高寒地區(qū)混凝土冬季施工工法

1.前言我國許多地方有較長的嚴寒季節(jié)，由于受工期制約，許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。當環(huán)境溫度降到4℃2.工法特點2.1本工法含有工藝新、可操作性強，合用廣泛。2.2施工辦法簡便，速度快，可縮短施工工期，社會效益明顯。3.合用范疇本工法重要合用于隧道工程冬季混凝土施工。4.施工原理混凝土拌和物澆灌后之因此能逐步凝結和硬化，直至獲得最后強度，是由于水泥水化作用的成果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身構成材料和配合比有關外，重要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加緊，強度增加也較快；而當溫度減少到0℃水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500公斤每平方厘米的冰脹應力。這個應力值經常不不大于水泥石內部形成的早期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而減少強度。另外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，削弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成多個各樣的空隙，而減少混凝土的密實性及耐久性。因此，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增加的核心。國內外許多學者對水在混凝土中的形態(tài)進行大量的實驗研究成果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養(yǎng)期，能夠增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。實驗研究還表明，混凝土受凍前預養(yǎng)期愈長，強度損失愈小?；炷粱瘍龊螅刺幵谡囟葪l件下）繼續(xù)養(yǎng)護，其強度還會增加，但是增加的幅度大小不一。對于預養(yǎng)期長，獲得早期強度較高（如達成R28的35%）的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預養(yǎng)期短，獲得早期強度比較低的混凝土受凍后，后期強度都有不同程度的損失。由此可見，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度。5.施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程5.2操作要點5.2.1從上述原理能夠懂得，在冬季混凝土施工中，重要解決三個問題：一是如何擬定混凝土最短的養(yǎng)護齡期。二是如何避免混凝土早期凍害。三是如何確?；炷梁笃趶姸群湍途眯詽M足規(guī)定。在施工中，我們根據施工時的氣溫狀況，工程構造狀況（工程量、構造厚大程度與外露狀況），工期急迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減少劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇施工辦法。最后擬定由調節(jié)配合比法、蓄熱法、外部加熱法三種辦法相結合來確保冬季混凝土施工的質量。5.2.2①、選擇適宜品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。根據《公路橋涵施工技術規(guī)范JTJ041-》中14.2.2條規(guī)定在配制混凝土時,宜優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，水泥的強度等級不適宜低于42.5,水灰比不適宜不不大于0.5。因此根據現(xiàn)場實際狀況在選擇水泥時選擇了42.5#普通硅酸鹽水泥用于現(xiàn)場施工，并盡量減少水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達成齡期強度的時間。②、摻用減水劑。加入減水劑后減少了用水量，能夠有效減少混凝土中的冰含量并使冰晶粒度細小且均勻易散

減輕對混凝土的破壞應力。③摻加抗凍劑，減少水的冰點使水泥在負溫下仍能繼續(xù)水化，提高混凝土的抗凍性。④選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周邊砂漿膨脹系數相近?，F(xiàn)場配比實驗中考慮了上述因素后，對用于冬季施工的C35泵送防水混凝土進行了配比。具體配例以下：C35S8防水混凝土配合比水泥：砂（中粗砂）：碎石（5～25mm）：水：減水劑：防凍劑1：1.54：2.03：0.37：0.01：0.04塌落度：110～150mm配比完畢后并進行了冬施模擬實驗，測試溫度為-5℃。共測試3組其28d強度成果以下：第一組：43.9MPa；第二組：44.1MPa；第三組：43.55.2.3①.加強對攪拌站的保溫防護。②.加強鍋爐房等供暖設備的維修保養(yǎng)工作，確保正常供暖，各供暖管溝要進行一次徹底的檢查，排除隱患。另外，要注意供暖燃料的儲藏。③.提早準備冬季施工用原材料，特別要提早備足三個月的砼用砂，以防冬季購砂困難或臨時進砂因含水過大而結成冰塊，無法使用。冬季用外加劑要及早與生產廠家聯(lián)系，安排實驗，確保冬季施工外加劑的數量和質量。④.冬季施工技術準備：應組織學習冬季施工技術，提前做好防凍劑必試項目實驗，完畢冬季慣用砼配合比的設計。5.2.4①砂、石料場保溫方法：砂、石料場冬季均需覆蓋保溫防水，避免砂石料凍結影響混凝土質量，砂、石料場采用一層彩條布加一層草袋覆蓋進行保溫、防水，另外將骨料堆存最少在6～8m或更高，可避免底部骨料受凍。當溫度出現(xiàn)極低狀況時，在出料口搭管架將保溫棚支起，并在棚內生火爐（每料倉內2-4個）提高砂石料溫度。②、砼拌制過程保溫方法：為確保冬季施工砼溫度，優(yōu)先采用加熱水的辦法，根據經驗，每方混凝土中摻入總水含量60％的熱水（熱水溫度在50～60℃之間）拌和，可提高混凝土溫度達成15℃水、骨料加熱的最高溫度應不高于60℃。當水、骨料達成規(guī)定溫度仍不滿足熱工計算規(guī)定時，可提高水溫到100℃，但應變化投料次序，水泥不得與80℃以上的水直接接觸。拌制砼時攪拌機投料次序為先下砂、石、水攪拌后再下水泥攪拌，攪拌時間比正常季節(jié)延長50%。砼出機溫度不應低于20℃，砼入模溫度不應低于105.2.5為避免加溫混凝土在運輸過程中散熱過快，重要從運輸車輛、運輸路況及施工生產方面下功夫。①運輸車輛保溫對混凝土運輸攪拌車車罐周身包裹泡沫塑料保溫被，并用鐵絲固定。②確保運輸路況為減少混凝土在運輸過程中散熱，路面狀況的好壞至關重要，首先要保持路線暢通，無堵塞，再者就是確保路面無坑坑洼洼，三是修筑路線無急彎，拉直，縮短混凝土運輸距離。③合理安排生產，確保拖運到現(xiàn)場的混凝土料及時入倉在生產中，隨時有多個突發(fā)事件，以致耽擱混凝土料的入倉時間，使本已加溫的混凝土料在空氣中逐步冷卻，致使達不到混凝土澆筑中的溫度規(guī)定。因此在運輸過程中，合理調配運輸車輛，縮短運輸時間，盡量減少轉運次數，減少混凝土運輸等過程中的溫度損失，有效確?；炷亮先雮}澆筑溫度。5.2.6混凝土澆筑過程中的溫度控制是整個溫控過程中的核心，重要從下列幾個方面著手：一是基巖面或老混凝土面澆筑前的溫度，二是倉內升溫。①基巖面或老混凝土面的升溫在冬季，澆筑倉的基巖面或老混凝土表面的溫度普通都很低，為避免入倉的混凝土與基巖面或老混凝土面接觸后受凍，在開倉前用碘鎢燈、電爐或暖風機加熱至正溫。②提高倉內溫度在大氣溫度降到零度下列后，在洞口掛保溫暖簾并在澆筑倉面運用襯砌搭設保溫棚保溫，在保溫棚內安放取暖設備，確保澆筑倉內氣溫達成正溫以上。5.2.7①混凝土澆筑后的2～3天內，保溫棚不拆除，多個加溫設備不撤離，模板外側的保溫被繼續(xù)覆蓋，保持澆筑的混凝土倉內仍然正溫。②為避免拆模時澆筑塊的溫度與外界溫差大，采用將模板預先撬縫10～15cm，適宜變化混凝土邊界環(huán)境，即加速降溫，又不使混凝土內外溫差過大。③混凝土拆模后，其表面先用塑料薄膜封閉，再用5cm厚雙層高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料覆蓋，每隔2m用木條將保溫材料壓貼固定在混凝土面上，將混凝土表面包成密不透風的保溫層。6.人員及設備6.1人員混凝土的冬季施工人員班組普通由28人構成1、負責人一名：負責施工指揮，協(xié)調各環(huán)節(jié)之間操作聯(lián)系，控制施工質量以及組織力量及時排除施工中出現(xiàn)的意外狀況。2、實驗人員二名：一名負責控制施工中的溫度控制；一名負責混凝土拌和及原材料控制。3、統(tǒng)計員一名：負責原始資料的統(tǒng)計、統(tǒng)計、匯總和整頓。4、電工一名：負責施工現(xiàn)場的動力、照明及供暖用電線路安裝及安全使用。5、砼泵操作員一名：負責混凝土輸送泵的使用。6、攪拌站操作員二名：負責攪拌機的使用。7、攪拌機維修工二名：負責攪拌機的維修。8、投料工四名：負責攪拌機的投料。9、混凝土工六名：負責混凝土的澆注。10、模板工六名：負責模板的拆裝。11、機械司機二名：負責混凝土的運輸及攪拌機上料。6.2.機械設備機械設備配備表表6.2序號設備名稱（型號）型號數量1裝載機3012砼拌和站23砼運輸罐車JC634砼輸送泵HBT80C-211,15鋼模襯砌臺車17.質量控制本工法須恪守《公路橋涵施工技術規(guī)范JTJ041-》、《公路工程質量檢查評定原則JTGF80/1-》、《公路隧道施工技術規(guī)范JTJ042-94》。7.1材料進場檢查7.1.1所用外加劑，必須是通過有關部門檢查并附有檢查合格證明的產品，其質量應符合現(xiàn)行《混凝土外加劑》（GB8076）的規(guī)定，使用前應復驗其效果，使用時應符合產品闡明及規(guī)范中有關混凝土的配合比、拌制、澆注等各項規(guī)定以及外加劑原則中的有關規(guī)定。不同品種的外加劑應分別儲存，作好標記，在運輸與儲存時不得混入雜物和遭受污染。7.1.2骨料在生產、采集、運輸與儲存過程中，嚴禁混入影響混凝土性能的有害物質。骨料應按品種規(guī)格分別堆放，不得混雜。在裝卸及儲存時，應采用方法，使骨料顆粒級配均勻，并保持干凈。拌制砼所用的骨料應清潔，不得含有冰、雪、凍塊及其它易裂物質，多個材料的含堿量應根據砼使用部位和所處環(huán)境的不同，符合《公路橋涵施工技術規(guī)范JTJ041-》中的規(guī)定。加強對原材料的抽檢復試工作。水泥入庫堆放。砂、石按同批次不超出400ｍ３作實驗，嚴格控制含泥量及泥塊含量；水泥按同批次不超出200t復驗其強度。7.2施工控制7.2.1外界氣溫采用人工測溫，每天測量47.2.2水、外加劑及骨料的溫度每小時測一次。測量水、外加劑溶液和砂的溫度，溫度計插人深度不不大于10cm，測量粗骨料溫度，插入深度不不大于10cm并不不大于骨料粒徑1.5倍，且周邊用細粒徑充填。混凝土的機口溫度、運輸過程中溫度損失及澆筑溫度，根據需要測量或每2h測量一次。溫度計插人深度不不大于10cm7.2.3已澆混凝土塊體內部溫度，埋設測溫孔（孔深不不大于l5cm，孔內灌滿液體介質），用玻璃溫度計測量。大致積混凝土澆筑后3d內加密觀察溫度變化：外部混凝土每天觀察最高、最低溫度；內部混凝土8h觀察一次。其后宜I2h7.2.47.2.57.2.6搞好攪拌機室和后臺料倉的保溫，溫度控制在15°C--7.2.7合理安排生產，避免砼在工地停滯時間過長而造成熱量損失，造成砼入模溫度低于107.2.87.2.97.2.10混凝土拌和時除派專人進行常溫混凝土坍落度、配合比、攪拌溫度定時和隨時檢查外，還應隨時檢查混凝土出機溫度、拌和材料與否有加熱過熱現(xiàn)象、加熱后的材料配料次序與否符合規(guī)定，檢查混凝土與否存在“假凝”8.安全方法8.1做好施工人員駐地的取暖保溫工作。8.2加強鍋爐房等供暖設備的維修保養(yǎng)工作，確保正常供暖，各供暖管溝要進行一次徹底的檢查，排除隱患。另外，要注意供暖燃料的儲藏。8.3每套暖棚應配備消防器材，以避免電焊作業(yè)等因素可能引燃防雨保溫層、安全網等易燃物而出現(xiàn)的火災。8.4遇大風、暴雪等惡劣天氣而停工時，注意切斷電源，保護好多個設備。8.5保持工作平臺和吊架的步、踏面上的整潔，及時清運冰雪、多出材料和雜物。8.6經常檢查電路，避免發(fā)生漏電事故。8.7施工有關人員均應帶安全帽，無關人員不要到墩上去。8.8冬季施工摻入外加劑時，除普通管理外，對有毒副作用的外加劑如亞硝酸鈉，在寄存和使用上都應按規(guī)定進行，避免事故發(fā)生和帶來不利影響。9.環(huán)保方法9.1為工程項目配備機械設備時要選用經國家質量監(jiān)督部門認定的產品；選用技術先進、構造合理、質量優(yōu)良、安全可靠的設備，以確保設備產生的噪聲及廢氣在單位界域邊沿低于國家有關原則規(guī)定。嚴禁使用國家明令限制使用的設備和裁減的產品。設備安裝及過程中用來清洗機件的廢水、廢油及其它廢棄物等有害物質應排放至沉淀池沉淀后排出，不得直接排放于河流、湖泊或其它水域中，也不得傾瀉于飲用水源附近的土地上，以防污染水質和土壤。9.2為避免出現(xiàn)材料運輸遺灑，粉狀材料應采用袋裝或對車輛進行覆蓋運輸，不得散裝散卸。工程施工用的粉末材料如水泥、石灰、粉煤灰等，宜封閉寄存。當受條件限制在露天堆存時，應采用覆蓋、搭棚及設立圍檔等避免塵埃飛揚和因水流失的方法。9.3模板隔離劑。項目應根據采用模板類型，材料供應來源狀況，考慮配制簡樸、經濟合用、取材方便、脫模效果好，又不粘污構件表面，外觀光潔，棱角整潔，且對混凝土與鋼筋無損害作用的隔離劑，盡量選用無毒無害的材料，避免對建筑物及環(huán)境造成污染。9.4混凝土澆筑時，應加強對混凝士澆筑所需攪拌機(站)、輸送泵、混凝土罐車、振搗棒等多個施工機械的維修保養(yǎng)，縮短維修保養(yǎng)周期，盡量減少施工機械噪聲的排放，避免對環(huán)境造成噪聲污染?；炷恋臐仓M量不在夜間施工，以免噪聲對居民生活產生影響。盡量使用環(huán)保型振動棒，振動棒使用后，及時清理干凈并保養(yǎng)好。振搗混凝土時，嚴禁振鋼筋或鋼模板，并做到快插慢拔，并配備對應人員控制電源線及電源開關，避免振搗棒空轉，以減少噪聲，避免對環(huán)境的噪聲污染?；炷帘?、混凝土罐車運輸混凝土時要平穩(wěn)運行、協(xié)調一致，嚴禁高速運行，形成噪聲，污染環(huán)境。攪拌機(站)前臺、運輸車輛清洗處、混凝土振動棒清洗處應設立沉淀池，通過沉淀后的污水方可排放，以避免污染水源；對沉淀池內的泥沙定時清理干凈，并妥善解決，避免污染環(huán)境。為揚塵控制，混凝土拌和系統(tǒng)應盡量安裝除塵設施。為避免現(xiàn)場攪拌站地面起塵，攪拌站區(qū)域內的道路應進行硬化解決。并設立施工道路養(yǎng)護、維修和清掃專職人員，減少揚塵污染，保持道路清潔和運行狀態(tài)良好。攪拌機人需設立在封