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混凝土工程冬期施工最全技术

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2018-11-12 09:54:09  属于:行业动态
文章摘要: 什么是冬季施工?根据JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工规程》规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时,即进入冬期施工。混凝土结构工程应采取冬期施工措施,并应采取气温突然下降的防冻措施。

  什么是冬季施工?根据JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工规程》规定,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时,即进入冬期施工。混凝土结构工程应采取冬期施工措施,并应采取气温突然下降的防冻措施。
一、冬季混凝土工程施工的一般原理

        混凝土拌合物浇筑后之所以逐渐凝结和硬化,直至获得最终强度,是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外,主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时,水化作用加快,强度增长液较快;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)变成固相(冰)。这时参与水泥水化作用的水减少了。因此,水化作用减慢,强度增长相应较慢。温度继续下降,当存在于混凝土中的水完全变成冰,也就是完全液相变为固相时,水泥水化作用基本停止,此时强度就不在增长。水变成冰后,体积约增大9%,同时产生约2500 kg/平方厘米的膨胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土收到不同程度的破坏(即早起受冻破坏)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空隙,而降低混凝土的密实性及耐久性。

        由此可见,在冬季混凝土施工中,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,新浇筑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。

        混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)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%)的混凝土受冻后,后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短,获得初期强度比较低的混凝土受冻后,后期强度都有不用程度的随时。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,我国规定为不得低于设计强度等级的30%,也不得低于35千克每平方厘米。

混凝土冻害的危害:

  1. 降低混凝土强度

  2. 造成混凝土裂缝

  3. 混凝土中钢筋的锈蚀

  4. 降低混凝土耐久性能

施工前的准备工作

(1)混凝土浇筑前应清除模板和钢筋上的冰雪及垃圾,尤其是新老混凝土交接处(如梁柱交接处),但不得用水冲洗。

(2)浇筑前应准备好混凝土覆盖用保温材料,如塑料薄膜、彩条布、棉毡和草帘等,做好相应的防冻保温措施。并采取必要的挡风、封闭措施,以提高保温效果。

(3)不得在冻土层上进行混凝土浇筑,浇筑前,必须设法升温使冻土消融。混凝土接槎时,应预热旧槎,浇筑后加强保温,防止接槎受冻。

(4)如果混凝土的坍落度过小,不能满足施工要求时,可在混凝土公司技术人员的指导下,使用外加剂调整,严禁用加水的办法调整混凝土坍落度

混凝土浇筑

(1)为保证混凝土的浇筑质量,防止温度发生变化影响质量,混凝土运至施工单位浇筑地点后应尽快浇筑,宜在90min内卸料;采用翻斗车运输时,宜在60min内卸料。

(2)冬施期间泵车润管水不得放入模板内;润管用过的砂浆也不得放入模板内,更不准集中浇筑在构件结构内。

(3)在浇筑过程中,施工单位应随时观察混凝土拌合物的均匀性和稠度变化。当浇筑现场发现混凝土坍落度与要求发生变化时,应及时与混凝土公司联系,以便及时进行调整。进入浇筑现场的混凝土严禁随意加水,更应杜绝边加水边泵送浇筑的行为发生。

(4)当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时,先浇筑墙柱、混凝土沉实后,再浇筑梁和楼板。浇筑墙、柱等较高构件时,一次浇筑高度以混凝土不离析为准,一般每层不超过500mm,捣平后再浇筑上层,浇筑时更注意振捣到位,使混凝土充满试模,不在显著下沉,无明显气泡排出。

(5)分层浇注厚大的整体式结构混凝土时,已浇注层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃。采用加热养护时,养护前的温度不得低于2℃。

(6)混凝土的入模温度不得低于5℃,浇注后,对混凝土结构易冻部位,必须加强保温以防冻害。

适时合理的抹压

(1)冬期混凝土初凝时间一般为8~12小时,终凝为12~16小时。因此应适当把握好抹面时机,并在初凝前(用手轻按表面可留下指痕)进行二次抹面,可以减少表面裂缝。混凝土墙、柱等边模的拆模时间应适当延长,以避免表面发生脱皮等影响外观质量。

(2)混凝土初凝前用刮尺赶平,用木抹子第一次抹面,初凝后到终凝前用铁抹子碾压表面数遍,将表面不均匀、不规则裂缝闭合,最后用收光抹子第二次抹面,闭合收水裂缝,随后立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜,使混凝土内蒸发的游离水积在混凝土表面进行保温养护,在薄膜上再盖草帘子。

混凝土的养护

(1)混凝土经过相关施工工艺处理后,应及时覆盖塑料薄膜并加盖草帘、棉毡等保温养护,以保证混凝土初凝前不受冻。根据施工工程部位及气温情况,可参照以下方法进行覆盖:当气温在0℃~5℃时,盖一层棉毡或草帘和一层塑料薄膜;当气温在-5℃~0℃时,盖两层棉毡或草帘和一层塑料薄膜;当气温在-10℃~-5℃时,盖三层棉毡或草帘和一层塑料薄膜;当气温低于-10℃时,盖四层棉毡或草帘和一层塑料薄膜,低于-15℃时应采用加温和其他材料(如岩棉、苯板等)进行保温,其保温层厚度,材质应根据计算确定。

(2)养护初期,派专人负责测温并详细记录整个养护期的温度变化,每昼夜最少四次测量混凝土和环境温度以便发现问题及时采取措施补救。

(3)在模板外部保温时,除基础可随浇筑随保温外,其它结构须在设置保温材料后方可浇筑混凝土。钢模表面可先挂草帘、麻袋等保温材料并扎牢然后再浇筑混凝土。

(4)混凝土终凝后应立即进行覆盖保温养护,按国家标准要求养护时间不得少于14天,若早期养护不到位,其28天强度将受很大影响。

(5)拆模后的混凝土也应及时覆盖保温材料,以防混凝土表面温度骤降而产生裂缝。

模板牢固,适时加荷、拆模

(1)拆模时混凝土必须达到规定的拆模强度,过早拆模、承重会导致混凝土表面撕裂产生裂缝等质量问题。在混凝土未达到1.2MPa前,不准在幼龄混凝土上面踩踏、支模和加荷。不要过早在楼板上进行施工作业或堆放重物,以减少或避免结构产生收缩变形裂缝。

(2)混凝土拆模时要注意拆模式时间及顺序,特别对于梁、墙板等结构应适当延长拆模时间,拆模后应继续进行养护。

(3)模板和保温层,应在混凝土冷却到5℃后方可拆除。未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或动力荷载的作用。当混凝土与外界温差大于20℃时,拆模后的混凝土表面,应临时覆盖,使其缓慢冷却。

(4)根据同条件养护的试块强度决定拆模时间。

 

二、冬季混凝土施工方法

1、冬季混凝土施工方法选择

从上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,主要解决三个问题:

1)如何确定混凝土最短的养护龄期;

2)如何防止混凝土早期冻害

3)如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求

实际工程中,要根据施工时的气温情况,工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况),工期紧迫程度,水泥的品种及价格,早强剂、减水剂、抗冻剂的性能及价格,保温材料的性能及价格,热源的条件等,来选择合理的施工方法。一般来说,对于同一个工程,可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案,应当用最短的工期、最低的施工费用,来获得最优良的工程质量,也就是工期、费用、质量最佳化。目前基本上采用以下4中方法。

2、冬季混凝土施工方法种类

1)调整配合比方法

主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法:①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明,应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大,且在早期放出强度最高,一般3天抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥的7天强度,效果较明显。②尽量降低水灰比,稍增水泥用量,从而增加水化热量,缩短达到龄期强度的时间。③掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下,加入引气剂后生成的气泡,相应增加了水泥浆的体积,提高拌合物的流动性,改善其粘聚性及保水性,缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力,提高混凝土的抗冻性。④掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度。应用较普通的有硫酸钠(掺用水泥用量的2%)和MSF符合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。⑤选择颗粒硬度和缝隙少的集料,使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相同。

2)蓄热法

主要用于气温-10℃左右,结构比较厚大的工程。做法是: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,还储备相当的热量,以使水泥水化放热较快,并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。此法工艺简单,施工费用不多,但要注意内部保温,避免角部与外露表面受冻,且要延长养护临期。

3)抗冻外加剂

在-10℃以上的气温中,对混凝土拌合物掺加一种鞥呢降低水的冰点的化学剂,使混凝土在负温下仍处于液相状态,水化作用能继续进行,从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠符合抗冻剂。

4)外部加热法

主要用于气温-10℃以下,而构件并不厚大的工程。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正常硬化。

①火炉加热,一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质量。

②蒸汽加热。用蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制,加热温度均匀。但因其需要专门的锅炉设备,费用较高。且热损失较大,劳动条件亦不理想。

③电加热。将钢筋作为电极,或将电热器贴在混凝土表面,便电能为热能,以提高混凝土的温度。次方法简单方便,热损失较少,易控制,不足之处是电能消耗大。

④红外线加热,以高温电加热或气体红外线发生器,对混凝土进行密封辐射加热。

三、冬季混凝土施工技术措施

1、冬季施工混凝土组成材料的要求

骨料:骨料中不得有冰块、雪团和有机物,应清洁、级配良好、质地坚硬;

水:采用可饮用的自来水;

外加剂:选用防冻剂,防冻剂的作用机理是在规定的负温下显著降低混凝土的液相冰点,使混凝土在液态不结冰,保证水泥的水化作用,在一定的时间内获得预期的强度,防冻剂应通过技术鉴定,符合质量标准,并经实验室试验掌握其性能;

水泥:显著活性高、水化热大的普通硅酸盐水泥。

2、冬季混凝土搅拌及运输的要求

混凝土的搅拌:

混凝土搅拌选用加热水的方法,80℃以上的热水不得与水泥直接接触,先将热水与骨料拌合而后掺入水泥搅拌混凝土,以避免水泥假凝,混凝土搅拌的时间不得少于3分钟。另外,必要时对搅拌机周围进行防护并通暖保温。

混凝土的养护:

混凝土浇筑完成后马上用塑料布覆盖保持水份,同时在塑料布外侧覆盖保温被进行保温,保温被的覆盖应整齐、严密,使混凝土温度不至于下降过快,避免混凝土冻害的发生。适当延长混凝土养护的时间,以不少于15天为宜。

加做两组混凝土同条件试块放在现场环境中,以便随时得到同条件下混凝土的抗压强度。

3、冬季混凝土测温的要求

混凝土的测温工作:

在混凝土中埋设导线设专人进行测温,包括大气温度、混凝土的出罐、入模温度、混凝土内部温度,如有异常及时采取措施。

 

其他分项工程冬期施工方案:

一、土方工程冬期施工

1、地基土的保温防冻

⑴ 翻松表土耙平法

在预先确定冬季挖土的地面上,将表土翻松并耙平,翻松的土层中充满空气的孔隙可降低土层的导热性。翻松耙平的深度根据当地土层冻结深度确定,一般在入冬之前的秋季进行施工。

⑵ 覆盖保温材料法

对已开挖的基槽、基坑,保温材料铺设在基槽、基坑底部的表土上面,靠近基槽、基坑壁处,保温材料需加厚;对未开挖的基槽、基坑,保温材料铺设宽度为土层冻结深度的两倍与基槽、基坑的宽度之和。适用于面积较小的地面防冻或较小的基槽、基坑防冻。

⑶ 覆雪保温法

大面积的土方工程可在地面上设篱笆或雪堤,高度一般为0.51m;基槽、基坑土方工程可在基槽、基坑位置的地面上挖积雪沟,将雪填满,防止未挖掘的土层冻结。适用于降雪量较大的地区。

⑷ 暖棚保温法

青藏铁路在施工中采用的热棒技术:通过散热和吸取冷气,将冻土层温度始终控制在0℃以下,使冻土不发生融化,保证路基和路面结构稳定,不发生沉陷和变形,避免了地表开挖、铲除植被、路堤取土等人为工程活动对冻土生态环境的破坏。

2、冻土的开挖

⑴ 人工开挖

适用于面积较小的沟槽、基坑以及不适宜大型机械的地方,一般是一个人用尖镐刨或34人一组用铁楔子劈冻土。

⑵ 机械开挖

当冻土层厚度为0.4m以下时,可用挖掘机、松土机等土方机械开掘冻土层;如冻土层厚度超过0.41.2m时,可用打桩机破碎或重锤击碎冻土,然后用装载机或正、反铲装车运出。

⑶ 爆破法开挖

冻土层厚度小于2m时,应采用爆破法开挖冻土方。

3、冻土回填

⑴ 房屋内部不允许用冻土回填。

⑵ 回填地下管道的沟槽时,管顶上50cm厚范围内不得用冻土回填,50cm以下部分冻土体积不得超过总体积的15%。

⑶ 构筑物及有路面的道路,路基范围内管沟不得用冻土回填。

⑷ 为确保冬季回填的质量,必要时可用干砂土进行回填。

⑸ 在冻土上的地梁、桩基的承台,其下面有可能被冻土隆起,要回填炉渣、矿渣等松散材料。

⑹ 所有回填地方,均须排除积水,清除冰块等杂物。其每层填铺厚度一般不超过20cm,用夯锤或碾压机压实。

⑺ 回填土工作应连续进行,防止基土或已填土层受冻。

二、钢筋工程的冬期施工

1、钢筋的负温焊接

当环境温度低于-50时,钢筋焊接接头应优先选用闪光对焊,也可使用电渣压力焊和电弧焊。

⑴ 焊工须持有钢筋焊工上岗证,负温下施焊前须进行现场条件下的焊接性能试验,合格后方可施焊。

⑵ 负温下焊接时应调整焊接工艺参数,使焊缝和热影响区缓慢冷却。焊接时严格防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等缺陷,防止在接头处产生偏心受力状态。加强焊工的劳动保护,防止发生烧伤、触电及火灾等事故。

⑶ 风力超过四级时,应采取挡风措施。焊后未冷却的接头应避免碰到冰雪。

⑷ 当环境温度低于-200,不得进行施焊。

三、砖石砌筑工程的冬期施工

1 掺盐砂浆法

⑴ 掺盐砂浆法的适用范围

我国在砌体工程冬期施工中普遍采用掺盐砂浆法。

下列工程严禁采用掺盐砂浆法施工:对装饰有特殊要求的建筑物;使用湿度大于80%的建筑物;接近高压电路的建筑物;热工要求高的建筑物;配筋砌体;钢埋件无可靠防腐处理措施的砌体;处于地下水位变化范围内,以及在水下未设防水保护层的结构。

⑵ 掺盐砂浆法的施工工艺

① 材料的要求

● 砌体在砌筑前,应清除冰霜。

● 砂中不得含有冰块和直径大于10mm 的冻结块。

● 石灰膏等应防止受冻,如已冻结,应经融化后方可使用。

● 水泥应选用普通硅酸盐水泥。

● 拌制砂浆的水温不得超过800;砂的温度不得超过400

② 砂浆的要求

掺盐法应按不同的最低气温控制掺盐量;当氯盐掺量过少,水化反应极其缓慢,会降低早期强度。如氯盐掺量大于10%,砂浆的后期强度会显著降低,同时导致砌体析盐量过大,增大吸湿性,降低保温性能。

当日最低气温等于或低于-15 时,承重砌体的砂浆强度等级应提高一级;原材料的加热应优先加热水,满足不了温度时再进行砂的加热。砂浆拌制的投料顺序是:水和砂先拌,再投放水泥。砂浆应采用机械进行拌和,搅拌时间比常温季节增加一倍。拌和后的砂浆应注意保温。砂浆砌筑时温度应不低于5 。

⑶ 施工准备工作

砌体中配置的钢筋及预埋件,应预先做好防腐处理。钢筋可涂樟丹23 道或者涂沥青12 道,以防钢筋锈蚀。

烧结砖在负温度条件下,应尽量浇热盐水。当气温过低,浇水确有困难,则须适当增大砂浆的稠度。

⑷ 砌筑施工工艺

采用掺盐砂浆法砌筑砌体,砌体转角处和交接处应同时砌筑,对不能同时砌筑而又必须留置的临时间断处,应砌成斜槎;砌体表面不应铺设砂浆层,宜采用保温材料加以覆盖;继续施工前,应先用扫帚扫净砖表面,然后再施工。

冬期施工砂浆试块的留置,应增加不少于1 组与砌体同条件养护的试块,测试检验28d 强度。

2 冻结法

冻结法是不掺化学外加剂的普通水泥砂浆铺砌完毕后,允许砌体冻结的施工方法。

⑴ 冻结法的适用范围

冻结法允许砂浆砌筑后遭受冻结,解冻后其强度仍可继续增长。对有保温、绝缘、装饰等特殊要求的工程和受力配筋砌体及不受地震区条件限制的其他工程,均可采用冻结法施工。

冻结法施工的砂浆,经冻结、融化和硬化3个阶段后,使砂浆强度砂浆与砖石砌体间的黏结力都有不同程度的降低。砌体在融化阶段,由于砂浆强度接近于0,将会增加砌体的变形和沉降。所以下列结构不宜选用:空斗墙;毛石墙;承受侧压力的砌体;解冻期间可能受到振动或动力荷载的砌体;解冻时不允许发生沉降的砌体。

⑵ 冻结法的施工工艺

① 材料的要求

冻结法的砂浆使用温度不应低于10;当日最低气温高于或等于-25时,承重砌体的砂浆强度等级应提高1级;当日最低气温低于-25时,则应提高2级。砂浆强度等级不得小于M2.5,重要结构的等级不得小于M5.0。

② 砌筑施工工艺

砌筑时一般应采用“一顺一丁”砌筑法。施工中宜采用水平分段施工,一个施工段的墙体同时砌至一个施工层的高度,不得间断。每天砌筑高度和临时间断处均不宜大于1.2m。不设沉降缝的砌体,其分段处的高度差不得大于4m。

砌体水平灰缝应控制在10mm以内。为达到灰缝平直、砂浆饱满和墙面垂直及平整的要求,砌筑时要随时检查,发现偏差及时纠正。如发现砌体歪斜,不准敲墙、砸墙,须拆除重砌。

③ 砌体的解冻

砌体解冻时,其砂浆强度接近于零,下沉量比常温施工增大10%20%。砌体在解冻期间的稳定性较差,在解冻前应进行检查、解冻过程中应组织观测。发现裂缝、不均匀下沉等情况,应分析原因并立即采取加固措施。

为保证解冻时砖砌体均匀沉降不出现裂缝,应采取下列措施:

● 解冻前应清除房屋中剩余的建筑材料等临时荷载。解冻前宜暂停施工。

● 留置在砌体中的洞口和沟槽等,宜在解冻前填砌完毕。

● 跨度大于0.7m的过梁,宜采用预制构件。

● 门窗框上部应留出35mm的空隙作为解冻后预留沉降量。

● 在楼板水平面上,墙的拐角处、交接处和交叉处每半砖设置一根Φ6钢筋拉结。伸入相邻墙内必须大于1m。

、 装饰工程的冬期施工

1、一般抹灰冬期施工

⑴ 热作法施工

利用房屋的永久或临时热源提高和保持操作环境的温度,人为创造一个正温环境,使抹灰砂浆硬化和固结。热作法一般用于室内抹灰。常用的热源有:火炉、蒸汽、远红外线加热器等。

室内抹灰应在屋面防水层已做好的情况下进行。在进行室内抹灰之前,应将门、窗封闭,脚手眼堵好,且室内温度不应低于50。抹灰前墙体、地面基层应为正温,方能进行施工。抹灰工程结束后,至少应保持7天不低于50的室温,方可停止供热。

⑵ 冷作法施工

在负温下不施加任何采暖措施而进行抹灰作业,称为冷作抹灰。在使用的砂浆中掺入氯化钠等抗冻剂,以降低抹灰砂浆的冰点。掺氯盐的冷作法抹灰,严禁用于高压电源部位。用冻结法砌筑的墙,室外抹灰应待其完全解冻后施工。不得用热水冲刷冻结的墙面或用火消除墙面的冰霜。冷作抹灰砂浆抗冻外加剂的掺量,应根据预计环境温度而定。

2、其他装饰工程的冬期施工

冬期进行油漆、刷浆、裱糊、饰面工程,应采用热作法施工。室内温度应保持平衡,不得突然变化,低于规定的室内温度,否则不能保证工程质量。

冬期气温低,油漆会发黏不易涂刷,涂刷后漆膜不易干燥。可在油漆中加入一定量的催干剂,保证在24h内干燥。


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