第四节砼冬期施工.ppt

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1、1,第四节 砼冬期施工,概述 一、冬期施工的特点、原则和施工准备 （一）、特点 1）质量事故多、持续低温、温差大、强风降雪、反复冰冻。 2）事故发现滞后、不易察觉，解冻后才暴露，很难处理。 3）计划、准备时间性强，时间紧促。,（二）原则：确保质量、经济合理、能源最少、满足工期。 （三）准备工作： 1、搜集气象资料，作为冬期施工方案依据。 2、编制冬期施工方案，包括： 1）生产任务、工程部位、计划进度，规范要求、施工方法等。 2）设备、热源、施工材料、保温材料。 3）人员劳力、培训计划。 4）质量控制要点，技术措施，施工顺序，进度计划，检查方法。,2,5）安全要求和防火措施。 6）材料、设备、机

2、具等准备工作。 混凝土工程冬期施工 （一）、冬施起始时间： 当室外日平均气温连续五天稳定低于5时，混凝土工程应采取冬施措施。 温度确定：据当地多年气象资料及当年气候趋势。 （二）、混凝土受冻及允许受冻临界强度： 1、混凝土冻结温度： 1.52开始冻结（游离水占1/22/3） 24全部冻结（吸附水）。,3,2、混凝土受冻后造成最终强度损失： 原因冰胀应力使混凝土内部产生微裂纹（受冻越早则裂纹越多、越大）， 钢筋和粗骨料表面形成冰膜而影响粘结力。 特点冻结越早、水灰比越大，则强度损失越多。混凝土浇筑后立即受冻，抗压强度损失50%，抗拉强度损失40%。受冻前养护时间越长强度越高。,4,3、混凝土受冻

3、临界强度（受冻前应达到的强度）： 原理：当混凝土达允许受冻临界强度后再受冻,则解冻后标养至28d，其最终强度损失5% 。 混凝土受冻临界强度：混凝土基本能够抵抗冰胀应力的最低强度（受冻后，最终强度损失不超过5的预养强度值）。具体规定见下表：,5,二、混凝土冬施要求,1、材料要求： （1）水泥品种优先选用普通硅酸盐水泥； （蒸汽养护可选矿渣、火山灰水泥；掺防冻剂严禁用高铝水泥） 标号325号；用量300kg/m3混凝土。 （2）水灰比0.6。 （3）骨料中不得有冰块，冻块直径20mm。 （4）外加剂不宜使用氯盐防冻剂。,6,三、混凝土的拌制,（1）材料加热温度应据热工计算确定 最高温度为：,（2

4、）搅拌时间：比常温延长50%。 （3）掺防冻剂时，出机温度10，入模温度5。 若不对骨料加热，可对水加热到100，但水泥不应与80以上的水直接接触，投料顺序应先投入骨料和加热的水，然后加水泥，以免水泥出现 假凝现象。规范规定：骨料清洁、不得含有冻结物和易裂的矿物质；在掺个外加剂钾、钠离子的混凝土中，不得混用活性骨料。,7,冬季施工中，混凝土拌和物所需要的温度是由当时的外界气温和混凝土入仑温度等因素来决定，然后再决定材料需要的加热温度。混凝土拌和物的温度可由下列公式计算： T0=0.9(mceTce+mSZTSZ+mgTg)+4.2T(m-szmSZ- gmg)+c1(szmSZTSZ+ gmg

5、Tg)-c2(szmSZ+ gmg)/4.2m+0.9(mce+mSZ+mg) 式中： T0混凝土拌和物的温度，； m、mce、mSZ、mg水、水泥、砂、石的用量，kg； T、Tce、TSZ、Tg水、水泥、砂、石的温度， ； sz、 g砂、石的含水率，%； c1、c2水的比热容（kj/kg.k)及容解热（kj/kg）,当骨料温度0时， c1=4.2、c2=0;当骨料温度0时， c1=2.1、c2=335; 实际上拌和物经搅拌再倒出，这过程损失一部分的热量。其出机口时的温度考虑 热量损失后，可由下列式子计算 T1=T0-0.6(T0-Ti) T1_混凝土拌和物的出机口温度， ； T0_搅拌机棚内

6、的温度， ；,8,四、运输：缩短运距，容器保温。 经运输和浇筑后的温度可由下列公式计算： T2=T1（at1+0.032n)(T1-Ta) 式中：T2混凝土拌和物经运输至成形完成时的温度， ； T1混凝土拌和物经运输至成形完成时间，h； n混凝土转运次数； Ta运输时环境气温度， ； a温度损失系数，h1； 当用混凝土搅拌运输车时， a=0.25; 当用开敞式大型自卸汽车时， a=0.20; 当用开敞式小型自卸汽车时， a=0.30; 当用封闭式自卸汽车时， a=0.10; 当用手推车时， a=0.50; 为了减少温度损失，应尽可能缩短运输距离，减少转运次数，选择气温高的时间浇筑，对运输工具采

7、取保温措施。,9,混凝土入仑后，模板和钢筋会吸收一部分热量，混凝土的温度成形完成时的温度按下列公式计算：,式中：T3考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成形完成时的温度， ； cc、cf、cs混凝土、模板材料、钢筋的比热容。Kj/(kg.k); mc每立方米混凝土的重量，kg； mf、ms与每立方米混凝土接触的模板，钢筋的重量， kg； Tf、Ts模板、钢筋的温度，未预热者可采用当时环境温度， ； 混凝土浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，运输和浇筑混凝土用的容器具有保温措施。混凝土在运输、浇筑过程中的温度应与前面热工计算的要求相符合。若不符合时，应进行调整。规范规定：当采用加热养护时，混凝土养

8、护前的温度不得低于2 。 冬季施工时，不得在强冻胀性地基上浇筑混凝土。在弱冻胀性地基上浇筑混凝土时，应采用保温措施，保障基土不遭冻。在非冻胀性地基上浇筑混凝土，应保证混凝土在受冻前达到临界强度。,10,对于加热养护的现浇混凝土结构，应注意温度应力的危害。当停止加热养护后，结构处于降温阶段，混凝土体积收缩，而由于一些外界条件或结构自身的约束，混凝土不能自由收缩，而处于受拉状态，当温度应力超过一定程度，就会导致混凝土结构开裂，甚至产生贯穿性裂缝。规范规定： 加热养护时应合理安排混凝土的浇筑程序和施工缝位置，以免产生较大的温度应力；当加热养护温度超过40，应征得设计单位同意，并采取一些防范措施，如梁

9、支座可处理成活动支座，充许伸缩，或设置后浇带、分段浇筑与加热等措施。 分层浇筑大体积的混凝土时，为防止上层混凝土的热量被下层混凝土过多吸收，则分层浇筑的时间间隔不宜过长。规范规定：要求已浇筑层的混凝土温度，在上一层混凝土覆盖前，不得低于按热工计算的温度，且不得低于2 。 装配式结构冬季施工中，对接头的处理也有严格规定。承受内力的接头在浇筑混凝土或砂浆时，宜先将结合处的表面加热到正温；浇筑后接头混凝土或砂浆不超过45的条件下，应养护至设计的要求强度；当无设计要求时，其强度不得低于设计的混凝土强度标准值的75%。 4、浇筑： 清除模板、钢筋上的冰雪、污垢；不得在强冻胀性的地基上浇筑； 大体积混凝土

10、浇上层时，下层温度2； 混凝土结构加热养护时，若40应征得设计同意（防止较大温度应力）； 装配式结构接头应先预热，再浇筑，在45条件下养护至75%设计强度。,11,五、养护及质量检查： 、蓄热法：水与骨料加热水化热保温覆盖 适用于：室外最低温度15时的地下工程；表面系数5的结构和地面以下工程混凝土的冬季养护。 表面系数是指冷却面积与全部体积的比值： =AC/VC 式中 表面系数； AC结构散热表面积，； VC结构总体积，m3； 原理：混凝土在冻结前达到受冻临界强度：混凝土在养护过程中，混凝土向外散热，温度逐渐降低，但其强度始终处于增长阶段。当温度降到冻结温度，混凝土强度可视为停止增长时，混凝土

11、刚好达到临界强度，也就是混凝土在达到0前得到的热量等于所散失的热量。,12,蓄热养护过程中温度计处公式如下： 混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的温度：,混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均温度,式中参数计算公式：,13,式中 T混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的温度，； Tm混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均温度，；,t混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的时间，h；,Tm.a混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均气温，；,c混凝土质量的密度，kg/m3;,Mce每立方米混凝土水泥用量，kg/m3;,Qce水泥累积最终放热量，kj/kg;,ce水泥水化热速度系数，m-1;,M结构表面系数， m-1;,K

12、围护层的总体热系数， kj/(.h.K);,e自然对数之底，可取值2.72;,14,.平均匀气温Tm.a的取法可采用蓄热养护开始至t时刻气象预报的平均匀气温，若遇大风雪及寒潮降临，可按每时或每日平均匀气温计算。 .围护层总体热系数可按下式计算：,式中 di第i围护层的厚度，m； ki第i围护层的导热系数，W/m.K； 水泥累积最终放热量可查表5-31； 水泥水化速度系数取值查表5-31； 透风系数取值可查表5-32。 若施工中需要计算混凝土蓄热养护冷却至0时间，可根椐上面公式采用逐次逼近的方法进行计算，如果实际采用的蓄热养护条件满足/Tm,a1.5，且KM50时，也可以用下式直接计算：,15,

13、式中 t0混凝土蓄热养护冷却至0时间，h； 混凝土蓄热养护开始至0时间t0，混凝土内的平均温度，可根椐公式取t=t0进行计算。 若根椐工程式实际情况和当在气温条件，把一些其它的有效方法与蓄热法相结合起来使用，可扩大其使用范围，节约成本的同时又方便施工。 在混凝土中掺用早强外加剂，让混凝土尽早达到临界强度； 或加热混凝土的原材料，提高混凝土入模温度，可延缓冷却时间，又可提高混凝土硬化速度；或采用高效保温材料，如聚苯乙烯泡沫和岩棉；或采用快硬早强水泥，以提高混凝土的早期强度等措施都可应用于蓄热法施工中，以增强其养护效果。 2、加热养护 当蓄热养护达不到要求时，可采用加热养护等其它养护方法。如蒸汽加

14、热、电热法等。,16,、蒸汽养护法：,耗能多，费用高；混凝土强度增长快；严格控制升降温速度。 1）蒸气养护：汽套法、毛管法、内部通汽法。 要求：普硅水泥85，矿渣水泥8595；低压（0.07MPa）饱和蒸汽。 2）内部通气法：首先要在混凝土内部留设孔道，方法同预应力混凝土，再用短管连接蒸汽管道，然后通蒸汽进行养护。 蒸汽养护分为四个阶段进行。 静停阶段 混凝土浇筑完毕后在室温下放置一段时间再升温。一般要26小时，干硬性混凝土只要1小时。主要为了使混凝土具有一定抵抗升温阶段所产生的温度应力的能力。 升温阶段 混凝土从原始温度上升到养护阶段所设置的恒温阶段。要控制混凝土的升温（降温）速度，因为升温

15、过快会产生表面裂缝。规范规定：加热养护时的升、降温速度不得超过表5-33中的规定。大体积混凝土可根椐实际情况确定。,17,恒温阶段 此阶段强主增长最快。具体养护的温度与混凝土所用的水泥品种不同而不同。如用普通硅酸盐水泥，养护温度不宜超过80；采用矿渣硅酸盐水泥，养护温度可达到8595；一般恒度时间为58小时，且注意保持90%100%的相对规定。 降温阶段 也要控制好降温速度，其值不得超过表5-35中的规定。为防止由于温度骤降低而产生裂缝，出模的构件温度与室外温度相差不得大于40 ，当室外温度这负温时，不得大于20 。 养护时应均匀加热，以免产生温度应力。同时要排除大量的凝结水，因凝结水侵入不充

16、许浸水的基底，将对结构产生不利的影响，还需要防止冷凝水结冰。故对不应受水浸的基土不应采用蒸汽养护，对于掺有引气型外加剂的混凝土，也不应采用蒸汽养护。 采用蒸汽加热的具体方法：暖棚法、加热模板等。 在建筑物四周搭暖棚，里面生火炉或通蒸汽进行采暖，使混凝土在正温下施工，达到临界强度，此法费用较高，适用于面积不大，较集中的工程 （见下页图）,18,在基坑上搭棚,19,在棚内施工,20,加热模板法：主要用于大模板工程，是用钢管做大模板的横竖龙骨，并将钢管连成贯通的回路，在钢管通以蒸汽，可使模板加热，模板再与混凝土进行热交换，从而达到加热养护的目的。为了减少热量的损失，还应在模板背面设置保温层，当然混凝

17、土和外界温差大于20，拆模后混凝土表面，应采取使其冷却的临时性覆盖措施。蒸汽加热模板具有耗用蒸汽少、热能利用率高，对混凝土加热均匀等优点，所以被广泛应用。 电热法利用低压电流通过混凝土产生的热量，加热养护混凝土，简单方便，但用电量大。 1）电极法：将电极放入混凝土内，通低压电流，使混凝土加热养护。 2）表面电热法：用钢筋或白铁皮做电极，固定在模板内侧，加热养护，也可用电热毯。 3）电磁感应加热法：在结构模板表面缠上连续的感应线圈，通电后加热养护。 电热法具有施工方便、设备简单、能耗小、适应范围广等优点，但用电量大，成本高，不太经济，所以只是在其他养护方法不能满足的前提下采用。 3、外加剂的应用

18、,21,防冻剂和早强剂： 掺入抗冻、早强、催化、减水剂等单一或复合外加剂 原理：混凝土在负温下不冻结，继续硬化。 适用于：室外最低温度15，初冬、早春。 注意：严格限制氯化物外加剂掺量。 优点：施工简单、节约能源，降低费用，是一种很有前途的冬期施工方法。 不能掺氯盐的结构 1）高温、高湿环境； 2）环境温度60度以上的结构； 3）水位升降部位； 4）露天常受水淋； 5）有镀锌钢材或与铝铁相接触的结构； 6）与酸、碱、盐相接触的结构； 7）使用冷拉或冷拔钢丝的结构； 8）电解车间和直接靠近电源； 9）薄壁、中级或重级吊车梁； 10）预应力混凝土结构。 用外加剂法施工时，要设专人配置外加剂。搅拌时

19、间要比平时延长，搅拌、运输、浇筑、振捣、覆盖保温要连续进行，防止热量损失。,22,减水剂 混凝土中掺入减水剂，在混凝土和易不变的情况下，可大量减水施工用水，因而混凝土孔隙中游离子减少，混凝土冻结时承受的破坏力也明显减少。同时施工用水减少，提高混凝土中的防冻剂和早强剂的溶度，从而提高混凝土的抗冻能力。 常用的有木质素磺酸钙减水剂，用量为水泥用量的0.2%0.3%，可减少10%15%，提高强度10%20%。此类减水剂价格较便宜，但减水效果不如高效减水剂。高效减水剂如NNO用量为水泥用量的0.5%0.8%，减水10%25%，提高强度20%25%，增加坍落度23倍。用于冬季施工，作用显著，但价格较高。

20、 加气剂 在混凝土中掺入加气剂，能在混凝土中产生大量微小的封闭气泡。混凝土受冻时，部分水被冻的膨胀压力挤入气泡中，从而缓解了冰的膨胀压力和破坏性，而防止混凝土遭到破坏。常用加气剂为松香热聚物，其用量为水泥用量的0.005%0.015%，使用时需要加气剂配成溶剂使用，其配合比为：加气剂：氢氧化钠：热水5:1:150。热水温度控制在7080范围内。松香热聚物加气剂是用松香、石炭酸、硫酸、氯氧化钠等按一定比例配制而成。,23,六、混凝土拆模和成熟度,1、混凝土的拆模：在混凝土达到规定强度后，或冷却到5度时，方可拆模，拆模后内外温差不大于20度，如发发现有冻害现象，要暂停拆模。 2、混凝土的成熟度：

21、1）概念：成熟度即混凝土在养护期间的养护温度和时间的乘积。混凝土强度的增长与成熟度之间有一定的规律。 2）适用范围：用于不掺外加剂在50度以下养护的混凝土，或掺有外加剂在30度以下，或掺有防冻剂在负温下养护的混凝土，来估算混凝土强度标准60%以内的强度值。因为在冬季结构混凝土和同条件试块，内部散热不同，所以强度增长不一样，难以用试块强度来估算结构强度，可用成熟度估算。,24,七、混凝土质量控制及检查,1、混凝土的温度测量： 1）室外和环境温度，每昼夜不少于4次； 2）搅拌机棚温度、材 冬期施工的特点、原则和施工准备 1）质量事故多、持续低温、温差大、强风降雪、反复冰冻。 2）事故发现滞后、不易

22、察觉，解冻后才暴露，很难处理。 3）计划、准备时间性强，时间紧促。 料温度。混凝土出机、浇筑、入模温度，每工作班不少于4次。还需侧每天室外的最高、最低温度。 ）混凝土养护期间的温度应定期、定点测量：从入模到达到临界强度前，蓄热法每6小时测一次；冷混凝土每2小时测一次；加热法每12小时测一次。应留测温孔并进行编号。 2、混凝土质量检查 1）按规定留置试块，并检查养护条件；同条件试块要增加二组，分别检验受冻前和正常养护28天的强度。 2）浇筑后要检查表面是否受冻、粘连、收缩，边角有无脱落，施工缝有无受冻。 3）用成熟度检查混凝土强度时，要检查测温记录与计算是否相符。 4）用电加热养护时，应检查二次电压和电流强度，每班不少于2次。,