1、 砼冬期施工的一些问题砼冬期施工的一些问题李启棣李启棣2008 2008 年年 10-10-更多资料请联系更多资料请联系QQ813517521QQ813517521一 砼冬施的关注点1.低温或负温下,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
2、,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
3、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
4、.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
5、利.可调正掺合料品种、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.砼配合比宜用较低水胶比和较
6、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603.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,
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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,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TZ2102005v 铁路砼与砌体工程施工及验收规范TB10210v 建筑工程冬期施工规程 JGJ104v 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 谢 谢
