市政工程教学课件：混凝土冬期施工.ppt

1、 砼冬期施工的一些问题砼冬期施工的一些问题 一级建造师一级建造师 市政（陈明市政（陈明+曹明铭曹明铭+肖国祥肖国祥+申玉辰）课件申玉辰）课件 建筑（王树京建筑（王树京+李佳升李佳升+李立军李立军+王英）课件王英）课件 机电（董美英机电（董美英+唐琼唐琼+魏匡魏匡+李学斌）课件李学斌）课件 法规（陈印法规（陈印+王竹梅王竹梅+武劲松武劲松+蔡恒）课件蔡恒）课件 经济（梅世强经济（梅世强+达江达江+刘戈刘戈+关涛关涛+徐蓉）课件徐蓉）课件 管理（朱俊文管理（朱俊文+成丽芹成丽芹+丰景春）课件丰景春）课件 关注微信公众号关注微信公众号 课件免费下载课件免费下载 一 砼冬施的关注点 1. 低温或负温下

2、,砼强度发展缓慢; 2. 早期受冻,砼性能将严重受损; 3. 要同时满足施工性能,抗冻融、耐腐蚀等耐久性和 经济性的要求; 4. 容易产生温度裂缝; 5. 不同的冬施方法:适用性,优缺点. 6. 对原材料,配合比,温控,保温,养护和拆模的特殊要 求. 二 砼冬施基本原理 1. 温度下降,水泥的水化速度迅速减慢.硅酸盐水泥在 -10以下,基本停止水化; 2. 砼在临界抗冻强度前受冻,将使砼的力学性能和耐 久性严重受损. 3. 提高砼和环境温度,降低水胶比,掺加外加剂减水 剂,早强剂,引气剂及合格的抗冻剂都可以提高砼 早期强度和抗冻性.有利于冬季施工. 4. 不同水泥矿物,其水化速度和水化热高低次

3、序为硫 铝酸钙铝酸三钙硅酸三钙钙铝酸四钙硅 酸二钙,矿物掺和料中:硅灰矿渣粉粉煤灰.提高 水泥细度也有利早强. 5. 砼硬化后的抗冻融性与砼水胶比,含气量,砼饱水度 及环境的冻融次数密切相关,与砼早期是否受冻也 有很大关系. 6. 砼内外温差过大,环境急剧降温和干燥收缩过大都 可能造成砼的开裂.在冬施中要特别关注,必须采取 措施预防. 三 砼的早期受冻 1. 冬期: 砼结构环境昼夜平均气温连续3d低于5或 最低气温低于-3 . 2. 砼成型后立即受冻,抗压强度将损失25-50%;在受 冻临界强度前受冻,将损失10%以上;如经多次冻融, 强度损失更大.砼早期受冻,对钢筋粘结强度,弯拉强 度,抗冻

4、性和抗渗性都有很大损失. 3. 砼受冻临界强度: 一般砼为设计强度的30%; 4. 浸水冻融砼为设计强度的75%. 掺矿渣和粉煤灰的 砼为设计强度的40%. 四 满足耐久性要求 （1）碳化环境* T1 T2 T3 （2）氯盐环境 L1 L2 L3 （3）化学侵蚀环境 H1 H2 H3 H4 （4）冻融破坏环境 D1 D2 D3 D4 1. 砼抗冻性 v 环境温度正温负温交替频繁,累进破坏; v 砼饱和含水率大于90%; v 华北地区属寒冷地区,对于水位交界区的砼 对抗冻要求很高,56d砼抗冻等级300. 2. 提高抗冻性的措施 1. 降低水胶比可明显提高抗冻性.在水胶比大于0.4 时,矿物掺和

5、料对抗冻性有不利的影响,要控制掺量. 2. 掺加引气减水剂或引气剂. 砼拌和物的含气量应根 据抗冻等级的要求经试验确定。抗冻等级F300以 上, 砼含气量一般要大于5%，气泡间距系数宜 250微米. 3. 选用抗冻性好的粗骨料.吸水严重的砂岩粗骨料在 冻结过程中产生膨胀并破坏水泥石,不能采用. 3. 冬施与耐久性 v京沪高铁北段部分区段的部分砼结构 v冻融破坏:水位交界区.低水胶比;引气 v化学侵蚀:水位区以下.水泥,掺合料,低水胶比 v钢筋锈蚀氯盐:低水胶比,保护层厚度 v冬施措施与提高耐久性基本是一致的,如低水 胶比,引气.但也有矛盾的,如掺合料,影响早强, 对耐蚀有利.可调正掺合料品种、

6、掺量. 五 砼冬施主要方法 1. 蓄热法和综合蓄热法 v 利用加热水、砂石的热量和水泥的水化热, 采用适当的保温措施使砼不受冻和缓慢降温, 在规定的正温条件下,使砼达到预期强度. v 适用于环境最低温度不低于-15,地面以下 的工程,或表面系数M15m-1M=散热表面/ 体积的结构.对易冻部位应加强保温. 1 蓄热法和综合蓄热法 蓄热法主要措施 1. 水加热,宜80;砂石加热应60 .砂石不加热时, 水温可 80,但搅拌时先投砂石水,拌匀后投水泥.延 长搅拌时问50%左右. 砼入模温度不5 ,细薄结构不10 . 2. 原材料宜在暖棚预热,搅拌设备的环境温度宜10 , 运输设备应良好保温. 3.

7、 砼配合比宜用较低水胶比和较小坍落度.水泥和矿物 掺合料的种类和掺量从冬施和耐久性综合考虑.适量引 气对抗冻有利,早强剂应不降低耐久性. 2 加热法 1. 暖棚法:棚底温度不得5,砼表面要湿润. 2. 蒸汽加热法:养护温度不得60 3. 电热法:远红外辐射,电热毯,电极电热,电磁感 应等 v 用加热法或蓄热加热综合法,对适用范围 结构表面系数,升温速度,养护温度及有 关设备与人身安全都有规定,且要通过试验. 3 掺外加剂法 1. 减水剂,包括早强减水剂,引气减水剂,高效减水剂.- -减少用水量,降低水胶比,早强,耐久. 2. 早强剂主意负面作用,如氯盐对锈蚀影响,硫酸钠对 碱-骨料反应影响.三

8、乙醇胺的复合物. 3. 防冻剂:降低液相冰点,掺量较大,对耐久性往往不利, 限制使用.主要组分为氯盐,亚硝酸盐等. 4. 硫铝酸盐水泥+亚硝酸盐:负温早强,适用于负温条 件下接头锚固等小体积砼或砂浆. 六 避免砼开裂 砼开裂机理 v 砼受到的拉应变拉应力超过其 极限拉伸率 抗拉强度, 砼就会开裂. v 砼抗拉强度约为1/101/12的抗压强度,砼极限 拉伸率为0.41.5/万,即40150微应变,而砼的干 缩率达300600微应变,温度变化20产生200微 应变,抗裂性很差,很易开裂. v 应变产生的主要原因有: 砼由于各种收缩和温 差引起的变形; 砼由于钢筋锈蚀,硫酸盐腐蚀,碱 骨料反应引起

9、的局部膨胀; 外部荷载或基础不均 匀沉降产生的变形.冬施主要关注温差和干缩造 成的开裂. 砼温度控制 v 混凝土入模温度,冷天不低于5度,热天不高于30 度 v 新混凝土与岩土或旧混凝土间温差不大于20度 v 蒸养混凝土静停温度不低于5度,46h且终凝后 升温,升温和降温速度不宜大于10度/时,恒温温度 不宜超过60度,最高为65度. v 养护水温不得低于混凝土表面温度15度. v 养护期间混凝土中心与表层,表层与环境间温差 不超过20度,桥粱不超过15度. 例1 温差变形引起开裂 v 砼热膨胀系数约为10微应变/,砼温度变化20 , 就产生200微应变,如果砼的拉变形受到限制内外 约束,砼内

10、产生拉应力,拉应力大于砼抗拉强度时, 砼就会开裂.但实际拉应变与约束度有关,与有效弹 模与徐变有关,实际拉应力比计算拉应力少许多. v 实际拉应力 1 = 实际拉应变有效弹模 = 约束度自由约束应变弹性模量/1+徐变系数 1 = R E /1+ 约束度R=01,一般取0.5. 徐变系数=1左右. 桥墩砼的温度和应力变化 砼温升和应力曲线 v 上部分是典型的桥墩砼的温升曲线. 第1阶段为 升温段, 根据现场测试, 约40h左右, 砼中心温度达 到最高温48.8; 随后降温, 进入第2阶段; 当砼温 度降至环境平均气温时砼内外温度接近,约10d 左右, 进入降温的后期, 即第3阶段. v 下部分是

11、与温升曲线对应的应力曲线, 在砼升 温时, 砼内部的膨胀潜应变受到周边砼的约束, 产 生压应力并逐渐增加, 这是第1阶段1;第2阶 段 2是降温的前期, 压应力逐渐减少; 第3阶 段 3进入降温后期, 砼内产生拉应力并且逐 渐增加. 桥墩砼的温度和应力分布 日本某桥墩温度应力测试 温度曲线和应力曲线 墩台砼温度和应力测试日本 v 砼浇筑后约40h, 中心温度达到55, 表层温度约为 32 . 以后, 砼内部温度和表层温度都逐渐下降, 10多 天后与环境平均温度30 接近. 养护约2个月后拆模. v 桥墩砼的应力曲线也是现场实测的, 与温度曲线对 应. v 第1阶段为升温段, 内部温度升高, 砼

12、压应力增加,最 大压应力为2MPa, 同时, 周边砼产生拉应力, 最大拉应 力1.5MPa. 2周后,砼温度降到30 以下, 进入第3阶段, 即降温的后期, 内部砼产生拉应力, 最大可达2.5MPa, 而周边砼产生较小的压应力. 例2 表面干缩引起开裂 温差和干缩引起的表面裂缝 1. 砼表层砼干缩比内层严重, 砼自由干缩率达300-600 微应变. 由于层间约束, 表层砼收缩拉应力大于砼抗 拉强度时,砼就会开裂. 2. 砼在收缩同时又迂降温,收缩应变和降温应变将叠加. 收缩应变量可换算为当量温度,如干缩率250微应变 当量温度为25.若同时遭受20 降温,将有 25+20=55 当量温度,产生

13、5510=550微应变. 3. 砼的降温速度和干燥速度直接影响开裂,一般砼的向 阳面和迎风面开裂严重,而湿养保温保湿良好的砼可 有效减少裂缝.因为砼在快速受拉应力时,承受能力 差. 减少砼的温差和干缩裂缝 1. 水泥细度不宜过细,C3A含量少,不宜用早强水泥;必 要时可采取补偿收缩减少自收缩;骨料含泥料少,减 少粗骨料粒径;选用干缩率较少的减水剂,如聚羧酸 盐类.硅灰增加自缩,而粉煤灰自缩少,又降低水化热, 可多掺. 2. 降低水胶比,减少单方用水量,减少水泥和胶材用量, 降低干缩率.但水胶比过低,自缩大,早期弹模高,徐变 少,抗裂性变差.要综合考虑. 3. 加强砼湿养护,及时保温,复盖防风,

14、减少干缩率和砼 温差.采取措施,热天降低砼入模温度,控制砼最高温 升和降温速度.以后还要避免降温和干缩的影响 .减 少砼内外、上下、日夜的温差. 七 其它注意事项 1. 要编制冬施方案,迂情况变化,要有应变措施. 2. 技术方案要经热工计算及经济分析. 3. 围护保温的材料和厚度,边角的防风保温,砼 的养护方法和时间,拆模的时间及拆模后的复 盖保温方法和时间都应有具体方案. 4. 加强施工质量检验:包括原材料、环境温度和 砼温度的检测,砼标准试件和同条件养护试件 的制作和试验,砼工作性和耐久性的规定检验. 八 砼冬期施工有关规范规程 v 铁路砼工程施工技术指南TZ2102005 v 铁路砼与砌体工程施工及验收规范 TB10210 v 建筑工程冬期施工规程 JGJ104 v 客运专线高性能砼暂行技术条件 科技基 2005101号 砼热工计算参考资料 1.建筑工程冬期施工规程 JGJ-104 附录B:砼搅拌、运输、浇筑温度计算; 砼蓄热养护过程中的温度计算; 2.砼结构工程施工及验收规范GB50204 附录3及铁路砼与砌体工程施工及验收规 范TB10201-97条文说明8.1