478费成效-毕守一-混凝土施工早期受冻防治技术研究2011217.doc

文章编号:1002-5634(2010)00-0000-00 混凝土施工早期受冻防治技术研究 费成效1，毕守一2，黄百顺2 （1.河海大学,江苏 南京 210098;2.合肥工业大学,安徽 合肥 231603） 摘 要:低温早期受冻引起的混凝土结构破坏严重，混凝土强度无法达到设计的强度要求。作者对低温季节里混凝土受冻破坏机理进行了分析，强调了混凝土早期防冻的必要性，并提出了有效的防冻措施。 关键词:低温季节;混凝土;受冻模式;防冻措施;治淮工程 低温一般出现在冬春两季，我国大部分地区正值枯水季节，是水利工程冬修以及度汛工程施工的黄金季节。但对于低温环境下混凝土施工技术，很多施工管理人员对其了解和掌握不够，有的还存在误区，采取一些不当措施，造成混凝土强度损失很大，导致质量事故。 1 低温季节混凝土施工原理 1.1 低温季节施工气温标准 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-3℃以下时，按低温季节施工[5]。 值得注意的是，同一气温在冬季初、末两个时期，由于料堆内部温度比外界气温变化滞后，入冬时虽降至冰结温度，但料堆内部仍比外界气温高，有一定的滞后；同理，入春转暖后，料堆温度仍然处在负温。因此，同一气温在入冬和冬季结束两个时间，需采取不同的应对措施。 1.2 混凝土早期受冻损害的机理 新拌混凝土中水泥初凝后，在胶凝期间受冻，冻结速度缓慢，内部水分逐渐转移。强度损失的大小，主要取决于水分移动程度，后期强度损失可达20%～40%。由于冻结温度较高，在0～6℃左右，容易被忽视，是一种常见的受冻模式。 混凝土受冻破坏主要是水分冻结后体积增大引起压力，混凝土硬化期间水分在混凝土内部重新分布，凝结成冰聚体，造成极为严重的物理损害。冷却从混凝土表面逐渐扩展至混凝土的芯部。气温达到负温时，水凝结成冰，部分冰晶从水泥颗粒脱离，破坏水泥水化所形成的结晶骨架。此外，它还逐步减弱内部各组分间的粘结力，降低粘聚力，水分移动并以冰膜的形式包裹粗骨料及钢筋的表面，在毛细作用下逐渐加厚。当混凝土为密实级配时，冰膜的形成更快，最终完全破坏了水泥砂浆与粗骨料、钢筋间粘结力。当混凝土融化时，冰膜、冰聚体亦随之消失，混凝土内部会形成空隙，混凝土的密实性及耐久性降低。这种受冻破坏主要是由水分转移引起的，而缓慢受冻又为水分转移提供便利条件，因此，在-5℃下冻结，强度的损失比在-20℃下冻结还要大[3]。 2 防冻措施的选择 混凝土防冻措施分为三类：混凝土养护期间不加热的方法，即蓄热法、掺化学外加剂法；养护期间加热的方法，即电极加热法、电器加热法、感应加热法、蒸汽加热法和暖棚法；③综合方法，即综合上述两类方法，如在蓄热法基础上掺加外加剂（早强剂或防冻剂）或进行短时加热等综合措施。从低碳节能和降低成本的角度考虑，应优先选用不加热的施工方法或综合方法。因此，蓄热法因经济适用而得到广泛应用。下面以治淮重点工程——荆山湖退洪闸工程为例介绍蓄热法原理以及应用。 3 应用举例——荆山湖退洪闸工程冬季的混凝土施工 3.1 工程概况 工程位于淮河中游荆山湖行洪区内，1月份平均气温为1.，极低气温21℃。.2 砂、石骨料的预加热 采用蒸汽针法，在砂、石料堆中插入蒸汽管直接进行加热。 3.2.3 混凝土拌制 骨料入机温度应高于5℃，水加热至40℃～60℃，水温不宜超过60℃。搅拌时按照砂石、水、水泥的顺序依次进料，防止出现假凝。另外，搅拌时间延长30秒以保证和易性及流动性。 3.2.4 混凝土输送及管道布置 混凝土搅拌车输送熟料至混凝土输送泵，输送泵应在暖棚内，保证出罐温度控制在13℃～18℃，入仓温度在10℃以上，确保泵送混凝土输送顺畅。 避免输送管道（含直、弯接头）与冷空气直接接触，须用保温泡沫覆盖并将其包裹起来，减少热量损失。 3.2.5 混凝土养护工艺 混凝土浇筑完毕后，立即在新浇混凝土表面覆盖塑料薄膜，加盖草帘和防寒泡沫，并停止洒水养护作业。 3.2.6 温度测量 温度观测应设专人负责，间隔时间3h。测温时，温度计应避免与冷空气接触，并在混凝土内部停留5分钟以上。若发现温度变化异常，应立即汇报，及时采取措施。 3.3 混凝土蓄热养护冷却至0 ℃的时间 混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的温度为 ， （1） 混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均温度为 ， （2） 式中:t为混凝土蓄热养护开始至任一时刻的时间(h)；Tm，ɑ为混凝土蓄热养护至任一时刻t的平均温度（℃），可取蓄热养护开始至t时气象预报的平均气温，若遇大风雪及寒潮降临，可按每时或每日平均气温计算；ρc为混凝土的质量密度（kg/m3）；mce为每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3）；cce为水泥累计最终放热量（KJ/kg）；υce为水泥水化速度系数（h-1）；ω为透风系数；