混凝土结构冬季施工的应对措施分析

PAGE1混凝土结构冬季施工的应对措施分析混凝土的冬季施工1、混凝冬季土施工特点（1）水和温度会影响水泥的水化作用，而水化作用又会影响到混凝土强度的增长。当冬季温度降低时，水的活性减弱，水泥的水化速度降低。特别是当温度降至0℃以下时，混凝土中的水结成冰，水泥的水化作用停止，混凝土强度停止增长。因此，如何形成水泥水化作用的环境是混凝土冬季施工的关键环节。（2）混凝土在5℃左右的温度下养护28天，其强度增长仅能达到标准养护28天的60%左右。当温度下降到0℃以下时，混凝土中的水分开始结冰，其体积膨胀约为9%，同时还会在骨料和钢筋表面产生较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的黏结力，从而降低了混凝土的强度。因此，在冬季的混凝土施工中，既要较快地增长混凝土强度，也要让混凝土在受冻前尽快达到其抗冻害的临界强度。（3）为了给冬季混凝土施工创造一个正温养护环境，常常采用材料预热、保温、养护期间加热等措施，这些措施使得施工技术更加复杂，费用也更加高昂，而且对能源供给的要求也较高。冬季混凝土施工成本增加幅度为32%~50%。（4）冬季是混凝土工程质量事故的多发季节，但冬季浇筑的混凝土一般在春融期或者后期才显现质量问题。由于事故多发生较晚，所以处理难度较大，因此必须要有提高冬季混凝土施工的可靠性。（5）我国气候属于大陆气候，冬季有寒流袭击，气温变化频繁，需要注意防护。另外，由于风速较大，还需要注意防风，避免混凝土养护期间失水。2、混凝土冬季施工原理（1）混凝土冬季施工期的气温标准我国对冬季施工期的气温标准有规定如下：①寒冷地区的日平均气温稳定在5℃以下或最低气温稳定在-3℃以下时：②温和地区的日平均气温稳定在3℃以下时。稳定是指气温连续保持5天或5天以上。但在整个冬季施工期内．不是在刚达到这一气温标准下就全面使用保温措施。而是有一定的滞后。入冬时气温虽降至冰结温度。料堆内部温度比气温高：而气温转暖后一定时期，骨料温度仍然处在负温。因此同一气温在入冬和冬季结束两个时间，需采取对应的措施。（2）混凝土的凝结硬化和温度的关系混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬度直至获得最终强度，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，水化作用减慢虽度增长相应较慢。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。二、混凝土在冬季施工时出现的问题概述有时候建筑工程项目的混凝土施工在冬季进行是无法避免的，但是这时候的混凝土施工会受到周围的环境和温度的影响，要运用更加复杂的施工技术和施工工艺，浇筑前要做好施工方案，在施工过程中要严格按照施工方案进行，如若没有严格的按照要求进行施工就一定会造成各种各样的质量隐患。在冬季的混凝土施工时，质量问题的出现具有很大的滞后性和隐蔽性，很多问题会在气温升高后才能体现出来，冬季的混凝土施工问题主要表现在以下几个方面：1、温度对于混凝土性能方面的影响混凝土本身所贮备的热能，取决于混凝土的温度。因为混凝土的温度和外接气温的差异，在混凝土和周围环境之间会出现热交换作用。除了水和水泥的水化作用增加了混凝土的热量之外，其他的都会属于混凝土和周围环境之间出现的热交换作用。在周围环境的温度比较低的时候，这种热量交换就会加速降低混凝土的内部温度。温度的降低速度，直接决定了混凝土的水化程度，温度下降的越快，其混凝土的强度增长速度就会越慢。混凝土的强度降低原因也有很多，主要可以分为以下几个方面：（1）因为温度的降低，水在结冰以后出现体积变大的现象，混凝土内部的游离子水分增加了，冻胀产生的应力就会越来越大，而冻胀的体积在解冻以后可能不会缩回去，而是会留存下来。所以，刚搅拌的混凝土在受冻以后其孔隙率会发生明显的增加，而如果孔隙率增大到一定的程度，混凝土的强度就会相应的降低，在冻胀应力增大到会产生裂缝的时候，混凝土的结构就会遭到破坏，其强度的增加也会减缓。（2）在混凝土的原材料中，骨料的周围有一层水泥浆膜或者是水膜，在温度降低，遭受冻害以后，其游离水就会在水泥浆膜上造成颗粒很大的冰凌，而浆膜的粘黏力也会受到非常严重的影响，如果粘结力降低为零，那么冰棱在解冻后就会再混凝土的内部造成很多的空隙，这样就会造成混凝土的耐久性和密度降低。（3）在融化和结冰的这个过程当中，可能会出现水分转移的问题，在受冻的时候因为混凝土的表层温度不高，先结冰造成的冻胀压力会把水分赶到混凝土的内部。这样在融化过程中，外部首先融化，内部的应力就会迅速增加，将水分向外部挤压，水分出现反向的移动。因为水分的体积出现了变化，混凝土的各个组成部分会在相应的部位出现变化，这样就会使强度比较低的新浇筑的混凝土出现结构性的裂缝现象。2、冻害对混凝土的强度造成的影响建筑工程项目在冬季施工特别是混凝土浇筑施工的时候，混凝土可能会受到冻害，其强度可能会停止增长；而正常条件的恢复，在解冻以后混凝土的强度还是会继续的增加，但是混凝土的总体强度会有很明显的下降。混凝土在浇筑后立即受到冻害时，在混凝土的内部会出现大量的裂纹，这就会从很大程度上降低了低温混凝土的强度和耐久性以及密实程度。所以，新浇筑的混凝土必须要做好防治冻害的准备工作。3、混凝土所承受的受冻临界强度影响在建筑工程项目施工过程中，新浇筑的混凝土在受冻害以前达到了一定的强度，而后才遭受的冻结，这样，在混凝土恢复正常温度养护以后，混凝土的强度还会继续的增加，经过一定时间的养护后，在混凝土的强度基本可以恢复原强度水平，这种受冻害前的初始化被人们称之为混凝土所允许的受冻临界。混凝土在浇筑早期受到冻害以后，混凝土所产生的抗压强度和抗拉的强度都会出现不同程度的降低，混凝土和钢筋的粘结强度也会出现很大程度上的降低，混凝土的抗冻性、抗渗性和耐久性也都会出现很大的降低。三、冬期施工对混凝土材料的要求（1）水泥：冬期施工时，根据工程特点、混凝土工作环境及养护条件，尽量使用快硬、早期强度增长快、早期水化热较高的高标号水泥，使之较快地达到临界强度。应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的标号不应低于32.5号，最少水泥用量不宜少于300kg/m3。在使用其他瓶中的水泥时，应注意其中的掺和材料对混凝土的抗冻、抗渗的性能等影响。冬期施工的混凝土严禁使用高铝水泥，高铝水泥的重结晶将导致强度下降，对钢筋的保护作用比硅酸盐水泥差。（2）骨料：冬期施工时，所用的骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物以及易冻裂的矿物质。掺有钾、钠离子防冻剂的混凝土，不应混有活性二氧化硅成分的骨料，以免发生碱骨料反应，导致混凝土的体积膨胀，破坏混凝土结构。（3）水：拌合水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化的杂质，以及能引起钢筋锈蚀和混凝土腐蚀的离子。凡一般饮用的自来水和天然的洁净水，都可以用来拌制混凝土。（4）外加剂：混凝土中掺入适量的外加剂，可以保证混凝土在低温条件下早强和负温下的硬化，防止早期受冻，提高混凝土的耐久性。多使用无氯盐的防冻剂、引气剂或引气减水剂，但不应对钢筋有腐蚀和降低混凝土的抗渗性（5）掺合剂：混凝土中掺入一定量的粉煤炭，能达到改善混凝土性能、提高工程质量、节约水泥、降低成本等优点。掺入一定量的氟石粉能有效地改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗渗性，调解水泥水化和提高混凝土初始温度的作用。氟石粉的适宜掺量一般为水泥用量的10％～15％，最好通过实验确定。（6）保温材料：混凝土工程冬期施工使用的保温材料，应根据工程类型、结构特点、施工条件、气温情况进行选用。优先选用导热系数小、密闭性好、坚固耐用、防风防潮、价格低廉、重量轻、能多次使用的地方性材料，如草帘、草袋、炉渣、锯末等。保温材料必须保持干燥，受潮后保温性能会成倍降低。随着工业新技术的发展，冬期施工中也越来越广泛地使用轻质高效能的保温材料，如珍珠岩、石棉以及聚氨酯泡沫塑料等四、混凝土冬期施工工艺要求冬期混凝土施工的特点在于需采取必要的措施，以消除低温对混凝土硬化所产生的不利影响，保护混凝土在达到规定强度以前不受冻害。冬期施工工艺，应根据工程情况、施工要求以及外界气温条件，经过热工计算及经济比较确定。混凝土的拌制。1、材料加热要使新浇筑的混凝土在一定时间内达到所要求的强度，必须具备温度条件，而混凝土获得的热量，除了水泥的水化热以外，只能靠加热的办法取得。国内外一致的作法是，在混凝土搅拌过程中加热组成材料。组成材料加热的原则是：根据材料比热大小和加热方法的难易程度，应优先加热水，其次是砂石，水的热容量约为骨料的五倍；水泥不得加热但要保持正温，水泥加热不易均匀，过热的水泥遇水会导致水泥假凝。骨料中不得夹杂冰块以及其它杂质。水、骨料加热的温度不应过高，以免导致水泥出现假凝现象，所以对材料加热的温度必须进行热工计算并加以限制。2、水的加热有直接加热和间接加热两种办法直接加热法使用铁桶、大锅或热水炉用燃料提高水的温度。此方法适用于施工场地狭窄、零星分散或没有蒸汽源的工程。间接加热是直接向贮水箱内通入蒸汽，提高水的温度；或在贮水箱内设置蒸汽加热器、电加热器、汽水热交换罐以提高水的温度。间接加热法安全、节省人力，但需要设备较多。3、砂加热的三种方法烘烤法是用砖砌成火道，顶面覆盖钢板，在钢板上面烘炒砂子。此法设备简单、投资少，但加热不均匀、耗能量大、污染环境，对除去沙堆表面上的冻结层最有效。直接加热法又称湿热法，是在砂堆里插入蒸汽花管，直接向砂堆排放蒸汽，提高砂的温度。这种方法设备简单，加热迅速；但蒸汽会使砂的含水率有较大变化，必须及时注意调整混凝土的用水量。间接加热法又称干热法。是在砂堆中安放蒸汽排管，管内蒸汽间接加热砂子，提高砂的温度。间接加热法砂子的含水率变化小；但加热时间长，投资大、费用高。石子在通常情况下尽量不加热，当气温较低时，为提高拌和物，可根据情况，按砂的加热的方法加热。4、投料顺序与搅拌时间冬期施工为了加强混凝土的搅拌效果，应选择强制式搅拌机。合理的投料顺序，可以使混凝土获得良好的和易性，拌和物的温度均匀，有利于混凝土强度的发展，又可以提高搅拌机的效率。一般是先投入骨料和加热的水，搅拌一定时间后，水温降低到40℃左右时，再投入水泥继续搅拌到规定的时间，要绝对防止水泥假凝。投料量在任何情况下不得超载，一定要与搅拌机的规格、容量相匹配，否则会影响拌和物的均匀性。搅拌时间是影响混凝土质量的重要因素之一。搅拌时间必须满足规定的最短时间。为满足各组成材料间的热平衡，可以适当延续搅拌时间。搅拌时间越短，拌和不均匀，混凝土的和易性和施工性能差，强度降低；搅拌时间越长，和易性也会降低，有时还会产生分层离析现象。五、混凝土在冬季施工时的优化措施温度对于混凝土的水化作用的速度影响非常大，这种影响主要表现为：温度降低以后，水和水泥的水化作用速度就会越来越慢。所以说，建筑工程项目的混凝土施工在冬季实施时，水化作用的速度会很慢，很容易出现各种各样的质量问题，所以这就需要我们采取一系列的优化控制措施，来防止这些问题的出现。（1）混凝土的保温优化措施。建筑工程混凝土在冬季施工，特别是混凝土在低温状态下进行施工时，要采取防寒棉或者防寒毡等一系列的保温材料进行保温。在工期较紧的时候，也可以采取搭设保温棚或者用蒸汽加热的方法对混凝土进行养护。（2）在混凝土的施工准备阶段，首先要在混凝土的拌合物的选择上保证所选的骨料表面清洁、无杂质，以免造成因为杂质造成的空隙和开裂现象，使得水分在冻结以后膨胀产生裂缝。（3）在采用蓄热法控制冬季的混凝土施工质量时，要使用加热水阀，对水进行加热的时候要在水箱的四周加设保温措施，并且随时对水温进行仔细的测量和记录。（4）建筑工程项目混凝土施工中，商品混凝土在运输的过程中肯定会出现大量的热能流失情况，所以为了保证混凝土在运输过程中的热能损失降低到最小，同时保护混凝土的和易性，我们通常会减少运输的距离和运输的时间，利用大容量的运输工具，进行一次性的大量运输，并且对运输工具采取一定的保温措施，要保证混凝土的热能损失降低在可承受范围之内。（5）建筑工程项目混凝土浇筑施工前，要先清理模板上的污垢和冰雪，如果有冰雪冻块的存在时，必须要将其融化，并将水放掉，保持模板和钢筋的干燥整洁，在混凝土的浇筑过程中一定要加设火盆，对混凝土的模板进行持续的烘烤。在进行浇筑时，要进最大能力加快混凝土的浇筑速度，减少在浇筑过程中的热能损失。在对混凝土进行加热养护的时候，混凝土在养护前的温度不能低于二摄氏度。（6）在冬季进行建筑工程项目混凝土施工时，混凝土的振捣要使用机械进行振捣，而且振捣的时间要比在其他条件下的振捣时间要长，这样才能保证混凝土的质量不受影响。（7）在施工温度为零摄氏度左右时，可以进行调配合比的方法控制混凝土的施工质量。在冬季配置施工所用的混凝土时，经常会加入硅酸盐水泥作为主要的混凝土材料，硅酸盐水泥的水化热作用大，而且