低温季节混凝土施工

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低温季节混凝土施工

第一节低温季节混凝土施工要求和措施

1.低温季节混凝土施工期的确定

2. 1.1 低温季节施工期标准

按照DL/T5144一2001《水工混凝土施工规范》规定，凡工程所在地的日平均气温连续5d稳定在5 ℃以下或最低气温连续5d稳定在一3℃以下时，即进入低温季节施工期。

混凝土受到冻害仅仅和温度有关，与施工的地点无关，因此在规范中以日平均气温作为标准。气温稳定在气象学上是指在降温的低温季节连续5d通过某一温度，之后很难再恢复这一温度。气象部门可以提供气温稳定在某一温度的资料，对科学合理确定施工期较为方便。

本章中涉及到的气温，除另有注明外，一律为日平均气温。

1.2 低温季节施工期划分

我国地域辽阔，地形复杂，气候多变。应根据当地十年以上的气象资料确定低温施工期划分和天数，当缺乏当地气象资料时，可借鉴邻近地区的气象资料。目前，在国家气象局和各地气象台站的网站上大都有全国和各地气象资料的数据，可以检索查询。根据气象资料的分析，参考我国低温季节施工期划分略图和我国各地低温季节施工期参考表 ( 见图 --1 和表--1)，确定低温季节施工期和施工天数。

工程实践证明，当室外日平均气温低于-10℃时，施工费用比常温施工时增加50%以上，同时由于施工设备、建筑材料、施工各环节出现问题的机率成倍增加，使施工效率仅为常温施工的40%左右，而且工程质量也容易出问题，因此除工程特殊需要外不宜在低负温条件下进行混凝士施工。

2. 低温季节混凝土施工基本要求

2.1 防冻和防裂

(1) 防止混凝土早期受冻。在低温季节，当气温低于O℃时，新浇混凝土内空隙和毛细管中的水分会逐渐冻结。由于水冻结后体积膨胀 (约增加 9%)，使混凝土结构遭到损坏，最终导致混凝土强度和耐久性能降低。因此，低温季节混凝土施工，首先要防止混凝土早期受冻。

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表 1– 1 我国各地低温季节施工期参考表

(2) 防止混凝土表面裂缝。低温季节浇筑混凝土, 外界气温较低, 若再遇气温骤降 (如寒流袭击), 将由于混凝土内外温差过大, 使混凝土表面产生裂缝。因此, 混凝土的表面保温养护是十分必要的。

(3) 防止混凝土受冻胀力的破坏。一般在低温季节混凝土施工时不允许有外来水 (包括拆模后)。但是, 特殊情况有外来水时, 当有水体接触混凝土而水体冻结, 将对混凝土结构产生冻胀力。如果混凝土结构设计时未考虑冻胀力的作用, 应事先分析混凝土结构在冰的冻胀力作用下结构的安全性。当结构有可能被破坏时, 应事先采取预防措施。例如, 在寒冷地区修建的混凝土面板堆石坝的面板混凝土施工期越冬时, 面板下游堆石体底部的积水必须采取可靠的措施进行处理, 否则这部分积水结冰后冻胀将使混凝土面板破坏。常用的处理措施有两种方法, 一是通过预埋的排水管用水泵持续排水, 使其经常处于流动状态而不冻; 二是在入冬前用保温材料覆盖混凝土面板 (最好按设计要求回填面板上游的防渗粘土 ), 保证面板下游的积水不会冻结。

2.2 混凝土允许受冻临界强度和混凝土的成熟度

混凝土在正温养护下获得一定强度后再受冻, 混凝土结构不致造成破坏, 后期强度能继续增长, 最终强度可达28d 龄期强度的 95%以上。这种受冻以前所应具有的强度, 称为允许受冻的临界强度。混凝土允许受冻临界强度是低温季节混凝土拆模、保温、检验混凝土质量的重要标准。DIJT5144-2001《水工混凝土施工规范》规定, 混凝土允许受冻临界强度值应满足下列要求：

(1) 大体积混凝土不应低于7.OMPa(或成熟度不低于1800℃·h);

(2) 非大体积混凝土和钢筋混凝土不应低于设计强度的 85%。

关于大体积混凝土, 目前仍没有统一的定义, 用表面和系数M( 定义见表 9-4-1 下注 ) 来表示仅仅是方法之一, 但由于方法简单, 我国北方施工企业的工程技术人员习惯使用此法来划分大体积混凝土、用于热工计算, 并在施工中以M<3 来划分大体积混凝土。目前, 工业和民用建筑大体积混凝土使用得越来越多, 一般在工业和民用建筑中, 以M<5 来划分大体积混凝土。（注：M=A/V。其中, A—混凝土构件表面积,m2；V—混凝土构件体积,m3。）

在工业和民用建筑施工中,JGJ104-1997《建筑工程冬期施工规范》规定, 混凝土允许受冻临界强度, 对于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混凝土不宜低于混凝土设计强度的30%, 对于矿渣硅酸盐水泥混凝土不宜低于混凝土设计强度的 40%。

在低温季节施工, 混凝土浇筑块在变化的低温状态下进行养护, 其强度增长不同于实验室条件下的情况。实践证明, 混凝土在低温养护条件下, 其强度为养护龄期与养护温度乘积的函数。乘积相等, 其强度大致相等。这个乘积称为混凝土成熟度。采用混凝土成熟度作为检验低温季节混凝土是否达到允许受冻临界强度的标准和确定拆模时间比较方便。

泊格施特 (S.C.Bergstrom) 根据绍尔 (Saul) 理论建立了混凝土成熟度函数式, 混凝土成熟度可按此式进行计算。函数式是：

N = ∑（T+10）a T（1--1）式中 N 一一混凝土成熟度, ℃·h；

T一一养护时段混凝土的平均温度,℃;

αT一一温度为T的持续时间,h。

这个公式曾被广泛应用, 但实践证明, 其误差较大在桓仁水电工程施工中提出了以下的计算公式 :

N = ∑（T+X）a T（1--2）

X一一试验常数, 与水泥特性有关, 普通硅酸盐水泥X=5, 矿渣水泥 X=8, 使用不同的水泥应按配合比通过试验确定X 值;

其他字母含义同前。

在桓仁、回龙山、白山等水电施工工地上一直沿用成熟度1800℃·h作为混凝土允许受冻标准, 并用于确定拆模时间。

国内科研单位对国产的施工材料进行了大量的研究后提出了等效龄期法计算混凝土成熟度。

有等效龄期法确定混凝土强度宜按下列步骤进行：

(1) 用标准养护试件的各龄期强度数据, 经回归分析拟合成下列形式曲线方程 :

? =ae-b/D（1--3）

式中 f 一一混凝土立方体抗压强度,MPa;

D 一一混凝土养护龄期,d;

α、 b 一一回归分析拟合参数;

e 一一自然对数底, e=2.71828。

(2) 根据现场实测混凝土养护温度资料, 用公式 (1--4) 计算混凝土已达到的等效龄期 ( 相对于20℃标准养护时间), 以等效龄期t作为D代人公式 (1--3) 即可计算出强度。

t=∑（a T t T）（1--4）式中 t 一一等效龄期，d;

αT一一温度为T的等效系数,按表1--2采用和图1-2；

t T一一温度为T的持续时间,d。

表1—2 温度 T 与等效系数 a T关系表

3.低温季节混凝土施工措施

4.按照工程所在地区的气象资料，编制专项的施工组织设计和施工技术措施，保证浇筑的混凝土满足设计要求。需要研究确定低温季节施工的起止日期，要求进行以下方面的工作，以便做好施工准备：

①环境及各环节的热工计算;

②保温材料的调查和确定;

③外加剂 (引气、防冻剂)的确定;

④对掺有外加剂的碱骨料的试验, 确定配合比;

⑤确定混凝土质量检查、测量的方法及设备 ;

⑥确定成熟度计算混凝士的临界强度值 ;

⑦确定气温骤降的施工保护措施等。

⑧

低温季节混凝土工程施工设计和施工措施设计的具体内容应至少包括：

(1) 正确布置骨料储存及堆放系统, 如堆料场理式, 温度、湿度的控制, 骨料运输方式, 以及相应的保温措施等。

(2) 选择骨料预热方法, 确定骨料预热数量和预热温度。

(3) 选择混凝土拌和系统和运输设备的保温措施。

(4) 确定混凝土浇筑块体尺寸 (面积和高度)与块体升高速度。

(5) 研究确定混凝土浇筑施工暖棚型式、仓面温度要求、混凝土浇筑与养护方法, 以及地基表面的加温措施, 并应有防火措施。

(6) 选择保温模板型式和拆模后的保温防裂措施。

(7) 准备测温仪器确定测温方法及组织管理。

(8) 确定采暖方式、采暖温度与供热系统的布置, 选择供热锅炉设备。

(9) 编制各项保温材料、燃料、施工设备、劳动力等计划。

(10) 编制施工进度计划 , 核算低温季节施工增加费用。

第二节低温季节混凝土施工供热系统

1. 施工供热

大、中型水利水电工程混凝土低温季节施工时, 应采用蒸气锅炉集中供热, 以保证各施工环节的采暖需要。施工供热系统的范围包括: 施工建筑物的采暖, 骨料预热以及其他原材料的加热, 浇筑生产的供热 (浇筑仓面、暖棚或蒸汽养护) 等。参见东北某工程的供热系统工艺示意图2—1。