摘要：與工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工相比，除防止早期混凝土被凍外，大體積混凝土的冬期施工還存在著控制溫差、防止裂縫的問題，在設(shè)計(jì)和施工中，必須善解決這個(gè)矛盾，兼顧防凍與防裂兩方面的要求。提出了大體積混凝土的冬期施工的原則和技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：大體積混凝土;冬期施工;措施
隨著城市建設(shè)與大型工礦企業(yè)的發(fā)展，高層、超高層、特殊功能的構(gòu)筑物及大型設(shè)備基礎(chǔ)等都采用體積龐大的混凝土結(jié)構(gòu)。大體積混凝土已大量用于工業(yè)與民用建筑中。
工業(yè)與民用建筑中，混凝土、鋼筋混凝土是建筑結(jié)構(gòu)中的主要組成材料與工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工相比，除防止早期混凝土被凍外，大體積混凝土的冬期施工還存在著控制溫差、防止裂縫的問題，在設(shè)計(jì)和施工中，必須善解決這個(gè)矛盾，兼顧防凍與防裂兩方面的要求。混凝土冬期施工，尤其是在嚴(yán)寒地區(qū)，無論采用何種施工方法，為了防止早期混凝土被凍，一般都要求混凝土具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于氣候寒冷，基礎(chǔ)溫差和內(nèi)外溫差必然加大，往往超過允許溫差，不能滿足防止混凝土裂縫的要求。因此，大體積混凝土冬期施工中防凍與防裂的矛盾，集中在混凝土澆筑溫度的選擇上。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，如果單純從防止混凝土早期被凍出發(fā)，選擇過高的澆筑溫度，往往會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂，造成混凝土施工出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以要選擇合理的澆筑溫度。
1 大體積混凝土冬季施工的原則
連續(xù)5天日平均氣溫在5℃以下，即進(jìn)入混凝土的冬期施工階段。大體積混凝土冬期施工應(yīng)兼顧防凍與防裂兩方面的要求，因此應(yīng)遵循以下三條基本原則:
(1)砂、石等原材料中不能含有凍塊，混凝土拌和物也應(yīng)該具有一定的溫度，以保證在運(yùn)輸和澆筑過程中不致凍結(jié)。
(2)混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度之前不能受凍，以免混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，最終強(qiáng)度受到損失。
(3)混凝土的內(nèi)外溫差和最高溫度均不能超過規(guī)定數(shù)值，以免發(fā)生裂縫，破壞結(jié)構(gòu)的整體。
上述三條原則中，第1, 2條是為了防凍，第3條是為了防裂。
2 大體積混凝土冬期施工的技術(shù)措施
2.1 混凝土出機(jī)溫度與澆筑溫度的選擇
混凝土的澆筑溫度系指經(jīng)過平倉(cāng)震搗，將要蓋上第二層混凝土拌和物之前的溫度。為了防止早期混凝土受凍，澆筑溫度當(dāng)然越高越好，規(guī)范規(guī)定入模溫度不低于5℃，沒有上限控制。但大體積混凝土，除了防凍外，還有防裂要求，由于體積大，澆筑以后，雖然表面溫度很低。內(nèi)部溫度卻因水化熱而急劇上升。為了減小內(nèi)外溫差和基礎(chǔ)溫差，澆筑溫度越低越有利，一般說最好不超過10℃。因此，大體積混凝土施工的澆筑溫度一般以5-10℃為宜。如果氣溫很低，在達(dá)到臨界強(qiáng)度以前，表面混凝土有遭受凍害的可能，應(yīng)加強(qiáng)保溫措施，不可單純?yōu)榱朔纼龆S意提高澆筑溫度，以致引起裂縫。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和保溫方法，由澆筑溫度，加上運(yùn)輸及澆筑過程中的熱量損失，就可得到混凝土的出機(jī)溫度。規(guī)范規(guī)定不低于10℃，一般控制在10-15℃為宜。
2.2 基礎(chǔ)及冷壁的預(yù)熱
在澆筑混凝土以前，對(duì)基礎(chǔ)、預(yù)埋鐵件及與新混凝土接觸的冷壁(老混凝土、預(yù)制混凝土模板等)，應(yīng)用蒸汽清除所有的冰、雪、霜凍，并使其表面溫度上升。如果基巖及冷壁的內(nèi)部溫度較低，還需要提前進(jìn)行預(yù)熱。如果不進(jìn)行預(yù)熱，澆筑混凝土以后，接觸面附近的新混凝土溫度將很快降至零度以下。預(yù)熱所需溫度、深度和持續(xù)時(shí)間，由溫度計(jì)算決定。計(jì)算原則應(yīng)使接觸面附近的新混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度之前不被凍結(jié)。一般來說，應(yīng)使基巖深度10cm內(nèi)溫度在5℃以上。
2.3 原材料加熱
當(dāng)氣溫不低于-1℃時(shí)，一般只須將拌和水加熱，以滿足出機(jī)溫度的要求。水溫不能超過600C，以免水泥發(fā)生假凝。當(dāng)氣溫低于-1℃時(shí)，須將水與細(xì)骨料加熱，同時(shí)加熱粗骨料使其中的冰雪融化。加熱砂石料時(shí)應(yīng)避免過熱和過分干燥，最高溫度不宜超過75 C。
水的加熱可用鍋爐、電熱或蒸汽，砂料加熱可用封閉的蛇形管，石料加熱使用蒸汽最方便。
2.4 運(yùn)輸中的保溫
運(yùn)輸中的熱量損失與運(yùn)輸工具有關(guān)。如使用大型運(yùn)輸罐，熱損失一般不大。如使用自卸卡車，可用廢氣加熱車底，車皮外面應(yīng)加保溫層并在車身上面加以覆蓋，如使用皮帶輸送機(jī)，最好搭蓋帳篷，完全封閉，否則熱量損失很大。此外，運(yùn)輸中應(yīng)盡量減少倒轉(zhuǎn)次數(shù)。
2.5 澆筑過程中減少熱量損失
混凝土是分層澆筑的，每層厚度20-50cm，由于厚度薄，散熱面積大，澆筑過程中的熱量損失是很大的。減少熱量損失的辦法:加快澆筑速度，縮短澆筑時(shí)間;用保溫被或聚乙烯泡沫塑料板覆蓋保溫。當(dāng)氣溫低于-5℃時(shí)，即停止?jié)仓?。在更低的氣溫下澆筑混凝土，一般以采用暖棚法為宜?br />
2.6 控制裂縫的措施
(1)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和分縫分塊。
結(jié)構(gòu)形式對(duì)溫度應(yīng)力和裂縫的出現(xiàn)具有重要影響。澆筑塊尺寸對(duì)溫度應(yīng)力影響也非常大，澆筑塊越大，溫度應(yīng)力
也越大，越容易產(chǎn)生裂縫，因此合理的分縫分塊防止裂縫有重要意義。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，當(dāng)澆筑塊平面尺寸控制在15mX 15m左右時(shí)，溫度應(yīng)力比較小。
(2)合理選擇混凝土原材料，優(yōu)化混凝土配合比。
合理選擇混凝土原材料，優(yōu)化混凝土配合比的目的是使混凝土具有較大的抗裂能力，具體說就是要求混凝土的絕熱溫升較小，抗拉強(qiáng)度較大，極限拉伸變形能力較大，熱強(qiáng)比較小，線膨脹系數(shù)較小，自生體積微膨脹。
選擇水泥:混凝土主要考慮低熱和高強(qiáng)，一般采用礦渣水泥。
摻用混合材料:摻用混合材的目的是降低混凝土的絕熱溫升，提高混凝土抗裂能力?；旌喜陌ǖV渣、粉煤灰等。目前粉煤灰采用較多，前面對(duì)摻粉煤灰己經(jīng)進(jìn)行了論述。
摻用外加劑:外加劑有減水劑、引氣劑、緩凝劑，早強(qiáng)劑等多種類型。前面對(duì)摻UEA已經(jīng)進(jìn)行了論述。
優(yōu)化混凝土配合比:在保證混凝土強(qiáng)度及流動(dòng)度條件下，盡量節(jié)省水泥，降低混凝土絕熱溫升。
(3)嚴(yán)格控制混凝土溫度，減小基礎(chǔ)溫差，內(nèi)外溫差及表面溫度驟降。
嚴(yán)格控制混凝土溫度是防止裂縫的最重要措施:
①降低混凝土出機(jī)溫度，可采用預(yù)冷骨料，冷水拌和，加冰拌和等方法。
②加快澆筑速度，減少暴露時(shí)間。
③采用臺(tái)階式澆筑法，把混凝土澆筑方式從全平面澆筑改為臺(tái)階澆筑，這樣可縮短混凝土面層暴露時(shí)間。
④在混凝土表面覆蓋保溫材料，以減少內(nèi)外溫差，降低混凝土表面溫度梯度。
⑤冬季盡量在暖棚內(nèi)澆筑。
(4)重視施工前準(zhǔn)備工作，將人員、設(shè)備、器材、制度等質(zhì)量保證體系建全，準(zhǔn)備充分。
(5)加強(qiáng)施工管理。
2.7 保溫養(yǎng)護(hù)
保溫方法大致有以下三類:
(1)表面保溫法。側(cè)面用保溫模板、保溫被、聚苯乙烯泡沫塑料板等，頂面用聚乙烯泡沫塑料板、保溫被、砂、鋸末等保溫，將混凝土澆筑時(shí)所包含的熱量(決定于澆筑溫度)及水化熱保存起來，維持所需溫度。保溫層厚度應(yīng)通過計(jì)算確定。
(2)主動(dòng)加熱法。在模板內(nèi)側(cè)以蒸汽或電熱線加熱，或在表層混凝土內(nèi)插入電極，利用混凝土的電阻，以低壓(50-100V)加熱。
(3)暖棚法。在混凝土塊外面搭蓋暖棚，在棚內(nèi)利用電熱風(fēng)機(jī)、蒸汽熱風(fēng)機(jī)或火爐加熱，創(chuàng)造人工氣候。
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