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高原高寒地区冬季施工混凝土供应方案
摘要:混凝土是由胶结材料(水泥)、水、粒状骨料以及其他外掺剂组合形成
的具有一定强度、刚度和耐久性的复合建筑材料。水泥中的化学成分与液相的水
发生化合反应,生成相应复合物,将粒状骨料与钢筋胶合,在水泥成分凝结与硬
化作用完成后,获得需要的最终强度。由于水的物理特性,在低温状态下水将由
液相凝结固化转变为固相冰,其相应体积发生改变,对混凝土质量与性能带来不
利影响。因此在高原高寒气候条件下,需要采取相应的施工措施,防止因为水的
相态变化对混凝土质量产生不利影响。同时,随着国家对环境保护越来越重视,
在混凝土供应过程中的环境保护问题更是亟待解决。
关键词:高原高寒混凝土供应方案
引言0
近年来,随着我国西北部大开发战略的实施,西北部高寒地区的长大隧道不
断增多。尤其是近期将要开工的新建川藏线,平均海拔在3000米以上,而且工
期要求相对较紧,隧道混凝土工程不得不在天气十分严寒的冬季施工。因此,解
决高原高寒地区隧道冬季施工混凝土供应问题是目前隧道混凝土工程的一个重要
课题。
高原高寒地区混凝土施工理1论分析
混凝土1.1受冻类型
作为混凝土胶合材料的水泥水化过程包括加水搅拌的几分钟、诱导期(搅拌、
运输、浇筑期间)、加速器(凝结和早期硬化期间)和后加速期(拆模以后的继
续硬化期间)。以水泥水化进程的不同阶段为标准,可将混凝土受冻划分为三种
不同类型:拌合与诱导期的新拌受冻、抗冻临界强度前的早期受冻与抗冻临界强
度的后期受冻。
在刚加水搅拌与诱导期这一期间,此时混凝土水化作用刚刚开始,还未终凝,
在此阶段需要对混凝土进行保温处理,延缓混凝土的终凝。
由于本文分析讨论的是混凝土的供应方案,因此抗冻临界强度前的早期受冻
与抗冻临界强度的后期受冻不在本文讨论范围内,本文只针对发生在拌和与诱导
期的新拌受冻进行分析和讨论。
高原高寒条件对混凝土质量的影响1.2
一般来说,混凝土水化是处于自由状态的液相水与水泥成分发生反应,固相
水与水泥成分基本不发生反应。在温度低于4℃后,液相水开始结冰成为固相,
从而影响水泥水化速度甚至使水化作用停止。在高原高寒条件下,温度对混凝土
性能与质量影响主要体现在以下方面:
首先影响混凝土强度增长进程。混凝土的抗压强度主要来源于胶合材料即水
泥的水化作用完成后的凝结与硬化,其强度的增长与水泥水化速度密不可分。当
温度降低至4℃时,由于水的物理特性,拌合混凝土的水逐渐有液相变为固相,
并在负温时完成凝结固化成冰。在环境温度低于4℃后,参与水泥水化作用的自
由液相水数量由于凝结固化相应减少,从而导致水泥水化作用速度降低甚至停止,
混凝土强度增长速度相应变缓慢甚至停止增长。[1]
其次是破坏混凝土的内部结构。在温度低于4℃时,水由液相转化为固相以
后,体积较原有液相水增长9%。水凝结固相冰对混凝土产生膨胀压力,在该压
力作用下,水进入到含水成分较少的毛细孔内;混凝土的抗渗透能力较差时,相
临近的孔机构的压力不同,导致其出现压力差,因此会对毛细孔壁产生一定的压
力,当该压力大于混凝土的抗拉强度时,混凝土即发生开裂现象。同时,当温度
升高后,混凝土内部受冻形成的固相冰融化后,由于体积相应缩小,使混凝土内
部形成各种形式的空隙或空洞,降低混凝土的密实性,进而降低混凝土的耐久性。
[2]
高原高寒条件下混凝土供应温度保证措施2
目前施工中混凝土拌制方式主要有现场拌制与采购商品混凝土两种,现只讨
论现场拌制混凝土的供应保证方案。
混凝土原材料预热2.1
我国制定了有关规范对混凝土温度控制进行了规定,《建筑工程冬季施工规
范》(JGJ104-97)允许对混凝土原材料进行加热,规定不同强度等级的混凝土水
和骨料加热的最高温度如表1:
表1拌合水及骨料加热最高温度
根据上述规定,混凝土原材料预热方式为加热拌合水、骨料预热。
2.1.1拌合水预热
拌合水预热主要方法是建造锅炉房,同时制备大型水箱,通过烧锅炉来为水
箱内的水加热,水的加热温度为40—60℃。[3]其方案图如图1。
图1拌合水预热
2.1.2砂和骨料预热
对于砂和骨料的预热较多采用热水管加热的方式,通过将储存砂、骨料的工
棚进行密封,在放置砂和骨料位置的地下布置热水管路,热水管路进水
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