林海斌

(中國建材國際工程集團有限公司,上海 200063)

混凝土冬季施工技術(shù)措施

林海斌

(中國建材國際工程集團有限公司,上海 200063)

該文簡述了冬季低溫對混凝土性能的影響,從實際工程實踐中給出了保障混凝土性能的冬季施工技術(shù)措施,總結(jié)了冬季混凝土施工的注意事項。

混凝土性能; 冬季施工; 低溫; 技術(shù)措施

近年來我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展,隨著國家的外向型出口政策,越來越多的工程建設(shè)單位走出國門,積極參與國際競爭。有時為保證工期,建筑工程單位都不可避免地面臨冬季混凝土施工的情況。當(dāng)日平均溫度低于5℃,或者最低溫度低于-3℃,且這種氣溫持續(xù)5 d以上時,即進入冬季施工,混凝土施工要按照冬季施工的有關(guān)要求來進行。冬季施工由于受溫度的影響,導(dǎo)致施工功效降低,工期延長,較大地增加了施工成本,給工程建設(shè)帶來不利影響。與此同時,若是施工措施不足,加上長時間的低溫、降雪和反復(fù)的冰凍,極易造成施工質(zhì)量事故。因此,研究混凝土冬季施工技術(shù)措施具有十分重要的現(xiàn)實意義。

該文從蒙古國水泥廠項目冬季施工過程實踐中,初步探討了冬季施工的問題及采取的相應(yīng)措施。

1 低溫對混凝土性能的影響

1.1 低溫對混凝土早期性能的影響

混凝土受凍會導(dǎo)致物理力學(xué)性能降低。實驗經(jīng)證明:混凝土澆筑工作在低溫條件下進行時,混凝土的初凝時間和終凝時間都將被延長,但初凝時間的延長不如終凝時間的延長明顯。低溫時混凝土表面水蒸氣凝結(jié)成水,故而增加了外圍混凝土的水灰比,導(dǎo)致混凝土強度及表面抗?jié)B能力有所降低?；炷猎缙谑軆?結(jié)構(gòu)遭到破壞,后期強度也將遭受損失,如果結(jié)凍時間發(fā)生得越早,則強度損失得越大。

1.2 低溫對混凝土強度的影響

在低溫環(huán)境中,混凝土強度雖然可以獲得一定程度的增長,但此時溫度對水泥水化作用的影響十分明顯,隨著溫度的降低,強度增長放緩。當(dāng)溫度在5℃左右時,水化作用明顯放緩;當(dāng)降到0℃時,水化作用基本停止。冰凍時的凍結(jié)溫度、水分、空氣含量都會影響混凝土的硬化程度。混凝土中游離水結(jié)冰,水分體積膨脹約9%,內(nèi)部產(chǎn)生凍脹應(yīng)力,當(dāng)早期強度不足以抵抗凍脹應(yīng)力時,內(nèi)部裂縫產(chǎn)生;鋼筋周圍形成的冰膜使鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力減弱,強度降低。因此,當(dāng)溫度降低到5℃時,應(yīng)考慮采取必要的措施保護混凝土避免過早受凍。

1.3 低溫對混凝土耐久性的影響

低溫使混凝土中水分結(jié)冰并體積膨脹,會導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫,并在荷載作用下逐漸增大,混凝土抗裂、抗凍、抗水滲、鋼筋抗腐蝕以及長期耐久性都顯著降低。

2 冬季混凝土施工的技術(shù)措施

該文以中聯(lián)水泥蒙古國水泥廠項目的水泥磨車間冬季施工為例,詳細(xì)描述冬季施工時所遇見的困難,及時采取的相應(yīng)措施。

水泥磨房是整個水泥廠系統(tǒng)中的重要子項之一,它的工期影響到整個水泥粉磨系統(tǒng)的投產(chǎn)時間。蒙古的正常施工時間為4～10月,只有7個月可以進行工程施工。進入10月下旬,日平均溫度已經(jīng)低于5℃。但工期要求緊迫,為保證整體工期,需要進行冬季混凝土施工。要保證施工質(zhì)量,必須采取嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施。

2.1 控制水灰比

混凝土低溫施工,應(yīng)控制水灰比小于0.6,并適當(dāng)提高水泥的用量,最小水泥用量宜大于300 kg/m3。該項目采用42.5早強硅酸鹽水泥,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),最小水泥用量330 kg/m3,強調(diào)比設(shè)計要求的C30要高一個等級。同時,使用引氣外加劑、早強劑,縮短混凝土的凝結(jié)時間,提高早期強度。

2.2 保證混凝土原材料溫度

需要對原材料進行加熱和保溫。水泥不能直接加熱,采取將水泥放入儲罐中,儲罐外包保溫棉氈。砂石料露天堆放時,冬季容易起霜結(jié)冰,采取加蓋塑料篷布保溫的措施,盡量使其表面不結(jié)冰。攪拌用水的保溫,由于水箱是25 m3水罐,采用四角單獨放置2 k W電加熱棒。由于一次攪拌量較大,后續(xù)水不容易迅速加溫,采取把水罐墊高,底部生火加熱的辦法,并且每1 h實測水溫,保證每批次的水溫在60℃左右,并低于拌和的最高溫度要求。

2.3 改善混凝土拌制和澆筑

為減少混凝土拌制時的熱量損失,對攪拌站拌樓進行封閉,采用150厚夾芯板保溫。另外,該項目使用大容量的攪拌機以提高每次的攪拌量,提高效率。拌制投料時注意投料的順序,先投入骨料和水,較高的水溫可以迅速溶解骨料表面的霜凍,并提高骨料溫度,待預(yù)攪拌后再投入水泥。拌制時間為常溫時的1.5倍。經(jīng)實測,攪拌站出料溫度為16～18℃。

為了使混凝土在運輸過程中將熱量損失降低到最小程度,混凝土罐車的儲罐采取外包保溫帆布的保溫措施,并提前用熱水清洗儲罐。到施工區(qū)域后立即澆筑,這樣最大限度降低運輸過程的溫度損耗。澆筑入模溫度,實測為14℃左右,高于規(guī)范最低要求的5℃。

在澆筑前,提前對模板和鋼筋上的冰雪污垢進行清除。澆筑過程中嚴(yán)格按操作規(guī)程施工,以提高混凝土的密實度。

2.4 混凝土澆筑后的養(yǎng)護

由于此次澆筑的是水泥磨房11.5 m平臺板,面積約1 100 m2,板下是大空間無封閉,且主梁跨度大、均高1.4 m,結(jié)構(gòu)安全十分重要。為保證澆筑混凝土的施工質(zhì)量,采取分兩批次澆筑,暖棚綜合法養(yǎng)護。

暖棚法是通過在磨房四周掛簡易棉被進行封閉,此種棉被是北方地區(qū)蔬菜運輸及保溫常用覆蓋材料,購買方便且相對經(jīng)濟。棉被的掛裝高度從室外地面至11.5 m平臺板上方2 m處,掛在腳手架管上,對接處采用鋼絲連接。在棚內(nèi)通過在腳手架6 m高度處,均勻布置6個火爐、暖風(fēng)機等方式加熱,提高和保持棚內(nèi)溫度,以達(dá)到保溫效果,從而使混凝土在常溫條件下進行養(yǎng)護。為避免火爐頂部混凝土板溫度過高,在火爐上方設(shè)置1 m2鋼板,避免火頭集中分散熱量,并且采用高效無煙煤,以保證混凝土表面干凈,且燃燒時注意將煙氣排出棚外。在樓板澆筑前,火爐和暖風(fēng)機提前12 h預(yù)熱,待棚內(nèi)溫度穩(wěn)定在5℃時,開始澆筑。

11.5 m處平臺板的上方,采用鋼筋立桿2 m,頂蓋塑料篷布的方式保溫?；炷帘砻娌扇‰S打隨覆蓋塑料薄膜保護的方式,防止養(yǎng)護期間混凝土失水而造成強度損失。

12 h后,達(dá)到初凝效果,棚內(nèi)火爐和暖風(fēng)機分兩天逐漸停止加熱,混凝土板表面加蓋保溫棉被。

采用暖棚綜合法,混凝土不易發(fā)生凍害,質(zhì)量有保證,勞動條件好,工作效率較高。其缺點是不經(jīng)濟、費用較高,因為采購、制作、搭設(shè)暖棚需要大量人工和材料,準(zhǔn)備時間也較長,且供熱需要消耗大量能源,防火安全要求也較高。

3 混凝土冬季施工要點

3.1 施工管理要求

1)在進入冬季施工之前,生產(chǎn)計劃要提前落實并統(tǒng)籌安排,盡量避免冬季施工或者減少冬季混凝土施工的工程量。

2)混凝土冬季施工首要前提是安全與質(zhì)量,同時要充分考慮到方案的合理性、經(jīng)濟性。既能滿足施工技術(shù)要求又不會產(chǎn)生過多的能源與材料損耗,達(dá)到縮短工期的目的。

3)在確定進入冬季要進行混凝土施工后,要落實各項材料、設(shè)備的準(zhǔn)備情況,確保進入冬季后能夠連續(xù)施工避免產(chǎn)生不必要的浪費。

4)進行冬季施工前,要編制合理、可行、經(jīng)濟的冬季混凝土施工方案,并報監(jiān)理、業(yè)主審批。施工方案主要應(yīng)包含施工計劃、人員組織計劃、設(shè)備機具投入計劃、物資保障計劃、質(zhì)量控制措施、安全控制措施及火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案等等。

5)進行冬季施工前,要提前采購好外加劑、保溫覆蓋材料、加熱設(shè)備、保溫設(shè)備,提前到位并符合要求。保溫改造的需提前準(zhǔn)備完成,如攪拌站樓封閉、施工暖棚圍護封閉。

6)進入冬季施工前,應(yīng)該對施工管理人員、施工人員進行施工前培訓(xùn),培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)該包括:關(guān)于冬季混凝土施工相關(guān)規(guī)范的學(xué)習(xí),施工前制定的冬季施工方案、質(zhì)量保證措施、安全保證措施,制定詳細(xì)冬季施工責(zé)任范圍,學(xué)習(xí)記錄和填寫冬季施工測溫數(shù)據(jù)等各種記錄表格,做好冬季施工技術(shù)交底。

7)進入冬季施工后,要嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的冬季施工方案進行施工管理,嚴(yán)格按照技術(shù)交底進行施工。過程中要會同監(jiān)理定時進行測溫,并將測溫記錄保存齊全。

3.2 技術(shù)基本要求

1)冬季混凝土施工時宜選用早強型普通硅酸鹽水泥,利于初凝時不受凍害。2)選擇在日間溫度較高時混凝土澆筑,12:00～16:00氣溫較高,適合澆筑。

3)要注重混凝土配合比的科學(xué)性、合理性。選用粗骨料,級配良好用水量可以減少。選用合理適應(yīng)的減水劑,也能使混凝土較早地獲得抗凍能力,并且在攪拌過程中,控制好投料順序,對于熱拌合水和粗骨料要預(yù)先攪拌,然后再加入水泥。采取先試拌一盤,實測出機和入模溫度符合要求后,再進行大批量攪拌。

4)盡量減少混凝土運輸途中的熱量損失。應(yīng)提前規(guī)劃好路線,減少倒運時間,并使用大儲量的水泥罐車。

5)混凝土澆筑前要清除在模板和鋼筋上的垃圾、冰雪等雜物。澆筑前暖棚應(yīng)預(yù)熱12 h以上,達(dá)到基本溫度要求后才允許澆筑。澆筑后立即覆蓋保溫材料,并保持暖棚持續(xù)供熱養(yǎng)護至初凝,然后逐漸降低暖棚溫度。

6)現(xiàn)場留置同條件養(yǎng)護砼試塊。

7)暖棚停止供熱后,利用冬歇期,自然低溫養(yǎng)護,在來年春季白天氣溫較高時拆模。

8)拆模前需通過對同條件養(yǎng)護試塊進行抗壓強度試驗,或回彈儀實測混凝土強度是否達(dá)到規(guī)范規(guī)定的拆模條件。

4 結(jié) 語

綜上所述,在混凝土冬季施工時,只要提前制定詳細(xì)周全的施工方案,并在施工過程中嚴(yán)格加強質(zhì)量、安全管理,并積極采取相應(yīng)的技術(shù)措施,就能夠在很大程度上規(guī)避混凝土冬季施工的風(fēng)險。與此同時,必須對原材料采購、混凝土攪拌和運輸、施工養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格控制,才能保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,并滿足工期要求。

[1] JGJ 104—97,建筑工程冬期施工規(guī)程[S].

[2] 《建筑施工手冊》(第四版)編寫組.建筑施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[3] 郭元峰.混凝土冬季施工技術(shù)探討[J].陜西建筑,2010,36(5):23-25.

[4] 趙玉香.冬季混凝土施工質(zhì)量的研究[D].北京:北京交通大學(xué),2012.

Treatment Measures of Concrete Construction in the Winter

LIN Hai-bin
(China Triumph International Engineering Group Co,Ltd,Shanghai 200063,China)

This paper briefly discusses the influence to concrete performance which is made in low temperature.It introduces some technologic measures which can ensure the concrete performance based on construction experience, and makes conclusions about concrete construction in winter which should be considered.

concrete performance; winter construction; low temperature;treatment measures

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.05.006

2015-07-02.

林海斌(1979-),工程師.E-mail:ivonleom@126.com