北京航华科贸中心C60泵送混凝土的冬季施工.doc

C60泵送混凝土用于大截面构件的冬季施工科航大厦地下两层和地面以上6层钢筋砼框架柱直径为1.6m，砼设计强度等级为C60。在该工程中使用了低水泥用量，适用于大体积构建施工的C60泵送砼。高强度混凝土从夏末秋初开始浇筑，每隔20天左右浇筑一层。进入冬季后，未使用防冻剂，利用砼自身的内部温升，并采取相应蓄热（保温）措施，顺利地进行了冬季施工。通过对构件砼内部温度变化的监测，对预留试件进行与构件砼同温度（构件中心温度与表层温度的均值）养护，试验结果表明，高强砼的水泥用量较大，用于大体积（最小断面尺寸1m）时，其内部有较高的温升，如同时采取相应的蓄热措施，在北京地区的冬季施工中，是可不用防冻剂的。而且，高强砼早期强度发展快，在砼内部温度下降至负温以前，以足够抵抗冰冻害的影响。1 砼配合比、配制强度和常温施工结果该砼按常温下施工设计配合比。使用了一定量（掺量大于18%）的粉煤灰后，砼的和易性得到明显改善，不离析，不沁水，可泵性良好。坍落度为190220mm时，工作度30秒钟的扩展度可大于500mm。施工标准差按6MPa考虑，配制强度为：60+1.645*6=69.9MPa，7天强度50MPa。用工程实际使用的原材料，在不同实验室进行了30几组的复演性试配，取得3、7、28及60天抗压强度数据近百组。伴和物有良好的和易性，不离析，不沁水。结果如表1所示。表1 混凝土试配数据材料组成 （kg/m3）坍落度 (mm)抗压强度 （Mpa）水泥粉煤灰初始90min后7d14d28d450100190178（9.1%）62.772.780.1浇筑第一批砼在9月30日，约200m3。出机砼坍落度为240mm，30分钟后至现场，坍落度为220mm，扩展度为550mm。运送到现场是预拌混凝土温度为14.5，浇筑温度为12。在混凝土中预埋温度传感器，测定砼内部温度。第三天内部温度为52，此后开始逐步降温。将预留试件分别进行标准养护和在现场与构件同时养护。各龄期间强度见表2所示。表2 各龄期混凝土强度养护条件3d7d28d90d强度达设计的%强度达设计的%强度达设计的%强度达设计的%标准52.28763.010564.411172.8121现场43.97355.39269.711670.41172 不同养护条件下，温度对砼强度发展的影响用三种方式养护砼，以研究砼结构内部温度对强的发展的影响：一组标准养护；一组与构件“同温度”养护；一组置于现场构件所在位置的自然环境时养护。其中与构件“同温度”养护的方法为在柱内预埋温度传感器，根据所测柱中心温度调整试件养护水的温度。测定在上述不同条件下砼的强度发展。测点布置和各测点温度发展。上述不同养护条件下砼强度发展测定结果如表3所示。砼浇筑时气温为1.82.2，砼出机温度为14，成型试块温度为12，砼坍落度为220mm,坍落扩展度为550mm。由表3结果可见，与柱中砼“同温度”养护的砼强度最高。此结果表明，在低温下浇筑的砼温升也很快，有利于结构砼强度的发展。不同养护条件下强度的差异主要是因为粉煤灰对温度很敏感，尤其是早期。柱内温度较高，有利于砼强度的发展。现场养护的试件强度比柱内砼的强度低的较多，不能代表结构强度。表3说明，在柱内温度下降到0以前，柱内砼温度早已达到60MPa。7天以后柱内温度已下降到低于标准养护温度，故此后将同温度养护的试件取出置于现场自然环境。总龄期4天后试件强度仍然增长，并比标准养护试件强度高12%。即使在冬季现场的自然环境中，砼28天强度也达到了C60。表3不同养护条件下混凝土强度的发展龄期(d)温度抗压强度（Mpa）备注测温部位养护条件柱中心柱外侧柱表面大气标准同温现场14423101.226.226.9/24931.2120.745.748.533.23352710.21.04655.034.2518146.5-2.955.164.546.5711-12.5-2.956.065.049.0140-1.5-4.5-471.279.8-28/71.379.067.5测温时间均为上午8时柱外侧指与柱的外表面水平距离80mm处；同温养护试件养护到7天后取出置于室外自然条件下，所以14和28天强度值是同温养护7天后在自然环境下的养护延续强度。上述结果说明，只要砼内温度降到负温以前强度增长到一定的强度，防冻剂是可以保证砼强度增长的。3 C60砼的冬季施工 目前市售的防冻剂主要是位普通砼的冬季施工而生产的。加入防冻剂后，砼强度会受到损失。防冻剂中含有减水剂，就是用降低水灰比以提高砼的强度来弥补这种损失。但是当高效减水剂掺量达一定程度后，其减水率随掺量而增加的幅度减小；掺量越大，增加的幅度就越小；超过2%以后，减水率就基本不再增加见下图。而高强度砼中已加入了足够的减水剂，水灰比已经是很低的，在增加防冻剂中的减水剂，对进一步降低水灰比不再有明显的作用。 高强砼水灰比低，水泥用量较大，早期强度发展快，体积较大的砼柱内温升也较大。根据上述测定的柱内砼温度和强度发展可知，在一定的负温下，可以不掺用防冻剂。为了确定施工方案，对掺与不掺防冻剂的上述配合比的砼进行负温养护和负温标准养护联合下的强度对比试验。联合养护的制度为：成型后在-10下养护3天，在继续标准养护28天，记作“-3+28”；依此类推为“-7+28”“-10+28”。试验结果如表4所示。所用防冻剂按标准进行复验质量合格。表4在负温下养护掺与不掺防冻剂的高强混凝土强度对比试样养护条件1d2 d3 d28 d-3+28 d-7+28 d-10+28 d备注无成型后010.113.520.7加成型后010.713.520.0无标准养护71.5加标准养护57.3无成型后-1074.665.567.4加成型后-1056.3无：无防冻剂；加：加防冻剂由表四可见，由于C60砼的强度发展快，即使置于负温下养护，强度照样增长；早期处于低温时，只要恢复养护，强度就会正常增长。无论标准养护还是联合养护，不加防冻剂的砼都比加防冻剂的砼强度高。在0下养护时，不加防冻剂的砼和加防冻剂的砼强度无明显差别，说明本技术的C60砼具有良好的抵抗负温影响的性能；强度仍然达到67MPa以上。有鉴于此，决定不使用防冻剂，按原配合比进行-10以上的冬季施工。同时采取相应的蓄热措施，并在砼入模前，用岩棉被包裹模板，以保持拆模前砼内部温升不受影响；要求24小时拆除模板后，立即用麻袋片紧裹砼表面，外面再包以塑料布，塑料布外面再包上用塑料布包裹的岩棉被，防止砼内温度下降过快。每天向塑料布内的麻袋片定时浇水养护，不得使麻袋片见干。养护周期不得少于14昼夜。进入元月，气温骤降，在浇筑C60砼柱头时，正值最低气温为-9，最高气温-1，为了保证施工质量，首先要求搅拌站采用热搅拌，控制水温大于65，砂石无冰冻结块；铜罐车有保温措施。因柱头体积较小，温升也较低，故要求控制浇筑时砼坍落度不大于180mm，以进一步提高砼强度，增强砼抵抗低温的能力。施工时砼温度如表5所示。表5低温下施工的混凝土温度（）气温出机温度浇注温度浇注后4h柱中心温度浇注后4h柱外侧温度-7.519.011.9896-7为了了解砼在实际低温下的强度，按最不利情况，将所预留的试件成型后带模置于-8以下的现场大气中，不加任何覆盖，分别自然养护至30小时、75小时、96小时，取出在室温下放置一小时，测定其强度如表6所示。破型后各试件无受冻现象，也无酥散的现象。由前述表3中的结果可知，这样的砼只要转入正温下养护，强度即可恢复增长至正常。但是实际工程的砼并不是处于这样的情况，而是由于内部的温升，使砼在7天前一直处于正温下。故实际情况要好得多。表6实际负温下养护的混凝土强度养护温度-8-315h-4-620h-1-310h-3-6.514h-3-5245h3610h-231h-231h-231h总计养护时间30h75h96h强度3.3 MPa9.5 MPa13 MPa在平均气温低于0时浇筑砼，浇筑时间为21：00左右，气温为-1.2，砼进场时温度为16，泵送时为14，成型时为10。2小时后开始量测砼温度。除测点预埋温度传感器外，另在表面留一个直径约1cm、深15cm的洞，插入温度计。各测点所测温度、测温龄期、时间以及相应强度见表7所示。表7负温下浇注C60混凝土不同养护条件下的强度龄期（h）测温时间实测温度混凝土温度混凝土强度（Mpa）中心外侧表层表面标养同温现场223：00-1.252：00-3.017.17.385：00-3.022811118：00-2.2258.512131714：00-3.23911.517.5/2118：001.04413.3122724：00451312925.231.4358：002.947.523.131.512.74317：004523.62812.947.549.422.8588：003914.323.455.15734.2828：00294.0125859.935.61068：00194.05.011517：006.60.31.8-0.658.960.847.8从表7可见，气温下降时，砼内部温升也随之降低，温度下降的也较快，但在砼内部的强度达到设计强度以前，砼一直处于正温下，即使在现场自然条件下养护的砼在不到5天的龄期时，强度也达到了70%以上。4 养护对砼温升和降温速率的影响加强养护对高强砼质量控制有至关重要的意义。除保证使强度增长的温度和湿度外，在夏季，应控制砼中较高温升降温均匀和缓慢，避免产生温差应力；在冬季，则应控制砼温升不要太低而且尽量持久，以保证砼较长的正温时间。只要砼处于正温，就应不断地补充养护水。只要做好对砼的保湿，使砼的表面在7天前能维持正温，浇水养护就不会结冰。表8养护对混凝土降温速率的影响表8低温下施工的混凝土温度（）柱内温度降温时间小于50h小于100h小于150h14d养护状态降温速率521/h0.32/h0.26/h降87%稍好490.52/h0.32/h0.26/h降98%