记录保存齐全。

3.2 技术基本要求

1)冬季混凝土施工时宜选用早强型普通硅酸盐水泥,利于初凝时不受冻害。2)选择在日间温度较高时混凝土浇筑,12:00～16:00气温较高,适合浇筑。

3)要注重混凝土配合比的科学性、合理性。选用粗骨料,级配良好用水量可以减少。选用合理适应的减水剂,也能使混凝土较早地获得抗冻能力,并且在搅拌过程中,控制好投料顺序,对于热拌合水和粗骨料要预先搅拌,然后再加入水泥。采取先试拌一盘,实测出机和入模温度符合要求后,再进行大批量搅拌。

4)尽量减少混凝土运输途中的热量损失。应提前规划好路线,减少倒运时间,并使用大储量的水泥罐车。

5)混凝土浇筑前要清除在模板和钢筋上的垃圾、冰雪等杂物。浇筑前暖棚应预热12 h以上,达到基本温度要求后才允许浇筑。浇筑后立即覆盖保温材料,并保持暖棚持续供热养护至初凝,然后逐渐降低暖棚温度。

6)现场留置同条件养护砼试块。

7)暖棚停止供热后,利用冬歇期,自然低温养护,在来年春季白天气温较高时拆模。

8)拆模前需通过对同条件养护试块进行抗压强度试验,或回弹仪实测混凝土强度是否达到规范规定的拆模条件。

4 结 语

综上所述,在混凝土冬季施工时,只要提前制定详细周全的施工方案,并在施工过程中严格加强质量、安全管理,并积极采取相应的技术措施,就能够在很大程度上规避混凝土冬季施工的风险。与此同时,必须对原材料采购、混凝土搅拌和运输、施工养护等各个环节进行严格控制,才能保证混凝土结构的质量,并满足工期要求。

[1] JGJ 104—97,建筑工程冬期施工规程[S].

[2] 《建筑施工手册》(第四版)编写组.建筑施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3] 郭元峰.混凝土冬季施工技术探讨[J].陕西建筑,2010,36(5):23-25.

[4] 赵玉香.冬季混凝土施工质量的研究[D].北京:北京交通大学,2012.

Treatment Measures of Concrete Construction in the Winter

LIN Hai-bin
(China Triumph International Engineering Group Co,Ltd,Shanghai 200063,China)

This paper briefly discusses the influence to concrete performance which is made in low temperature.It introduces some technologic measures which can ensure the concrete performance based on construction experience, and makes conclusions about concrete construction in winter which should be considered.

concrete performance; winter construction; low temperature;treatment measures

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.05.006

2015-07-02.

林海斌(1979-),工程师.E-mail:ivonleom@126.com