新浇混凝土受冻有何危害

新浇混凝土受冻有何危害 如何进行冬期施工新浇混凝土受冻有何危害 如何进行冬期施工 一 什么是混凝土冬期施工 如何计算冬期施工期 当日平均气温降到 5 和 5 以下 或者最低气温降到 0 和 0 以下时 混凝土工程 必须采用特殊的技术措施进行施工 方能满足要求 即混凝土冬期施工 混凝土进入冬期 施工 不仅在技术上要采取相应措施 而且工程也要增加冬期施工费用 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 混凝土结构工程的施工应采取冬期施工 措施 可以取第一个出现连续 5d 稳定低于 5 的初日作为冬期施工的起始日期 同样 当 气温回升时 取第一个连续 5d 稳定高于 5 的末日作为冬期施工的终止日期 初日和末日 之间的日期即为混凝土冬期施工期 我国中部地区出现最低气温在 0 以下的日期较短 并不一定需要一整套严格的冬期 施工技术措施 但不能认为温度不太低 混凝土冻一下影响不大 而忽视由于季节交替 气温突然变化可能会给工程带来的不利影响 因此 在施工期间应密切注意天气预报 以防气温突然下降 混凝土遭受寒流和霜冻 的袭击 造成混凝土早期遭受冻害 二 新浇混凝土受冻有何危害 新浇混凝土在养护初期遭受冻结 当气温恢复到正温后 即使正温养护到一定龄期 也不 能达到其设计强度 这就是混凝土的早期冻害 混凝土所以能凝结硬化并获得强度 是由于水泥水化反应的结果 水和温度是水化反 应得以进行的必要条件 水是水化反应能否进行的决定因素之一 温度则影响水化反应的 速度 当温度降到 5 时 水化反应速度缓慢 当温度降到 0 时 水化反应基本停止 在 混凝土强度发展初期 其内部的孔隙中含有尚未与水泥化合的游离水 当温度降至 2 4 时 混凝土内部的游离水开始结冰 游离水结冰后体积增大约 9 在混凝土内部产生 冰晶应力 使强度尚低的混凝土内部产生微裂缝和孔隙 同时损害了混凝土与钢筋的粘结 导致结构强度降低 混凝土的早期冻害是由于混凝土内部的水结冰所致 试验证明 混凝土在浇筑后立即 受冻 抗压强度约损失 50 抗拉强度约损失 40 受冻前混凝土养护时间愈长 所达到 的强度愈高 水化物生成愈多 能结冰的游离水就愈少 强度损失就愈低 试验还证明 混凝土遭受冻结带来的危害与遭冻的时间早晚 水灰比 水泥标号 养护温度等有关 三 混凝土冬期施工有哪些方法 混凝土冬期施工常用的施工方法有 蓄热法 外加剂和早强水泥法 外部加热法以及综合 蓄热法 在选择施工方法时 要根据工程特点 首先保证混凝土尽快达到临界强度 避免 遭受冻害 其次 承重结构的混凝土要迅速达到出模强度 保证模板周转 一般情况下 优先考虑使用蓄热法 用提高混凝土入模温度 选择适宜的保温材料 对结构容易受冻部 位加强保温措施 来提高保温效果 也可以在混凝土中掺外加剂或采用高标号水泥 早强 水泥 使混凝土提前或者在负温下达到设计强度 当上述方法不能满足要求时 可采用外 部加热方法和改善保温措施 以提高混凝土冻结前的强度 常用的外部加热法有 蒸汽加 热法 电热法和暖棚法 1 蓄热法 蓄热法就是利用对混凝土组成材料 水 砂 石 预加的热量和水泥的水化热 再加以 适当的覆盖保温 从而保证混凝土能够在正温下达到规范要求的临界强度 蓄热法使用的保温材料应该以传热系数小 价格低廉和易于获得的地方材料为宜 如 草帘 草袋 锯末 炉渣等 保温材料必须干燥 以免降低保温性能 采用蓄热法施工时 最好使用活性高 水化热大的普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥 当室外最低温度不低于 15 时 地面以下工程或表面系数 即结构冷却的表面积与结 构体积之比 不大于 5 的结构 应优先采用蓄热法养护 蓄热法适用于气温不太冷的地区或 是初冬和冬末季节 当符合下列条件时 也应优先考虑蓄热法 1 混凝土拆模时所需强度较小 2 室外气温高 风力小 3 水泥标号高 水泥发热量大的结构 由于蓄热法施工简单 冬期施工费用低廉 较易保证质量 所以不论在国内或国外 都作 为混凝土冬期施工的基本方法 2 综合蓄热法 综合蓄热法是在蓄热保温的基础上 充分利用水泥的水化热和掺加相应的外加剂或者进行 短时加热等综合措施 创造加速混凝土硬化的条件 使混凝土的浇筑温度降低到冰点温度 之前尽快达到受冻前的临界强度 综合蓄热法一般分为低蓄热养护和高蓄热养护两种 低蓄热养护过程主要以使用早强水泥 或掺加负温外加剂等冷操作方法为主 使混凝土在缓慢冷却至冰点前达到允许受冻的临界 强度 高蓄热养护过程则主要以短时间加热为主 使混凝土在养护期间达到要求的受荷强 度 这两种方法的选择取决于施工和气温条件 一般日平均气温不低于 15 表面系数 6 12 且选用高效保温材料时 宜采用低蓄热养护 当日平均气温低于 15 表面系数 大于 13 时 宜用短时加热的高蓄热养护 3 采用外加剂和早强水泥方法 掺外加剂法是指在冬期施工的混凝土中加入一定剂量的外加剂 以降低混凝土中的液相冰 点 保证水泥在负温环境下能继续水化 从而使混凝土在负温下能达到抗冻害的临界强度 掺外加剂法常与蓄热法一起应用 以充分利用混凝土的初始热量及水泥在水化过程中所释 放出来的热量 加快混凝土强度的增长 目前 混凝土冬期施工中常用的外加剂有 减水剂 木质素磺酸盐类 多环芳香族磺酸盐类 多元醇类 水溶性树脂磺酸盐类 引气剂 松香类树脂 烷基苯磺酸盐类 脂肪醇类 木质素磺酸盐类 早强剂 氯化钠 氯化钙 硫酸钠 硝酸盐 亚硝酸盐 三乙醇胺 尿素 抗冻剂 氯化钠 氯化钙 硝酸盐 亚硝酸盐 氨水 尿素 阻锈剂 亚硝酸钠 重铬酸钾 由于两种和两种以上的复合外加剂可以获得多种效能 降低冰点 快速硬化 提高抗冻 性及和易性 故复合剂的使用已逐渐替代了单剂 在我国常用的复合剂有 亚硝酸钠和硫 酸钠复合剂 NC 早强剂及 MS F 早强型减水剂 4 混凝土人工加热养护 人工加热养护是采用外加热源提高混凝土的温度 为混凝土硬化创造条件 一般情况下 人工加热要比蓄热法的费用高 因此 只在蓄热法达不到要求时才采用 工程实践证明 人工加热与保温蓄热或掺外加剂结合 常能得到较好的效果 人工加热法根据热源种类 分为蒸汽加热 电热 远红外加热 暖棚加热等 正确选择人 工加热方法取决于技术经济的综合分析 1 蒸汽加热法 蒸汽加热法是利用蒸汽在冷凝时放出的热量养护新浇筑的混凝土 使混凝土迅速达到受冻 临界强度 蒸汽加热法种类常用的是内部通气法 即在混凝土内部预留孔道 让蒸汽通入孔道加热混 凝土 预留孔道可预埋钢管和橡皮管 施工后拔出 蒸汽养护结束后将孔道用水泥砂浆填 实 此法节省蒸汽 温度易控制 费用较低 但要注意冷凝水的处理 内部通气法常用于 厚度较大的构件和框架结构 是混凝土冬期施工中的一种较好的方法 此外 还有毛管模板法 即在混凝土模板中开成适当的通气槽 蒸汽通过汽槽加热混凝土 蒸汽套法 即在混凝土模板外加密闭 不透风的套板 模板与套板中间留出 15cm 的空隙 通过蒸汽加热混凝土 但上述两种方法设备复杂 模板损失严重 故很少采用 蒸汽加热法施工采用蒸汽养护宜优先使用矿渣硅酸盐水泥 掺氯盐的混凝土不宜采用蒸汽 养护 采用蒸养法养护混凝土 为了保证混凝土的质量 必须有一套合理的蒸养制度 蒸养制度通常包括 预养 升温 恒温 降温几个阶段 另外还有后期养护问题 预养是指混凝土浇筑完毕到开始供气升温的一段养护时间 在养护期间使混凝土达到一定 的强度 使之能承受因升温热膨胀而对混凝土结构产生的破坏作用 升温是指混凝土由预养温度升到预定养护温度的一段时间 升温速度应符合表 1 的规定 表 1 加热养护混凝土的升降温速度 项次表面系数升温速度 h 降温速度 h l 2 6 6 15 10 10 5 恒温是指混凝土蒸养温度 硅酸盐及普通水泥拌制的混凝土蒸养温度不得超过 80 对矿 渣水泥和火山灰质硅酸盐水泥拌制的混凝土可提高到 85 95 降温是指混凝土停止蒸汽养护阶段 在降温阶段会引起混凝土失水 表面干缩 内外温差 会使混凝土表面产生裂缝 因此降温速度应符合表 1 规定 对于有抗冻性 抗掺性等耐久要求的混凝土 最好采用蒸养 对于外加剂的选用应慎重 不同类型的外加剂或不同养护可能有不同的蒸养特征 如硫酸钠早强作用明显 有利抵抗 热胀 但早强剂多半要增加混凝土的收缩值 蒸汽加热时应采用低压饱和蒸汽 以防止混凝土表面出现裂缝 加热要均匀 当混凝土达 到强度后 排除冷凝水 把砂浆灌入孔内 将预留孔堵死 2 电热法 电热法就是将电能转换为热能来养护混凝土的一种冬期施工方法 即将电极放入混凝土 内 或将电热器贴在混凝土表面 接通电源使电能转变成热能 电热法对要求在短时期内 尽快达到设计强度的混凝土结构有特殊的功效 但耗电量较大 用电加热混凝土应在混凝土浇筑完毕 覆盖外露表面后立即进行 混凝土升温和降温速度 应按表 1 决定 电热养护温度应符合表 2 规定 电热法加热混凝土只应加热到设计强度的 55 在养护过程中 应注意观察混凝土外露表 面的温度 当表面开始干燥时 应先停电 并浇温水湿润混凝土表面 表 2 电热养护混凝土的温度 结 构 表 面 系 数 项次水泥标号 1010 15 15 1 2 32 5 42 5 70 40 50 40 45 35 3 远红外加热法 远红外加热法就是通过热源产生的红外线 穿过空气冲击一切可吸收它的物质分子 当射 线射到物质原子的外围电子时 可以使分子产生激烈的旋转和振荡 运动发热使混凝土温 度升高从而获得早强 由于混凝土直接吸收射线转变成热能 因此其热量损失要比其它养 护方法小得多 产生红外线的能源有电源 天然气 煤气和蒸汽等 远红外加热适用于薄壁钢筋混凝土结构 装配式钢筋混凝土结构的接头混凝土 固定预埋 件的混凝土和施工缝处继续浇混凝土处的加热等 一般辐射器距混凝土表面应大于 300mm 混凝土表面温度宜控制在 70 90 为防止水 分蒸发 混凝土表面宜用光滑的薄钢板 或塑料薄膜 密封 4 暖棚法 暖棚法是将被养护的构件或结构置于棚中 依靠暖棚内的正温来养护混凝土 使其强度迅 速增长 达到抗冻害的临界强度 常用的暖棚法有蒸汽供热和火力供热两种 暖棚法由于 需用较多的搭盖材料和保温加热设施 因此冬期施工费用较高 为降低冬施费用 一般可 利用正式结构 如墙体适当封闭 搭设而成 现已发展利用塑料橡胶喷涂编织物的充气暖棚 空间大 并可周转使用 暖棚法适用于地下室 人防工程 工业建筑中的钢筋混凝土平台和大规模现浇混凝土结构 等 四 混凝土冬期施工应注意哪些事项 在一般情况下 混凝土冬期施工要求正温浇筑 正温养护 对原材料的加热 以及混凝土 的搅拌 运输 浇筑和养护应进行热工计算 并据此施工 1 对材料和材料加热的要求 1 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 蒸汽养护时 用的水泥品种应经试验确定 水泥的强度等级不应低于 42 5 级 最小水泥用量不宜少于 300kg m3 水灰比不应大于 0 6 水泥不得直接加热 使用前 1 2d 运入暖棚存放 暖棚 温度宜在 5 以上 2 因为水的比热是砂 石集料 5 倍左右 所以冬期拌制混凝土时应优先采用 加热水的方法 但加热温度不得超过表 1 规定的数值 水的加热方法有三种 用锅子浇水 用蒸汽加热水 用电极加热水 表 1 拌合水及集料的最高温度 项目水 泥 标 号拌合水 集料 1 小于 42 5 级普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 8060 2 等于和大于 42 5 级普通硅酸盐水泥 硅酸盐水泥 6040 3 集料要求提前清洗和贮备 做到集料清洁 无冻块和冰雪 冬期集料所有 贮备场地应选择地势较高不积水的地方 4 冬期施工拌制混凝土的砂 石温度要符合热工计算需要温度 集料加热的 方法有 将集料放在铁板上面 底下燃烧直接加热 或者通过蒸汽管 电热线加热等 但 不得用火焰直接加热集料 加热的方法可因地制宜 但以蒸汽加热法为好 其优点是加热 温度均匀 热效率高 缺点是集料中的含水量增加 5 原材料不论用何种方法加热 在设计加热设备时 必须先求出每天的最大 用料量和要求达到的温度 根据原材料的初温和比热 求出需要的总热量 同时考虑加热 过程中热量的损失 有了要求的总热量 可以决定采用热源的种类 规模和数量 6 钢筋冷拉可在负温下进行 但温度不宜低于 20 如采用控制应力方法 时 冷拉控制应力较常温下提高 30N mm2 采用冷拉率控制方法时 冷拉率与常温时相同 钢筋的焊接宜在室内进行 如必须在室外焊接 其最低气温不低于 20 且应有防雪和防 风措施 刚焊接的接头严禁立即碰到冰雪 避免造成冷脆现象 2 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 混凝土的拌合时间比常温规定时间延长 50 由于水泥和 80 左右的水拌合会发生骤凝现象 所以材料的投料顺序 先将水和砂石投入 拌合 然后加入水泥 若能保证热水不和水泥直接接触 水可以加热到 100 3 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 4 浇筑 混凝土在浇筑前 应清除模板和钢筋上的冻雪和污垢 尽量加快混凝土的浇筑速度 防止热量散失过多 混凝土拌合物的出机温度不宜低于 10 入模温度不得低于 5 采 用加热养护时 混凝土养护前的温度不得低于 2 在施工操作上要加强混凝土的振捣 尽可能提高混凝土的密实程度 冬期振捣混凝土 要采用机械振捣 振捣时间应比常温时有所增加 加热养护整体式结构时 施工缝的位置应设置在温度应力较小处 加热温度超过 40 时 由于温度高 势