土建工程冬季施工的原理及主要技术措施.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除土建工程冬季施工的原理及主要技术措施我国许多地方有较长的寒冷季节。由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，当环境温度降到4时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期浸冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得像在天暖施工时的效果。 混凝土冬季施工的一般原理 混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相（水）变为固相（水）。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。 水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500千克每平方厘米的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即旱期受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。 由此可见，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。 混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高（如达到R28的35%）的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为不低于设计标号的30%，也不得低于35千克每平方厘米。 混凝土冬季施工方法的选择 从上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解决三个问题：一是如何确定混凝土最短的养护龄期，二是如何防止混凝土早期冻害，三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。目前，基本上采用以下4种方法。 调整配合比方法 主要适用于在0左右的混凝土施工。具体做法：选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3天抗压强度大约相当于普通硅水泥7天的强度，效果较明显。尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和MS?F复合早强试水剂（掺水泥用量的5%）。选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。 蓄热法 主要用于气温?10左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。 外部加热法 主要用于气温?10以上，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。火炉加热。一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。蒸气加热。用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备，费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。电加热。将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。 抗冻外加剂 在?10以上的气温中，对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。 上述4种冬季施工方法都有利有弊，其适用范围都受一定条件的制约。应根据工地现有条件，采用一种或两种以上施工方法结合作用。冬季施工措施（1）冬季施工必须确保工程质量，做到安全生产。冬季施工的措施方案金经济合理，使增加的费用最少，并尽量减少能源消耗，缩短工期。（2）本工程部分雨、污水管线处于冬季施工，因此必须生产计划中统一安排，并提前落实，做到合理搭接，尽量减少冬季施工的作业面。（3）已确定进入冬期施工的项目，在冬施材料、设备落实后，要保证施工力量，做到连续施工，避免造成不必的浪费。（4）编制冬季施工方案，应根据工程特点及冬季施工信息的反馈情况，布置年度冬期施工原则及实施方针，根据公司总的原则，结合本单位的具体情况，编制冬季施工方案，编制一般工程冬季试过女冠措施和重点工程的单位工程冬期施工方案，主要内容有：冬期施工生产任务特点部署，主要的冬期施工方法，热源设备计划，保温材料、外加剂材料计划，冬期施工人员培训计划，施工管理工作，冬期施工项目及热源安排。（5）外加剂的准备材料部门应根据计划采购订货，其他资源的准备：保温、覆盖材料的设备，根据工程任务特点及主要施工方法，确定保温、覆盖材料的用量，编制计划，组织进场存放和保管。（6）技术培训，进入冬季施工前，施工管理人员、测温人员进行培训考核，施工管理人员的培训主要包括一下内容：学习有关冬期施工规范、规定；学习公司制定的冬期施工原则，主要的冬期施工方法与技术措施；学习冬期施工中要采用的新技术；学习冬期施工日常的管理工作和安全消防措施。测温人员的培训应包括的内容：了解测温工作的意义和重要性，提高责任心，学习掌握各种测温仪器仪表的使用方法，学习各分项工程的测温要求，学习记录各种测温数据和填写表格。（7）施工现场所有准备工作，必须在砼浇筑前完成，达到进入冬期施工的条件。现场准备要求：原料加热设备符合要求，保温围护好；外加剂有储备，保管好，无破裂；供水消防管线，模板的保温措施已完成；测温工作已开始进行，测温记录齐全，现场生活设施做好入冬准备，并符合安全消防要求，未完成工序进入冬期施工前应停在合理部位。（8）冬季施工计划管理，进入冬期施工前，将冬季施工准备工作项目和用工纳入生产计划和用工计划，并结合各级施工方案，统一安排生产计划。冬季施工过程中严格按冬期施工技术规定中的要求和冬期施工方案确定的原则和施工方法进行施工。（9）外加剂的管理，冬季施工使用市售成品或企业内部集中生产的小包装复合外加剂，禁止使用现场无计量临时配制的外加剂。外购的成品复合外加剂，必须有鉴定材料和试验资料。项目自配的复合外加剂必须经公司鉴定，购入生产复合外加剂的原料，须有产品合格证或公司试验室的检验证明。（10）测温与保温管理 在整个冬期试过女冠过程中项目组织专人进行测温工作，负责测温人员应每天测温情况通知工地负责人，出现异常情况立即采取措施，测温记录最后由技术员归入技术档案，测温项目：每日实测室外最低、最高温度、砂浆温度。（11）安全消防管理（12）冬期施工检查工作（13）冬期施工管理工作，冬期施工过程中除值班经理每周检查一次外，执法部门应每周组织检查二次冬期施工管理工作，检查各项冬期施工措施的落实，同时做好检查记录。 （14）冬季施工主要技术措施如下：14.1土方工程：本工程在冬季施工的土方工程主要是沟槽土方开挖及结构回填： 14.1.1安排在冬季开挖的土方工程，为防止土壤冻结，可根据气温条件翻松表土或覆盖保温材料，对土壤进行保温防冻 14.1.2开挖冻土时，确定开挖方法和使用机具的种类，并制定安全措施。 14.1.3冬期挖槽，对暴露出来的自来水管或其他通水管，应根据需要采取相应的防冻措施。 14.1.4冬季土方回填每层铺土厚度比常温施工时减少2025，即160200mm。基坑回填土中冻块含量不得超过回填总体积的15，冻块粒径不大于150mm，铺填时，冻土块应均匀分布，逐层压实。 14.1.5沟槽回填土的压实度应逐层检查，严格按照规范的标准。14.2 冬季施工所用的材料，应符合下列规定： 14.2.1 砖石爱砌筑前，应清除冰霜，砂浆宜采用普通硅酸盐水泥拌制。 14.2.2 拌制砂浆所用的砂，不得含有冰块，拌合砂浆时，水的温度不得超过80摄氏度，砂的温度不能超过40摄氏度，砖在负温下砌筑时必须适当增大砂浆稠度。一般控制在1020cm。14.3 混凝土工程根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5天稳定低于5摄氏度时，钢筋混凝土的施工应按冬期施工规定进行，冬期浇筑的混凝土在受冻前，其抗压强度不得低于下列规定：14.3.1硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配置的混凝土为强度设计值的70。14.3.2混凝土的冬期施工应对原材料加热、搅拌、运输、浇灌合养护，要进行热工计算，应按时施工。14.3.3混凝土的材料配置冬季施工的混凝土，应优先使用硅酸盐水