混凝土冬期施工的一些問題

混凝土冬期施工的一些問題一砼冬施的關(guān)注點(diǎn)1.低溫或負(fù)溫下,砼強(qiáng)度發(fā)展緩慢;2.早期受凍,砼性能將嚴(yán)重受損;3.要同時(shí)滿足施工性能,抗凍融、耐腐蝕等耐久性和經(jīng)濟(jì)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(diǎn).6.對(duì)原材料,配合比,溫控,保溫,養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度前受凍,將使砼的力學(xué)性能和耐久性嚴(yán)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(qiáng)劑,引氣劑及合格的抗凍劑〕都可以提高砼早期強(qiáng)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?yàn)榱蜾X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(xì)度也有利早強(qiáng).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(yù)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(qiáng)度將損失25-50%;在受凍臨界強(qiáng)度前受凍,將損失10%以上;如經(jīng)多次凍融,強(qiáng)度損失更大.砼早期受凍,對(duì)鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度,彎拉強(qiáng)度,抗凍性和抗?jié)B性都有很大損失.3.砼受凍臨界強(qiáng)度:一般砼為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%;4.浸水凍融砼為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%.摻礦渣和粉煤灰的砼為設(shè)計(jì)強(qiáng)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(xué)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(fù)溫交替頻繁,累進(jìn)破壞;

砼飽和含水率大于90%;

華北地區(qū)屬寒冷地區(qū),對(duì)于水位交界區(qū)的砼對(duì)抗凍要求很高,56d砼抗凍等級(jí)≧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(shí),礦物摻和料對(duì)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(yīng)根據(jù)抗凍等級(jí)的要求經(jīng)試驗(yàn)確定。抗凍等級(jí)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(yán)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(xué)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(hù)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(qiáng),對(duì)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(dāng)?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(dá)到預(yù)期強(qiáng)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(duì)易凍部位應(yīng)加強(qiáng)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(yīng)＜60℃.砂石不加熱時(shí),水溫可＞80℃,但攪拌時(shí)先投砂石水,拌勻后投水泥.延長攪拌時(shí)問50%左右.

砼入模溫度不＜5℃,細(xì)薄結(jié)構(gòu)不＜10℃.2.原材料宜在暖棚預(yù)熱,攪拌設(shè)備的環(huán)境溫度宜＞10℃,運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)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(duì)抗凍有利,早強(qiáng)劑應(yīng)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(hù)溫度不得＞60℃3.電熱法:遠(yuǎn)紅外輻射,電熱毯,電極電熱,電磁感應(yīng)等用加熱法或蓄熱加熱綜合法,對(duì)適用范圍〔結(jié)構(gòu)表面系數(shù)〕,升溫速度,養(yǎng)護(hù)溫度及有關(guān)設(shè)備與人身安全都有規(guī)定,且要通過試驗(yàn).3摻外加劑法1.減水劑,包括早強(qiáng)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(qiáng),耐久.2.早強(qiáng)劑主意負(fù)面作用,如氯鹽對(duì)銹蝕影響,硫酸鈉對(duì)堿-骨料反應(yīng)影響.三乙醇胺的復(fù)合物.3.防凍劑:降低液相冰點(diǎn),摻量較大,對(duì)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(fù)溫早強(qiáng),適用于負(fù)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(jī)理

砼受到的拉應(yīng)變〔拉應(yīng)力〕超過其極限拉伸率〔抗拉強(qiáng)度〕,砼就會(huì)開裂.

砼抗拉強(qiáng)度約為1/10~1/12的抗壓強(qiáng)度,砼極限拉伸率為0.4~1.5/萬,即40~150微應(yīng)變,而砼的干縮率達(dá)300~600微應(yīng)變,溫度變化20℃產(chǎn)生200微應(yīng)變,抗裂性很差,很易開裂.

應(yīng)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(yīng)引起的局部膨脹;外部荷載或基礎(chǔ)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(shí),恒溫溫度不宜超過60度,最高為65度.

養(yǎng)護(hù)水溫不得低于混凝土表面溫度15度.

養(yǎng)護(hù)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(yīng)變/℃,砼溫度變化20℃,就產(chǎn)生200微應(yīng)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(yīng)力,拉應(yīng)力大于砼抗拉強(qiáng)度時(shí),砼就會(huì)開裂.但實(shí)際拉應(yīng)變與約束度有關(guān),與有效彈模與徐變有關(guān),實(shí)際拉應(yīng)力比計(jì)算拉應(yīng)力少許多.

實(shí)際拉應(yīng)力σ1=實(shí)際拉應(yīng)變×有效彈模=約束度×自由約束應(yīng)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.橋墩三砼的三溫度三和應(yīng)三力變?nèi)艤厝腿龖?yīng)力三曲線上部三分是三典型三的橋三墩砼三的溫三升曲三線.第1階段三為升三溫段,根據(jù)三現(xiàn)場(chǎng)三測(cè)試,約40三h左右,砼中三心溫三度達(dá)到三最高三溫48三.8三℃;隨后降溫,進(jìn)入三第2階段;當(dāng)砼三溫度三降至三環(huán)境三平均三氣溫三時(shí)〔砼內(nèi)外三溫度三接近,約10三d左右〕,進(jìn)入三降溫三的后三期,即第3階段.下部三分是三與溫三升曲三線對(duì)三應(yīng)的應(yīng)力三曲線,在砼三升溫三時(shí),砼內(nèi)部三的膨三脹潛三應(yīng)變?nèi)艿饺苓吶诺娜s束,產(chǎn)生壓應(yīng)三力并逐漸三增加,這是三第1階段〔β1〕三;第2階段〔β2〕是降溫三的前三期,壓應(yīng)三力逐三漸減三少;第3階段〔β3〕進(jìn)入三降溫三后期,砼內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)三力并且三逐漸增加.橋墩三砼的三溫度三和應(yīng)三力分三布日本三某橋三墩溫三度應(yīng)三力測(cè)三試溫度三曲線三和應(yīng)三力曲三線墩臺(tái)三砼溫三度和三應(yīng)力三測(cè)試〔日本〕砼澆筑后約40三h,中心三溫度三達(dá)到55三℃,表層溫度三約為32三℃三.以后,砼內(nèi)部溫度三和表層溫度三都逐三漸下三降,三10多天三后與環(huán)三境平三均溫三度30三℃接近.養(yǎng)護(hù)約2個(gè)月三后拆三模.橋墩三砼的三應(yīng)力三曲線也是現(xiàn)三場(chǎng)實(shí)三測(cè)的,與溫三度曲三線對(duì)三應(yīng).第1階段三為升三溫段,內(nèi)部溫度三升高,砼壓三應(yīng)力三增加,最大三壓應(yīng)三力為2M三Pa三,同時(shí),周邊三砼產(chǎn)三生拉三應(yīng)力,最大三拉應(yīng)三力1.三5M三Pa三.三2周后,砼溫三度降三到30三℃以下,進(jìn)入三第3階段,即降三溫的三后期,內(nèi)部砼產(chǎn)三生拉三應(yīng)力,最大三可達(dá)2.三5M三Pa三,而周三邊砼三產(chǎn)生較小三的壓應(yīng)三力.例2表面三干縮三引起三開裂溫差三和干三縮引三起的三表面三裂縫1.砼表三層砼三干縮三比內(nèi)三層嚴(yán)三重,砼自三由干三縮率三達(dá)30三0-三60三0微應(yīng)三變.由于三層間三約束,表層三砼收三縮拉三應(yīng)力三大于三砼抗三拉強(qiáng)三度時(shí),砼就三會(huì)開三裂.2.砼在三收縮三同時(shí)三又迂三降溫,收縮三應(yīng)變?nèi)徒等郎貞?yīng)三變將三疊加.收縮三應(yīng)變?nèi)靠扇龘Q算三為當(dāng)三量溫三度,如干三縮率25三0微應(yīng)三變當(dāng)三量溫三度為25三℃.若同三時(shí)遭三受20三℃降溫,將有25三+2三0=三55三℃當(dāng)量三溫度,產(chǎn)生55三×1三0=三55三0微應(yīng)三變.3.砼的三降溫三速度三和干三燥速三度直三接影三響開三裂,一般三砼的三向陽三面和三迎風(fēng)三面開三裂嚴(yán)三重,而濕三養(yǎng)保三溫保濕良好三的砼三可有三效減少裂三縫.因?yàn)槿旁谌焖偃芾龖?yīng)力三時(shí),承受三能力三差.減少三砼的三溫差三和干三縮裂三縫1.水泥細(xì)度三不宜三過細(xì),C三3A含量三少,不宜三用早三強(qiáng)水三泥;必要三時(shí)可三采取補(bǔ)償三收縮三減少三自收三縮;骨料三含泥三料少,減少粗骨三料粒三徑;選用三干縮三率較三少的三減水三劑,如聚三羧酸三鹽類.硅灰三增加三自縮,而粉三煤灰三自縮三少,又降三低水三化熱,可多摻.2.降低水膠三比,減少三單方三用水三量,減少水泥三和膠三材用三量,降低三干縮三率.但水三膠比三過低,自縮三大,早期三彈模三高,徐變?nèi)?抗裂三性變?nèi)?要綜三合考三慮.3.加強(qiáng)三砼濕三養(yǎng)護(hù),及時(shí)三保溫,復(fù)蓋三防風(fēng),減少干縮率三和砼三溫差.采取三措施,熱天三降低三砼入三模溫三度,控制三砼最三高溫三升和三降溫三速度.以后三還要三避免三降溫三和干三縮的三影響.減少三砼內(nèi)三外、三上下三、日三夜的三溫差.七三其三它注三意事三項(xiàng)1.要編三制冬三施方三案,迂情三況變?nèi)?要有三應(yīng)變?nèi)胧?2.技術(shù)三方案三要經(jīng)三熱工三計(jì)算三及經(jīng)三濟(jì)分三析.3.圍護(hù)三保溫三的材三料和三厚度,邊角三的防三風(fēng)保三溫,砼的三養(yǎng)護(hù)三方法三和時(shí)三間,拆模三的時(shí)三間及三拆模三后的三復(fù)蓋三保溫三方法三和時(shí)三間都三應(yīng)有三具體三方案.4.加強(qiáng)三施工三質(zhì)量三檢驗(yàn):包括三原材三料、