1、浅谈混凝土低温施工 摘要：本文简述了在低温寒冷季节施工对混凝土早期性能的影响和施工过程中得温度控制措施，对在低温条件下施工具有借鉴作用。 关键词：低温 混凝土性能控制 Abstract: The article introduced in the low temperature cold season early concrete construction on performance and construction process temperature control measures, and at low temperature construction the use for re
2、fere, control 中图分类号： TQ639.2 文献标识 码： A 文章编号： 我国许多地方有较长的寒冷季节，由于受工期制约，许多工程的混凝土冬期施工是不可避免的。新浇筑的混凝土如果遭冻，其各项物理力学性能全面下降，如抗压强度约损失 50%，抗渗等级降低为零，混凝土与钢筋的粘结力也有大幅度的降低等，因此遭受过冻害的混凝土不仅力学强度降低，而且耐久性能严重劣化 .国内外对混凝土冬期施工理论和方法的探索研究认为，混凝土受冻害损伤可以分为两种情况 :1)剥落脱皮是由于冻融引起的混凝土表面材料的损伤 ;2)内部损伤是表面没有可见效应而在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质 改变 (如动弹性
3、模量降低 )。至于新拌混凝土受冻害损伤后则会导致混凝土冻胀破坏。对于常年负温期为 130d 左右的地区，防治混凝土受冻害损伤在冬期施工中具有重大意义。当混凝土工程进入冬期施工时，只要采用适当的施工方法，避免新浇筑混凝土早期浸冻，使外露混凝土与冬期气温保持较小温差，也会取得象在天暖施工时的效果。 1 低温条件对混凝土性能的影响 1 低温条件对混凝土早期性能的影响经试验证明：混凝土浇筑时，如其温度越低，则其初凝时间与终凝时间均会延长，相比之下终凝时间延长的更为明显。低温条件下，混凝土坍落度一般不宜 超过 100mm，且尽量减少泌水并尽早凝结。混凝土材料设计时应考虑到尽量减少泌水，若施工过程中出现泌
4、水，则应在抹面之前将其清除。 2低温条件对混凝土强度的影响低温条件会降低水泥的水化速率，从而影响混凝土的强度发展。若新拌混凝土受到冻结且温度维持在 -10 左右时，则水泥的水化和强度发展都将停止。若混凝土在凝结之后而抗拉强度尚未达到能够抵抗结冰产生的膨胀力即遭受负温影响时，则由结冰引起的混凝土胀裂将导致不可恢复的不规则裂缝和强度损失。新拌混凝土在 24 小时龄期内若遭受冻害，其 28 天龄期的抗压强度会降低 50%左右，同 时会引起混凝土表面剥落和耐久性的降低。 3 低温条件对混凝土体积稳定性的影响对处于低温条件下的混凝土结构，其表面温度的降低速率比内部要明显的多，从而产生较大的温度梯度和由此
5、引起的温度应力，若混凝土的抗拉强度尚不足以抵抗该温度的应力，混凝土表面便会产生不规则的可见或不可见裂缝。这些裂缝绝大多数是不可恢复的，并且会在荷载作用下逐渐扩展，慢慢成为侵蚀性成分进入混凝土内部的通道，也正是这些裂缝的存在使得混凝土长期耐久性大大降低。 .4 低温条件对混凝土抗冻耐久性的影响混凝土的抗冻耐久性与经受第一次冻融循环时该混凝土的龄 期有关，但混凝土在早龄期的抗冻性与遭受多次冻融循环的成熟混凝土的抗冻性之间，不存在直线比例关系。而真正与混凝土抗冻耐久性有关的是混凝土的抗拉强度和孔隙饱水程度。混凝土在浇筑后的很短龄期内若遭受负温影响，则会由于尚未达到足够的抗拉强度且内部孔隙处于高度的饱
6、水状态，一次冻融循环造成的性能降低是不可恢复的。 在冬期混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化 作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。 混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。一方面， 如果当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；另一方面，当温度继续下降，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 )，当存在于混凝土中
7、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。 水变成冰后，体积约增大 9%，同时产生约 2.5MPa 的 冰胀应力，这个力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，这样就可以使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度。此外， 当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。 混凝土化冻后 (即处在正常温度下 )继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高 (如达到 R28 的 35
8、%)的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。对于安全预养期短，获得 初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。 由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称为临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为不低于设计标号的 30%，也不得低于 3.5MPa。 2 施工过程中的温度控制措施 虽然低温条件给混凝土浇筑带来了很多负面影响，但是在我国北方一些地区，每年处于低温条件的时间很长，为了能尽量延长混凝土结构施工时间，且尽量避免新浇筑混凝土遭受冰冻的影响，可采取一些预防保护措施。 蓄热法
9、 冬期混凝土施工如果温度是在 -10 左右的情况下，而且如果结构比较厚大的工程中， 最好是选择蓄热法进行施工。但是，在施工过程中，我们要重点做好以下几方面工作： 1.对原材料进行加热。在施工过程中，要适当对原材料 (水，砂，石 )进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以达到加快水泥水化放热的速度。当露天堆放的集料中含有结冰颗粒或冰块时，在拌合之前须将集料中的冰块融化，以免在搅拌和浇筑过程中出现集料成团现象。若单纯加热水不足以 提高混凝土温度，也可加热骨料，但骨料温度不宜超过 52 。如当气温低于 4 ，拌合水的温度已经加热到 60 时，集料温度应加热到 15 左右即可；
10、若粗集料干燥且无冰冻现象，拌合水温度已经加热到 60 时，只需将细集料加热到 40 左右即可；若集料中无结冰颗粒或冰块时，则可以不需加热集料，只加热拌合水就可使混凝土达到合适的拌合温度。虽然混凝土中集料和水泥的质量之和比拌合水质量大很多，但是水的比热容约是集料和水泥的五倍。在混凝土组分中，加热拌和水操作方便且温度易控制从而成为实际工程中应用最广泛的方法，加热后的水温不宜超过 60-80 ，拌合水温度过高容易造成水泥闪凝和水泥团聚等不良现象。若拌合水温度超过 80 ，在拌合时一定要避免水泥与热拌合水的直接接触，所以必须合理安排各组分的投料顺序，一般可先将热水和骨料混合搅拌后再投入水泥。拌合物各组
11、分的温度必须加以控制，以保证混凝土的温度利于水泥水化凝结而不产生过高的内部温度，否则会影响混凝土的强度发展。 2.加强保温。在施工过程中，要加强对混凝土的保温，以保证在温度降到 0 以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。在冬期混凝土施工中，蓄热 法施工要求工艺比较简单，容易操作，而且成本也比较低，是比较理想的冬季混凝土施工方法。 外部加热法 外部加热法主要是适用于气温 -10 以上，而构件并不厚大的工程。外部加热法是通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。在施工过程中，外部加热法主要有以下几种
12、： 1.火炉加热。如果是在比较小的工地，可以选择火炉加热。但是我们要注意，虽然火炉加热操作比较简单，但是往往不能很大程度提高温度，而且比较干燥，同时放出的二氧化碳会使新浇 混凝土表面碳化，这在一定程度上会对工程的质量造成影响。 2.蒸汽加热。 此种加热方法也是比较容易控制，并且加热的温度是比较均匀的，可以使每部位的温度基本保持均衡，使混凝土在湿热条件下硬化。但是此种方法也有缺点，成本比较高， 需专门的锅炉设备。且热量损失较大。 3.电加热。在施工过程中，可以将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，通过这样使电能转变为热能，以达到提高混凝土的温度。虽然这种方法操作起来也比较简单，但是在电能紧张
13、的情况下，很容易消耗电能，而且在施工操作过程中危险性比较大。除了 以上三种加热方面，还可以采用红外线加热法，以高温电力口热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。 无论采用哪种方法混凝土内外温差不应超过 25摄氏度，以免使构件由于温度应力产生裂缝。 3 掺入混凝土外加剂 掺加早强剂，在低温条件下掺入小剂量的早强剂可以加快混凝土的凝结及早期强度的发展。但是含氯的早强剂不得用于有潜在腐蚀危险的混凝土中，也不宜用于可能发生碱骨料反应的混凝土中，早强剂的使用并不能取代必要的养护和防冻措施。为了减少冻害，应配合比中的用水量降低至最低限度。办法是 :控 制坍落度，加入减水剂，优先选用高效减水剂 4
14、 有针对性的施工工艺 1 混凝土工程的冬期施工，要从施工期间的气温情况、工程特点和施工条件出发，在保证质量、加快进度、节约能源、降低成本的前提下，选择适宜的冬期施工措施。 2 冬期施工的混凝土，为了缩短养护时间，一般应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不宜低于 32.5Mpa，每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于 300kg，水灰比不应大于 0.6，并应加人早强剂。 3 为了防止钢筋锈蚀，在钢筋混凝土中，氯盐掺量不得超过水泥重量的1%(按无水状态计算 )。掺氯盐的混凝土必须振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。 4模板和保温层，应在混凝土冷却到 5 后方可拆除。当混凝土与外界温差大于 20 时，拆
15、模后的混凝土表面，应临时覆盖，使其缓慢冷却。未完全冷却的混凝土有较高的脆性，所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用。 5 整体浇筑的结构，混凝土的升温和降温，不得超过下表的规定。 混凝土的升温、降温速度 表面系数 升温速度 (/h) 降温速度 (/h) 6 15 10 6 10 5 注 : 表面系数系指结构冷却的表面积 (?O)与结构全部体积 (m3)的比值； 厚大体积的混凝土，应根据实际情况确定。 6 混凝土拌合物的出机温度不宜低于 10 ，入模温度不得低于 5 。 7 冬期浇筑的混凝土，由正温转入负温养护前，混凝土的抗压强度不应低于设计强度的 40%，对于 C15 以下的混凝土不得小于 5 MPa。 8 采用的保温材料 (草袋，麻袋 )，应保持干燥。 9 冬期施工期间，施工单位应与气象部门保持密切联系，随时掌握天气预报和寒潮、大风等情况，以便及时采取防护措施。 通过以上分析，采取下面的预防措施可以避免或减少低温条件下对新浇筑混凝土质量的影响： 精心制定混凝土施工工艺及配合比； 不能使用含有冰块的集料； 提高混凝土拌合物某些组分的温度； 根据混凝土结构，合理选用外加剂； 采取合理的养护、保温措施； 无法保证冰冻之前能否达到足够的强度时严禁浇筑混凝土 参考文献：低温对水泥混凝土质量的影响及控制措施作者：王艳辉
