大體積混凝土冬季施工技術(shù)應用
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摘要:現(xiàn)階段大型工程建設周期長、跨度大，需在冬季寒冷環(huán)境中進行施工。混凝土作為主要建設材料，其冬季施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程整體質(zhì)量，一旦施工不當，極有可能造成安全事故與質(zhì)量隱患。本文中筆者以大體積混凝土為切入點，詳細分析冬季寒冷環(huán)境施工中需要注意的問題，并給出具體的技術(shù)應用要點，能夠有效提高混凝土的施工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:大體積混凝土;冬季施工;應用要點
隨著國內(nèi)土建行業(yè)的迅速發(fā)展與各種新型材料的不斷應用，混凝土因其優(yōu)點在目前的工程領(lǐng)域中應用越來越廣泛，但同時也具有一定的局限性。寧夏屬于寒冷地區(qū)，最冷月平均氣溫－8.1℃，冬季施工期長達4個月，某大型火電廠不可避免在冬季寒冷環(huán)境下施工，其中重要的設備基礎大多屬于大體積混凝土范疇。冬季澆筑的混凝土塊體，養(yǎng)護措施不利時，頂面可能早期受凍，在澆筑上一層混凝土時，下面的受凍混凝土處理不徹底，也能形成受凍夾層，因此混凝土的耐久性受到嚴重損害。大體積混凝土在混凝土施工技術(shù)規(guī)范中有著嚴格的溫度要求，而如何控制冬季大體積混凝土施工質(zhì)量一直困擾著各參建單位。大體積混凝土冬季施工時需做好施工準備工作，嚴格控制混凝土施工各環(huán)節(jié)質(zhì)量，針對常見技術(shù)質(zhì)量問題應采取預防措施。
1大體積混凝土施工概述
1．1施工特點分析
大體積混凝土結(jié)構(gòu)指的是混凝土結(jié)構(gòu)實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，受到其本身大體積因素的影響，只有通過控制施工質(zhì)量才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高。大體積混凝土施工前，應對澆筑體的溫度、溫度應力及收縮應力進行試算，并確定溫升峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標，制定相應的溫控技術(shù)措施。盡量選擇整體分層或推移式連續(xù)澆筑模式，控制好澆筑溫度，盡快排出水化熱，確保澆筑質(zhì)量和養(yǎng)護質(zhì)量。避免澆筑裂縫出現(xiàn)的主要措施是做好大體積混凝土氧化，避免出現(xiàn)裂縫與變形。
1．2凍融損傷原理
(1)新拌混凝土凍融損傷。冬季新攪拌的混凝土含水量高、強度偏低及孔隙率高，很容易出現(xiàn)凍融損傷情況。當混凝土表面溫度冷卻后，冷流向結(jié)構(gòu)內(nèi)部延伸，在深處逐漸凍結(jié)，破壞混凝土材料的結(jié)構(gòu)抗拉強度，直接對混凝土結(jié)構(gòu)造成損傷。(2)成熟混凝土凍融損傷。造成成熟混凝土凍融損傷的主要有內(nèi)應力與靜壓力兩種原因。(3)骨料凍融損傷。骨料一旦出現(xiàn)凍融損傷直接造成混凝土結(jié)構(gòu)破裂，冬季施工中需要保證骨料質(zhì)量。當骨料顆粒達到一定程度，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)改變，因此在冬季環(huán)境中選擇骨料時，應該選擇吸水性能差、滲透性弱及空隙小的顆粒。
2大體積混凝土冬季施工技術(shù)應用要點
該部分筆者從多角度展開論述，如何提高大體積混凝土冬季施工技術(shù)質(zhì)量，筆者將其歸納總結(jié)如下。
2．1原材料質(zhì)量控制
水泥的選擇，水泥選用普通硅酸鹽水泥，注意其中摻合材料對混凝土抗凍、抗?jié)B性能的影響;骨料的選擇，粗細骨料放置于防風、防雨的棚內(nèi)，保證骨料清潔，不得含有冰雪凍結(jié)物及易凍裂的礦物物質(zhì)。粗細骨料拌合前置于暖棚內(nèi)，暖棚內(nèi)溫度不低于5℃;外加劑的選擇，在冬期施工期間，選用具有防凍性能復合減水劑，其各項品質(zhì)指標均應滿足行業(yè)技術(shù)要求。嚴禁使用含氯鹽類防凍劑，嚴禁施工單位在施工現(xiàn)場自行將減水劑與防凍劑混合使用。同時注意冬季施工混凝土配合比，在整個冬期施工期間，由于外界環(huán)境溫度較低，根據(jù)施工環(huán)境條件選擇合理的冬期施工配合比，可采取適當降低混凝土水膠比;摻加有利于混凝土早期強度發(fā)展的摻合料(如適當降低粉煤灰，增加礦粉摻量)，使用復合型防凍減水劑等技術(shù)措施。
2．2施工前準備工作要點
冬季大體積混凝土施工前需要做好相應的準備工作，制定完善的技術(shù)方案，包括施工技術(shù)、進度安排及質(zhì)量控制措施等，完成實地勘察任務后制定施工技術(shù)計劃方案，遵循科學合理、安全有效及經(jīng)濟合理等基本原則。施工前按照技術(shù)要求做好相關(guān)準備工作，根據(jù)工程實際要求驗算模板和支架系統(tǒng)的強度、剛度和穩(wěn)定性，準備相應的保溫材料、測溫計及其他必須的設備，確保施工可以順利開展。
2．3施工中技術(shù)控制要點
(1)攪拌環(huán)節(jié)。攪拌環(huán)節(jié)技術(shù)質(zhì)量控制要從原材料入手，確保骨料清潔，其中不存在冬雪、冰塊及易凍結(jié)物質(zhì)等?；炷猎牧霞訜嵋瞬捎眉訜崴姆椒?，水泥不得直接加熱，散裝水泥可導入水泥罐存放。如果選擇含有鈉離子、鉀離子的外加劑，就不能選擇活性骨料。盡量選擇在0℃以上的環(huán)境中進行篩選，用塑料紙將篩選后的骨料包好，通過用油布進行覆蓋，避免出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。如果已將防凍劑添加在混凝土中，那就避免使用高鋁材料;當需要在混凝土中摻雜不同的外加劑時，粉狀的外加劑可以均勻撒在水泥表面。若是液體外加劑，根據(jù)施工要求規(guī)范將其配置成所需溶液。外加劑不能混合盛放，而是按照不同種類放置在不同的容器中，同時做好標注避免混淆;最后就是嚴格控制水灰比，按照最低限度標準控制水分，盡量消除不必要的水分。除此之外，如果外界溫度維持在0℃以上，可以根據(jù)實際需求與規(guī)范將一定數(shù)量的早強劑加入其中。(2)運輸環(huán)節(jié)。遵循就近原則選擇合適的混凝土攪拌場地，盡量將攪拌場地選在施工場地附近，可降低運輸所需時間，避免材料出現(xiàn)大量熱量損失，根據(jù)需要選擇合適的運輸容器。根據(jù)熱工計算確定混凝土在運輸過程中的保溫材料，清理干凈施工中使用的運輸車、輸送泵及管道，同時做好加溫處理，比如管道采用棉氈包裹或熱水加溫等。確保運輸通暢，避免混凝土長時間暴露于寒冷空氣中，出現(xiàn)凍結(jié)情況。(3)澆筑環(huán)節(jié)。混凝土澆筑前可以采取必要的防寒保暖措施，將存在于鋼筋與模板上的冰雪和污垢清理干凈，特別是新老混凝土梁柱交接處部位，應重點清理。澆筑時，混凝土入模溫度不宜低于5℃。若采用分層澆筑方式，應縮短間歇時間，層間最長的初凝時間不應大于混凝土的初凝時間，并且后一道混凝土覆蓋前須保證前一道澆筑層表面溫度，通常不應低于2℃;如果是預應力混凝土構(gòu)件，則需要預熱處理澆筑部位后方能進行灌漿，同時灌漿應用加熱后的砂漿、混凝土及水泥漿等。采用蓄熱法、暖棚法、加熱法等施工的混凝土，澆筑完成后，需養(yǎng)護直到混凝土強度不小于設計混凝土強度等級值的30%為止。
2．4養(yǎng)護環(huán)節(jié)
澆筑工作完成后，需要將混凝土內(nèi)外溫差控制在臨界點范圍內(nèi)，必須采取措施提高外界大氣溫度、降低混凝土表面溫度的下降速度。當室外氣溫不低于－15℃時，養(yǎng)護工作應持續(xù)至混凝土強度達到4.0MPa。保證混凝土保溫材料的干燥性，一般選擇棉被、麻袋等保溫材料。養(yǎng)護時直接將保溫材料覆蓋在剛澆筑的混凝土表面是不可取的。正確的做法是將一層塑料薄膜覆蓋在混凝土表面，再將棉被或麻袋覆蓋在塑料薄膜上。一般根據(jù)室外溫度確定保溫材料的鋪設厚度，當溫度＜0℃時需增加一兩層，當溫度≥0℃時則只需鋪設一層。必要時，可搭設擋風保溫棚?；炷琉B(yǎng)護過程中須密切監(jiān)視內(nèi)部溫度變化，養(yǎng)護人員溫度測量時可以利用溫度測定儀，將銅熱傳感器設備安裝在混凝土內(nèi)部已知位置，利用溫度測定儀監(jiān)測混凝土溫度，并記錄混凝土不同部位的溫度變化。當實測結(jié)果不滿足溫控指標的要求時，應及時調(diào)整保溫養(yǎng)護措施。
3結(jié)語
總而言之，大體積混凝土冬季施工技術(shù)質(zhì)量控制難度較大，施工中很容易出現(xiàn)凍害或裂縫等質(zhì)量問題。實際施工中從前期開始準備，嚴格控制各環(huán)節(jié)質(zhì)量，同時須采取有效措施控制提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。本文中筆者以自身經(jīng)驗為出發(fā)點，結(jié)合實際情況，多角度、多方面給出可行性措施，確保冬季寒冷環(huán)境下大體積混凝土的施工質(zhì)量。
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作者：王雷 單位：長春工業(yè)大學