混凝土冬季施工
浏览量:35 发布时间:2024.12.24随着冬季的来临,气温逐渐下降,混凝土施工面临着严峻的挑战。低温环境对混凝土的性能和质量有着显著影响,从混凝土的制备到浇筑、养护等各个环节都需要特殊的技术措施来保障工程质量。本文将详细阐述混凝土冬季施工的要点,包括混凝土生产方和施工方需要采取的措施,以及相关的技术依据,助力大家在冬季顺利完成混凝土施工,确保工程质量优良。
01冬季施工对混凝土的影响
▲低温下水泥水化反应受限:
在冬季低温环境下,混凝土的性能和质量会受到显著影响,其中水泥水化反应受限是关键问题。当气温处于 0℃ - 5℃这个区间时,水的活性开始降低,这一变化对水泥水化反应产生了极大的阻碍。水泥水化反应是混凝土强度形成的核心过程,正常情况下,水泥颗粒与水相互作用,生成一系列具有胶凝性质的水化产物,这些产物相互交织,赋予混凝土强度。然而在低温条件下,水活性的降低使得水分子与水泥颗粒的碰撞和反应频率大幅减少,导致水化反应变得极为缓慢,混凝土强度的发展自然也就无法达到预期要求。
当温度进一步降低至 0℃以下时,情况愈发严峻。此时,混凝土内部大部分水分会冻结成冰。水结冰这一物理变化所引发的体积膨胀现象,对混凝土内部结构造成严重破坏。因为混凝土在凝结硬化初期,其内部结构尚未形成足够的强度来抵抗这种膨胀应力,于是便产生了裂缝等损伤。这些裂缝不仅会削弱混凝土的整体强度,还会成为后续问题的 “导火索”。更为关键的是,水变成冰后,可参与水泥水化反应的液态水严重不足,这就像是切断了混凝土强度增长的 “生命线”,使得混凝土强度增长极其缓慢,甚至完全停止。由此可见,在混凝土凝结硬化初期,保温措施的重要性不言而喻,它就像是为混凝土穿上了一层 “保护衣”,避免其受到低温的侵害。
▲我国冬期施工标准:
我国建筑行业有着明确且科学的施工标准来指导冬季施工。《建筑工程冬期施工规程》JGJ104 - 2011 作为权威性的行业标准,为冬期施工划定了清晰的界限。其中规定,当室外日平均气温连续 5 天低于 5℃时,便意味着建筑工程进入了冬期施工阶段。在这一特殊时期,混凝土作为建筑结构的关键材料,其质量保障成为重中之重。为了确保混凝土在低温环境下仍能保持良好的性能和质量,必须采取一系列有效且针对性的措施,这些措施涉及混凝土生产、运输、浇筑和养护等各个环节,从源头上规避低温可能带来的质量风险,为建筑工程的质量和安全筑牢根基。
02混凝土生产方的冬季施工措施
1. 掺用外加剂:
当室外日平均气温连续 5 天低于 5℃这一冬期施工标志性条件出现时,混凝土生产过程中便需要合理掺用外加剂,防冻剂或早强剂。
防冻剂它通过特殊的化学作用有效降低混凝土的冰点。在低温环境下,原本可能结冰的水能够保持液态。水泥颗粒就能够继续与水发生反应,保证混凝土在寒冷的环境中仍能维持一定的强度发展进程。早强剂能够加快水泥的水化反应速度,促使混凝土在较短时间内获得更高的早期强度。两者协同作用,极大地减少了因低温而可能引发的诸如强度不足、结构疏松等质量问题。
2. 确保混凝土入模温度:
为了保证混凝土的入模温度不低于 5℃(对于大体积混凝土,这一标准为不低于 3℃),需采取了一系列措施。
◆合理安排运输车辆:在浇筑阶段准地安排运输车辆的调度。混凝土从搅拌机出料后,每一分钟都至关重要,因为热量会随着时间迅速散失。通过合理规划路线、优化运输流程,确保混凝土能够以最快的速度运往施工现场进行浇筑。尽量缩短运输和停置时间,最大限度地减少在运输过程中的热量损失,为混凝土入模时保留足够的热量。
◆加热水:当室外平均气温降低至 0℃以下后,加热水这一措施成为保障入模温度的关键环节。采用蒸汽加热水的方法,将水温提升至>50℃。当热水与其他原材料混合搅拌后,能够为整个混凝土拌合物提供充足的热量,确保混凝土在进入模板时,温度达到合适的范围。
3. 水泥选用及用量:
在冬季施工中,水泥的选用和用量有着严格的要求。我们优先选择硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,这两种类型的水泥,其矿物成分中硅酸三钙和硅酸二钙的含量相对较高,这使得它们在早期就具有较高的水化速度。与其他类型的水泥相比,它们能够更快地生成大量的水化产物,能够在较短时间内赋予混凝土足够的强度,更好地适应冬季施工的特殊要求。
同时,规定混凝土水泥用量≥300kg/m³,这是保障混凝土在低温下质量的重要参数。足够的水泥用量意味着在低温环境下,有充足的 “原料” 参与水化反应。更多的水泥参与反应,就会生成更多的水化产物,这些产物能够有效地填充混凝土内部的孔隙,使混凝土结构更加密实。能够有效提高混凝土的强度和抗冻性能。此外,对水胶比也有着严格控制,不大于 0.6。自由水在低温下容易结冰,而减少自由水就相当于降低了混凝土在低温下因水分冻结而产生质量问题的风险,进一步保障了混凝土在冬季施工中的质量。
4. 减少用水量,降低混凝土坍落度:
混凝土在低温环境下的冻结,其根源在于其中的水分冻结。因此,减少混凝土用水量以及适当降低混凝土坍落度成为冬季施工中保障混凝土质量的关键策略。
在混凝土中,水分的存在形式和含量对其性能有着至关重要的影响。当用水量减少时,混凝土内部可冻结的水分相应减少,同时,适当降低混凝土坍落度也有着重要意义。较低的坍落度意味着混凝土在浇筑面上出现水分积聚的可能性大大降低。在低温环境下,这些积聚的水分极易结冰,一旦结冰,就会对混凝土的表面质量和内部结构造成严重破坏,如导致表面裂缝、内部孔隙增大等问题。通过这种方式调整混凝土的性能,能够使混凝土在寒冷的冬季环境中更加稳定,有效减少因水分冻结而引发的各种质量问题,确保混凝土结构的完整性和耐久性。
5. 骨料要求:
骨料作为混凝土的重要组成部分,其质量在冬季施工中必须严格把控。我们明确规定,不使用含有冰、雪和冻块的骨料。这是因为这些冰、雪和冻块在混凝土搅拌过程中会带来诸多潜在问题。
当含有冰、雪和冻块的骨料进入搅拌机后,即使在搅拌过程中,冰块也可能无法完全融化。一方面,冰块融化后会增加混凝土的用水量,这会改变混凝土原有的配合比。而配合比的改变可能会导致混凝土强度降低、耐久性变差等一系列质量问题。另一方面,冰块融化产生的水在混凝土内部重新冻结,会对混凝土的内部结构造成严重破坏。这种破坏表现为在混凝土内部产生空隙,这些空隙会削弱混凝土的强度,使其更容易受到外界因素的侵蚀,严重影响混凝土的质量和使用寿命。
6. 延长搅拌时间:
在冬季施工中,为了确保混凝土拌合物的匀质性,我们采取了延长搅拌时间的措施。对于掺防冻剂拌制的混凝土,其搅拌时间比常温下要延长 10s 后出机。在混凝土搅拌过程中,外加剂需要均匀地分散在整个拌合物中,才能充分发挥其作用。然而,在低温环境下,外加剂的分散难度会有所增加。适当延长搅拌时间使其能够更均匀地分布在混凝土中。每一个局部都能获得相同的抗冻、早强等性能保障,从而提高混凝土的整体质量。
03施工方的混凝土冬季施工措施
1、混凝土进场验收:
(1)专业质检人员验收:当混凝土运输至施工现场的那一刻,施工单位专业的质检人员对每一批次到达的混凝土进行严格细致的检查,并签字确认。
(2)核对信息:在验收过程中,核对运输单上的信息。运输单上所标明的委托单位、工程部位、强度等级以及坍落度等信息,施工人员需要仔细核对这些信息是否完全相符。
(3)检查外观和性能:对混凝土外观和性能的检查,仔细观察混凝土的颜色是否有异常,还要检验混凝土的和易性是否满足施工要求,和易性包括流动性、粘聚性和保水性等多个方面。
2、混凝土施工:
(1)禁止混合使用和私自添加材料:在混凝土浇筑环节,有着严格的规定。严禁在同一施工部位将本公司的混凝土与其他公司的混凝土混合使用,同时也不允许在本公司生产的混凝土内私自添加任何材料。这是因为不同来源的混凝土,其原材料的种类、质量以及配合比都可能存在差异。混凝土混合使用可能会导致内部结构不均匀,强度发展不一致。而私自添加材料更是严重违反施工规范,因为这会改变混凝土原有的配合比。例如,私自加水会使水胶比增大,会严重影响混凝土的强度和耐久性。水胶比的改变会导致混凝土内部孔隙结构变化,降低其抗压强度和抗冻能力,从而使整个混凝土结构的质量大打折扣。
(2)及时浇筑和调整坍落度:混凝土到达施工现场后,必须及时进行浇筑,以最大程度地减少坍落度和温度的损失。理想情况下,应在混凝土出厂 1 小时内完成浇筑。这是因为随着时间的推移,混凝土的坍落度会逐渐降低,温度也会不断散失。如果浇筑时间过长,坍落度无法满足施工要求时,绝对禁止在混凝土内加水。因为加水会破坏混凝土原有的配合比,进而对其强度和耐久性产生严重影响。此时,可以使用随车携带的外加剂进行适当调整。不过,在添加外加剂后,需要确保搅拌均匀,混凝土搅拌车要以高速搅拌 5 分钟以上。只有这样,外加剂才能充分发挥作用,在不影响混凝土质量的前提下,一定程度上恢复坍落度,保证混凝土的施工性能。
(3)模板支护:模板之间的接缝必须严密,做到不漏浆。因为一旦漏浆,不仅会造成混凝土材料的浪费,还会导致混凝土表面出现蜂窝、麻面等质量缺陷,影响结构的外观和强度。同时,支护的模板要具备足够的强度和稳定性,能够有效地承受各种施工荷载,包括混凝土的自重、振捣过程中产生的振动荷载以及其他可能的附加荷载。在整个施工过程中,模板要保持不变形、不破坏、不倒塌,这样才能保证混凝土在凝固过程中形成准确的形状和尺寸,避免因模板问题引发混凝土裂缝等质量问题,确保结构的质量和安全。
(4)混凝土浇筑要点:
◆合理铺料方法:合理运用铺料方法是保证混凝土浇筑质量的重要环节。在浇筑过程中,为了避免出现冷缝,施工人员需要精心安排铺料顺序和时间。冷缝严重降低混凝土的整体性和强度,对结构安全构成威胁。必须确保在下层混凝土初凝前浇筑第二层混凝土,这需要施工人员根据混凝土的初凝时间、浇筑速度以及工程量等因素,科学合理地规划铺料方法,使每一层混凝土之间能够紧密结合,形成一个坚固的整体。
◆控制铺料厚度:混凝土浇筑时,对铺料厚度的控制要精确到毫米级别。当使用插入式振捣器振捣时,每层的厚度不得大于振捣器工作长度的 1.25 倍。这是因为如果铺料过厚,振捣器无法将混凝土振捣密实,容易在内部留下空隙。对于不同高度的柱,要采用不同的下料方式。当柱高小于 3 米时,可以从顶部直接下料,但当柱高超过 3 米时,就需要应用串筒或在构件侧面开口装斜溜槽分段浇筑。这种根据构件特点选择合适下料方式的做法,可以保证混凝土在下落过程中保持均匀,不产生离析现象,从而便于后续的振捣密实,有效避免出现蜂窝、麻面等质量问题,确保混凝土结构的内部质量。
◆保证振捣质量:振捣过程必须保证混凝土密实,同时要避免过振和漏振这两种极端情况。振捣的目的是通过振动使混凝土中的空气排出,让混凝土更加致密。当振捣适度时,混凝土内部的空气被有效排出,颗粒之间紧密排列,形成一个均匀密实的整体。然而,如果振捣过度,就会导致混凝土离析,粗骨料下沉、水泥浆上浮,破坏了混凝土原有的均匀结构,影响其强度和耐久性。相反,如果振捣不足,即漏振,混凝土内部就会存在大量空隙,这些空隙会降低混凝土的强度,使其无法承受设计荷载,容易出现裂缝和破坏,严重影响结构安全。因此,施工人员需要根据振捣器的类型、混凝土的坍落度等因素,准确把握振捣时间和振捣点的间距,确保振捣质量。
(5)压光抹面:在混凝土振捣过程中,如果振捣过度,混凝土表面可能会出现泌水或泌浆现象。抹面时,施工人员必须仔细地将混凝土表面的水分刮除,这些水分如果不及时处理,在混凝土凝固后会在表面形成孔隙,降低混凝土的耐久性。同时,要将表面的浮浆压入混凝土中,浮浆中含有较多的水泥成分,将其压入混凝土可以增加表面的密实度。在浇筑完成后,还应适时用木抹子搓毛两遍以上。这一操作可以使混凝土表面形成一层致密的水泥砂浆层,不仅可以让混凝土表面更加平整,还能有效减少表面裂缝的产生,提高混凝土的耐久性和美观度,使混凝土结构在外观和质量上都能达到较高水平。
(6)拆模要求:
◆避免冲击荷载和合理堆放:模板拆除时,绝对不能对楼层形成冲击荷载,冲击可能会导致混凝土表面出现裂缝、剥落等损伤,甚至影响结构的整体稳定性。拆除后的模板和支架要分散堆放,并及时清运。这样可以避免在施工现场造成混乱,防止模板和支架堆积对施工人员和其他设备造成安全隐患,同时也为后续施工腾出空间,保证施工的有序进行。
◆侧模拆除条件:侧模拆除时,混凝土的强度必须达到一定标准,即要能保证其表面及棱角不受损伤。这是根据混凝土早期强度发展规律和实际施工经验确定的。只有当混凝土具备足够的强度,才能在拆除侧模时保持表面和棱角的完整。这不仅关乎混凝土的外观质量,更重要的是,完整的表面和棱角可以保证混凝土在后续使用过程中更好地承受外界环境的作用,如风化、侵蚀等。
◆底模拆除的强度要求:对于底模拆除,根据不同的构件类型(如板、梁、拱、壳、悬臂构件等)和构件跨度,规定了不同的混凝土达到设计抗压强度的百分率要求。这是因为不同类型和跨度的构件在承受荷载时的受力情况不同,对混凝土强度的依赖程度也不同。例如,对于跨度≤2 米的板,达到设计抗压强度的 50%即可拆除底模;而对于悬臂构件,由于其受力特点,必须达到设计抗压强度的 100%才能拆除底模。这些规定是为了确保混凝土在拆除底模后能够安全地承受自身重量和后续施工荷载,保证结构在整个施工过程和使用过程中的安全可靠。
3、混凝土的养护:
(1)覆盖保温:混凝土浇筑完毕并完成压光抹面后,及时的覆盖保温措施是保障混凝土质量的关键。要迅速覆盖塑料薄膜,并采取相应的保温措施,而且在此过程中严禁在混凝土表面洒水。这是因为在冬季低温环境下,洒水可能会导致混凝土表面结冰,冰晶的形成会破坏混凝土内部正在发展的结构,严重影响混凝土的强度增长。保温措施的选择和实施需要依据热工计算来确定,要综合考虑环境温度、混凝土入模温度、构件尺寸等多种因素,确保混凝土在达到临界强度前一直处于适宜的温度环境中。只有这样,才能避免因低温冻结而阻碍混凝土强度的正常增长,使混凝土在养护期间能够健康“成长”,最终达到设计强度要求。
(2)限制人员和设备活动:在混凝土强度未达到 1.2MPa 以前,必须对施工现场进行严格管理,限制人员和设备的活动。这是因为在这个阶段,混凝土还处于相对脆弱的状态,强度较低。人员的踩踏或者安装模板及支架等设备活动可能会对混凝土表面造成破坏,比如留下脚印、产生裂缝等。这些看似微小的破坏,可能会在后续使用过程中逐渐扩大,影响混凝土的外观质量和结构性能。因此,要严格保护混凝土在早期强度发展阶段的完整性,为其强度增长创造良好的条件。
(3)大面积浇筑的养护措施:对于较大面积的混凝土浇筑,覆盖及保温措施的实施需要更加精细和有序。覆盖及保温措施应随着工作面的推进同步进行,这就要求施工人员在浇筑过程中合理安排施工顺序和养护工作。如果覆盖和保温不及时,已浇筑的混凝土可能会在新浇筑混凝土尚未完成保温措施之前受冻,导致整个大面积混凝土结构质量不均匀。这种质量不均匀可能会在后续使用过程中引发各种问题,如局部裂缝、强度差异等。因此,必须确保每一部分的混凝土都能得到及时有效的养护,保证整个大面积浇筑的混凝土质量稳定可靠。
04后期观察与问题处理
经常对混凝土结构进行观察,发现问题应及时与混凝土生产公司联系,双方协商处理。及时发现和处理问题可以避免质量问题进一步恶化,保障工程质量
技术依据:
本文涉及的技术措施依据以下标准:GB/T14902 - 2012《预拌混凝土》、GB50204 - 2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》、JGJ104 - 2011《建筑工程冬期施工规程》。这些标准为混凝土冬季施工提供了科学、规范的指导,确保施工过程符合质量要求。
总之,冬季混凝土施工需要混凝土生产方和施工方密切配合,严格按照相关技术措施和标准执行,从各个环节保障混凝土质量,才能在寒冬中顺利完成施工任务,创建优良工程。
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