土木工程施工 第11章 冬期与雨季施工.ppt

1 第11章冬期与雨季施工 2 11 1冬期与雨季施工的特点 11 1 1冬期施工的特点和准备工作冬期施工技术方案的拟定必须遵循下列原则 确保工程质量 经济合理 使增加的措施 费用最少 工期能满足规定要求 1 冬期施工的特点 1 冬期施工期是工程质量事故多发期 2 冬期施工质量事故出现的滞后性 3 冬期施工的计划性和准备工作时间性强 3 2 冬期施工的准备工作 1 搜集当地有关气象资料 作为选择冬期施工技术措施的依据 2 安排好冬期施工项目 编制冬期施工技术措施或方案 将不适宜冬期施工的分项工程安排在冬期前后完成 3 根据冬期施工工程量提前准备好施工的临时设施 设备 机具 保温 防冻剂等材料及劳动防护用品 4 冬期施工前 对配制防冻剂的人员 测温保温人员 锅炉工等 应专门组织冬期施工技术培训 学习冬期施工相关规范 冬期施工理论 操作技能 防火 防冻 防寒 防一氧化碳中毒 防滑 防止锅炉爆炸等知识和技能 4 11 1 2雨季施工的特点 要求和准备工作 1 雨季施工的特点 1 降雨的突然性 2 突发性 3 持续性 2 雨季施工的要求 1 编制施工组织计划时 要根据雨季施工的特点 将不宜在雨季施工的分项工程提前或延后安排 对必须在雨季施工的工程应制定行之有效的技术措施 2 合理进行施工安排 做到晴天抓紧室外工作 雨天安排室内工作 尽量缩小雨天室外作业时间和工作面 3 密切注意气象预报 做好抗强台风 防汛等准备工作 必要时应及时加固在建的工程 4 做好建筑材料的防雨防潮工作 5 3 雨季施工的准备工作 1 现场排水 2 应做好原材料 成品 半成品的防雨工作 3 在雨季前应做好施工现场房屋 设备的排水防雨措施 4 备足排水需用的水泵及有关器材 准备适量的塑料布 油毡等防雨材料 6 11 2土方工程冬期施工 土在冬期遭受冻结后 比较坚硬 挖掘困难 开挖费用和劳动量要比平时高几倍 因此 土方工程宜尽量安排避开冬期施工 如必须进行冬期施工时 应进行全面的技术经济比较 因地制宜地制定经济和技术合理的施工方案 7 11 2 1土的冻结与防冻 温度低于0 且含有水的各类土称为冻土 根据冻融时间的长短 可将冻土划分为两类 季节性冻土 受季节性影响冬冻夏融 呈周期性冻结和融化的土 主要分布在东北和华北 永冻土 冻结状态持续多年或永久不融的土 主要分布在大小兴安岭 青藏高原和西北高山地区 冻结与融化深度是季节性冻土和永冻土地区的重要特征 在季节性冻土地区 一般将年复一年的冬期冻结 夏季融化的土层称为季节性冻结层 其土层的厚度叫冻结深度 一年中冻结的最大值称为最大冻深 在我国现行的 建筑地基基础设计规范 中 汇编了我国季节性冻土标准冻深线图 8 11 2 2冻土的融化 1 烘烤法烘烤法适用于面积较小 冻土不深 且燃料便宜的地区 2 循环针法循环针法热能消耗大 仅适用于有热源的工程 3 电热法电热法效果最佳 但能源消耗最大 费用最高 仅在土方工程量不大和急需工程上才采用这种方法施工 9 11 2 3土的开挖 1 人工法人工开挖冻土适用于开挖面积较小和场地狭窄 不适宜用大型机械的地方 一般使用大铁锤和铁楔子劈冻土 2 机械法 1 当冻土层厚度为0 2m以内时 可用推土机械或中等动力的普通挖掘机施工 2 当冻土层厚度为0 3m以内时 可用专用松土机松碎冻土层 3 当冻土层厚度为0 4m以内时 可用大马力的掘土机开掘冻土 4 当冻土层厚度为0 4 1 0m时 可用打桩机破碎冻土 最简单的施工方法是用风镐将冻土打碎 然后用人工和机械挖掘运输 3 爆破法爆破法适用于冻土层较厚 面积较大的土方工程 这种方法是将炸药放入直立爆破孔中或水平爆破孔中进行爆破 冻土破碎后用挖土机挖出 或借爆破的力量向四周崩出 做成需要的沟槽 10 11 2 4冬期回填土施工 对于大面积回填土和有路面的路基及其人行道范围内的平整场地填方 可采用含有冻土块的土回填 但冻土块的粒径不得大于15cm 其含量 按体积计 不得超过30 铺填时冻土块应分散开 并应逐层夯实 冬期填方施工应在填方前清除基底上的冰雪和保温材料 填方边坡的表层1m以内 不得采用含有冻土块的土填筑 整个填方上层部位应用未冻的或透水性好的土回填 其厚度应符合设计要求 11 11 3混凝土工程冬期施工 11 3 1混凝土冬期施工的界定我国 混凝土结构工程施工及验收规范 GB50204 1992 关于混凝土冬期施工期限划分是 根据当地多年气温资料 室外日平均气温连续5d稳定低于5 时 混凝土结构工程应采取冬期施工措施 并应及时采取气温突然下降的防冻措施 12 11 3 2钢筋工程冬期施工 1 负温对钢筋力学性能的影响2 低温对钢筋的工艺性能影响3 钢筋的负温冷拉4 钢筋负温冷拉的控制应力指标5 钢筋的负温焊接6 温度对焊接的影响7 规范焊接条文的规定 13 11 3 3混凝土冬期施工的基本理论和试验 1 水泥混凝土在负温下的水化机理混凝土强度的高低和增长速度决定于水泥水化反应的程度和速度 2 混凝土早期受冻对抗压强度的影响混凝土浇筑后 如果早期遭受冻结 转入正温后虽然强度会继续增长 但与同龄期标准养护条件下的混凝土相比 其强度有不同程度的降低 3 混凝土早期受冻对抗拉强度的影响4 混凝土早期受冻对钢筋黏接强度的损失5 混凝土早期受冻对抗渗性和抗冻性的影响 14 11 3 4混凝土受冻临界强度 混凝土冬期施工中 要想使混凝土一点也不受冻是不现实的 也是不经济的 一方面会造成施工周期延长 另一方面要增加许多措施防止受冻 会产生不合理的浪费 因此 混凝土在冬期施工中 如果不可避免地会遭受冻结时 则必须采取措施防止其浇筑后过早受冻 应使其在冻结前能先经过一定时间的预养护 保证达到足以抵抗冻害的 临界强度 后才冻结 以避免冻害对混凝土的强度和耐久性所造成的不利影响 所谓 临界强度 是指浇筑的混凝土在遭受冻结时所必须达到的最低初始强度值 当混凝土达到该强度值时才遭受冻结 在恢复正温养护后 混凝土的强度能继续增长 经标准养护28d仍可达到设计的混凝土强度标准值的95 以上 15 11 3 5混凝土冬期施工抗早期冻害的措施 1 早期增强措施 2 改善混凝土的内部结构措施 16 11 3 6混凝土冬期施工的化学外加剂 化学外加剂在近代混凝土施工中 已成为一类重要的材料 它的特点主要是 施工简单 节约能源 不需要复杂的设备 但就目前来看价格偏高 混凝土冬期施工中常用的化学外加剂为早强剂 减水剂 引气剂 阻锈剂 防冻剂等 17 11 3 7化学防冻外加剂的设计理论和设计方案 1 冰点理论水在标准条件下具有固定的性质 如0 结冰 100 沸腾 而在一定的温度下又有其固定的饱和蒸气压 但当在水中加入一定量的电解质盐时 混凝土拌和物中的液相即成为具有电解质的盐溶液 由于盐溶液的饱和蒸气压下降 导致其冰点亦降低 其冰点下降多少和盐溶液中溶质浓度有关 根据拉乌尔定律 溶液的冰点下降可按下式计算 18 2 容许成冰率理论俄罗斯学者E II 库滋民在进行氨水混凝土的试验时发现 掺防冻剂的混凝土在一定条件下 当按冰点理论设计外加剂的掺量 混凝土在规定温度下进行养护 其后期性能并不一定是最好的 相反 如果外加剂掺量适当减少 使混凝土中含有一定的结冰率 其后期强度反而比含冰率为零时好 他们又用NaNO2 K2CO3等多种外加剂进行试验 亦发现了类似的规律 因而提出了容许成冰率的设想方案 这就是容许成冰率理论 这一理论的提出 无疑对化学防冻外加剂的研究是一个很大的突破 尽管这一理论还在不断完善之中 但其意义是很大的 我国有的单位曾经将三乙醇胺与食盐复合的外加剂用于最低气温 5 条件下的施工 收到一定效果 但这一方案按冰点理论计算达不到 5 是否客观上吻合了这一理论 其容许含冰率到底为多少 尚需进一步研究 19 11 3 8混凝土冬期施工的工艺要求 1 混凝土原材料的加热冬期施工中配制混凝土用的水泥 应优先选用活性高 水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥 不宜用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 混凝土的搅拌混凝土不宜露天搅拌 应尽量搭设暖棚 优先选用大容量的搅拌机 以减少混凝土的热量损失 搅拌前 用热水或蒸汽冲洗搅拌机 20 11 3 9混凝土拌和物温度计算 1 混凝土拌和物的理论温度计算混凝土拌和物温计算可根据组成材料的温度 依据热平衡原理 混凝土拌和物所获得的热量等于拌和物中各组分热量之和 即 原材料带给混凝土拌和物的总热量等于原材料重量 比热和温度的乘积 因而混凝土拌和物的理论温度 可按下式计算 21 2 混凝土实际的出机温度计算冬期混凝土在搅拌过程中 由于周围环境温度的影响 出机时的温度常低于理论温度 混凝土实际的出机温度可按下式计算 22 11 3 10混凝土的运输及温度损失计算 1 混凝土的运输混凝土的运输时间和距离应保证混凝土不离析 不丧失塑性 采取的措施主要为减少运输时间和距离 使用大容积的运输工具并加以适当保温 2 混凝土运输途中的温度损失计算当混凝土量大且集中时 可用混凝土泵作水平和垂直的连续运输设备 它具有节省人力和设备 快速方便以及灵活性大等特点 但由于它对混凝土流动性有一定要求 管道又须很好保温 这在寒冷的冬天不易做到 故用于冬期施工应慎重 混凝土拌和物从出机运输到浇筑地点 温度会逐渐降低 至成型完成时的温度按下式计算 23 11 3 11混凝土的浇筑及入模后养护起始温度T3的计算 混凝土入模温度与自然气温 保温材料等要求有关 另外还要考虑模板和钢筋吸热影响而导致的温度降低 之后开始养护起始温度的计算 起始温度可按下列公式计算 24 11 3 12混凝土冬期施工非加热养护方法 混凝土冬期施工养护方法一般分为非加热养护和加热养护两大类 非加热养护方法有 冷混凝土法 蓄热法 扩大蓄热法 综合蓄热法 加热养护方法有 蒸汽养护法 电热法 暖棚法 红外线热养护法 25 11 3 13非大体积混凝土蓄热养护热工计算方法 吴震东公式简介 1 简述蓄热法的设计 主要有下列两项精确计算 1 在初步确定起始温度 选择保温材料和保温外套的构造以后 要作混凝土冷却时间 的计算 2 在冷却时间 以内 混凝土冷却过程中平均温度 的计算 26 2 吴震东公式 1 混凝土蓄热养护开始到任一时刻的温度 按下式计算 2 混凝土蓄热养护开始到任一时刻的平均温度按下式计算 27 3 混凝土蓄热养护冷却到0 的时间按下式计算 28 11 3 14加热养护方法 1 蒸汽加热法混凝土冬期施工 对表面系数较大 养护时间要求很短的混凝土工程 当自然气温很低 在技术上有困难时 可以利用蒸汽养护新浇筑的混凝土 2 蒸汽加热混凝土的方式1 蒸汽棚罩法2 蒸汽毛管法3 蒸汽热模法4 内部通汽法 29 3 电加热法1 电极加热法2 电热器件加热法3 电磁感应加热法4 远红外线加热法5 暖棚法 30 11 3 15混凝土的测温和质量检查 1 混凝土的测温一般蓄热法养护每昼夜应测温4次 人工加热在升温期间每1h测1次 恒温期间每2h测定1次 以后每隔6h测定1次 2 混凝土的质量检查混凝土试块不得在受冻状态下试压 当混凝土试块受冻时 对边长为150mm的立方体试块 应在15 20 室温下解冻5 6h 或浸入10 的水中解冻6h 将试块表面擦干后进行试压 31 11 3 16混凝土的拆模和成熟度 1 混凝土的拆模混凝土养护到规定时间 应根据同条件养护的试块试压 证明混凝土达到规定拆模强度后方可拆模 对加热法施工的构件模板和保温层 应在混凝土冷却到5 后方可拆模 当混凝土和外界温差大于20 时 拆模后的混凝土应注意覆盖 使其缓慢冷却 2 混凝土的成熟度所谓混凝土早期强度是指混凝土浇筑完毕后1 3d的强度 成熟度的定义是温度和时间的乘积 单位为 h或 d 其原理是 相同配合比的混凝土 在不同的温度 时间下养护 只要成熟度相等 其强度大致相同 32 11 4砌筑工程冬期施工 砌筑工程的冬期施工应优先选用外加剂法 可使用氯盐或亚硝酸钠等盐类外加剂拌制砂浆 氯盐应以氯化钠为主 当气温低于 15 时也可与氯化钙复合使用 对保温绝缘 装饰等有特殊要求的工程可采用冻结法或其他方法 33 11 4 1掺盐砂浆法 1 掺盐砂浆法的原理和适用范围掺盐砂浆法就是在预先加热的拌和水内掺入一定数量的氯盐 来降低水溶液的冰点 从而保证砂浆中有液态水存在 使水化反应在一定负温下进行 溶液浓度增加 溶液的冰点随之下降 水化反应不间断地进行 使砂浆在负温下强度能够继续缓慢增长 同时 由于降低了砂浆中水的冰点 砌体的表面不会立即结冰而形成冰膜 故砂浆和砌体能较好地黏结 34 2 掺盐砂浆法的施工工艺1 材料的要求 1 砌体在砌筑前 应清除冰霜 2 拌制砂浆所用的砂中 不得含有冰块和直径大于10mm的冻结块 3 石灰膏等应防止受冻 如遭受冻结 应经融化后 方可使用 4 水泥应选用普通硅酸盐水泥 5 拌制砂浆时 水的温度不得超过80 砂的温度不得超过40 2 砂浆的要求采用掺盐法进行施工 应按不同负温界限控制掺盐量 当砂浆中氯盐掺量过少 砂浆内会出现大量冰结晶体 水化反应极其缓慢 会降低早期强度 如果氯盐掺量大于10 砂浆的后期强度会显著降低 同时导致砌体析盐量过大 增大吸湿性 降低保温性能 35 3 施工准备工作采用氯盐砂浆时砌体中配置的钢筋及钢预埋件 应预先做好防腐处理 钢筋可以涂樟丹2 3道或者涂沥青1 2道 以防钢筋锈蚀 4 砌筑施工工艺掺盐砂浆法砌筑砖砌体 应采用 三一法 进行操作 即一铲灰 一块砖 一揉压 使砂浆与砖的接触面能充分结合 提高砌体的抗压 抗剪强度 36 11 4 2冻结法 1 冻结法的原理和适用范围受冻的砂浆可获得较大的冻结强度 而且冻结的强度随气温的降低而增高 利用冻结强度来保证砌体的承载力与稳定性 但当气温升高而砌体解冻时 砂浆强度几乎为零 当气温转入正温后 水泥水化作用继续进行 砂浆强度可不断增长 2 冻结法的施工工艺 1 材料的要求 2 砌筑施工工艺 3 砌体的解冻 37 11 4 3暖棚法 暖棚法是利用简易结构和廉价的保温材料 将需要砌筑的工作面临时封闭起来 使砌体在正温条件下砌筑和养护 采用暖棚法要求棚内的温度不得低于5 故经常采用热风装置