高寒地區(qū)混凝土冬季施工工法

1.序言我國(guó)許多地方有較長(zhǎng)的寒冷季節(jié)，由于受工期制約，許多工程的混凝土冬季施工是不可防止的。當(dāng)環(huán)境溫度降到4℃2.工法特點(diǎn)2.1本工法具有工藝新、可操作性強(qiáng)，合用廣泛。2.2施工措施簡(jiǎn)便，速度快，可縮短施工工期，社會(huì)效益明顯。3.合用范圍本工法重要合用于隧道工程冬季混凝土施工。4.施工原理混凝土拌和物澆灌后之因此能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的成果。而水泥水化作用的速度除與混凝土自身構(gòu)成材料和配合比有關(guān)外，重要是伴隨溫度的高下而變化的。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加緊，強(qiáng)度增長(zhǎng)也較快；而當(dāng)溫度減少到0℃水變成冰后，體積約增大9%，同步產(chǎn)生約2500公斤每平方厘米的冰脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值常常不小于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不一樣程度的破壞（即旱期受凍破壞）而減少?gòu)?qiáng)度。此外，當(dāng)水變成冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后，又會(huì)在混凝土內(nèi)部形成多種各樣的空隙，而減少混凝土的密實(shí)性及耐久性。因此，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究成果表明，新澆混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增長(zhǎng)其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗(yàn)研究還表明，混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長(zhǎng)，強(qiáng)度損失愈小?；炷粱瘍龊螅刺幵谡囟葪l件下）繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度還會(huì)增長(zhǎng)，不過(guò)增長(zhǎng)的幅度大小不一。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng)，獲得初期強(qiáng)度較高（如到達(dá)R28的35%）的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失。而對(duì)于安全預(yù)養(yǎng)期短，獲得初期強(qiáng)度比較低的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度均有不一樣程度的損失。由此可見(jiàn)，混凝土凍結(jié)前，要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1工藝流程5.2操作要點(diǎn)5.2.1從上述原理可以懂得，在冬季混凝土施工中，重要處理三個(gè)問(wèn)題：一是怎樣確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期。二是怎樣防止混凝土初期凍害。三是怎樣保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足規(guī)定。在施工中，我們根據(jù)施工時(shí)的氣溫狀況，工程構(gòu)造狀況（工程量、構(gòu)造厚大程度與外露狀況），工期緊迫程度，水泥的品種及價(jià)格，早強(qiáng)劑、減少劑、抗凍劑的性能及價(jià)格，保溫材料的性能及價(jià)格，熱源的條件等，來(lái)選擇施工措施。最終確定由調(diào)整配合比法、蓄熱法、外部加熱法三種措施相結(jié)合來(lái)保證冬季混凝土施工的質(zhì)量。5.2.2①、選擇合適品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-》中14.2.2條規(guī)定在配制混凝土?xí)r,宜優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥、一般硅酸鹽水泥，水泥的強(qiáng)度等級(jí)不適宜低于42.5,水灰比不適宜不小于0.5。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況在選擇水泥時(shí)選擇了42.5#一般硅酸鹽水泥用于現(xiàn)場(chǎng)施工，并盡量減少水灰比，稍增水泥用量，從而增長(zhǎng)水化熱量，縮短到達(dá)齡期強(qiáng)度的時(shí)間。②、摻用減水劑。加入減水劑后減少了用水量，可以有效減少混凝土中的冰含量并使冰晶粒度細(xì)小且均勻易散

減輕對(duì)混凝土的破壞應(yīng)力。③摻加抗凍劑，減少水的冰點(diǎn)使水泥在負(fù)溫下仍能繼續(xù)水化，提高混凝土的抗凍性。④選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近?，F(xiàn)場(chǎng)配比試驗(yàn)中考慮了上述原因后，對(duì)用于冬季施工的C35泵送防水混凝土進(jìn)行了配比。詳細(xì)配例如下：C35S8防水混凝土配合比水泥：砂（中粗砂）：碎石（5～25mm）：水：減水劑：防凍劑1：1.54：2.03：0.37：0.01：0.04塌落度：110～150mm配比完畢后并進(jìn)行了冬施模擬試驗(yàn)，測(cè)試溫度為-5℃。共測(cè)試3組其28d強(qiáng)度成果如下：第一組：43.9MPa；第二組：44.1MPa；第三組：43.55.2.3①.加強(qiáng)對(duì)攪拌站的保溫防護(hù)。②.加強(qiáng)鍋爐房等供暖設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，保證正常供暖，各供暖管溝要進(jìn)行一次徹底的檢查，排除隱患。此外，要注意供暖燃料的儲(chǔ)備。③.提早準(zhǔn)備冬季施工用原材料，尤其要提早備足三個(gè)月的砼用砂，以防冬季購(gòu)砂困難或臨時(shí)進(jìn)砂因含水過(guò)大而結(jié)成冰塊，無(wú)法使用。冬季用外加劑要及早與生產(chǎn)廠家聯(lián)絡(luò)，安排試驗(yàn)，保證冬季施工外加劑的數(shù)量和質(zhì)量。④.冬季施工技術(shù)準(zhǔn)備：應(yīng)組織學(xué)習(xí)冬季施工技術(shù)，提前做好防凍劑必試項(xiàng)目試驗(yàn)，完畢冬季常用砼配合比的設(shè)計(jì)。5.2.4①砂、石料場(chǎng)保溫措施：砂、石料場(chǎng)冬季均需覆蓋保溫防水，防止砂石料凍結(jié)影響混凝土質(zhì)量，砂、石料場(chǎng)采用一層彩條布加一層草袋覆蓋進(jìn)行保溫、防水，此外將骨料堆存至少在6～8m或更高，可防止底部骨料受凍。當(dāng)溫度出現(xiàn)極低狀況時(shí)，在出料口搭管架將保溫棚支起，并在棚內(nèi)生火爐（每料倉(cāng)內(nèi)2-4個(gè)）提高砂石料溫度。②、砼拌制過(guò)程保溫措施：為保證冬季施工砼溫度，優(yōu)先采用加熱水的措施，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每方混凝土中摻入總水含量60％的熱水（熱水溫度在50～60℃之間）拌和，可提高混凝土溫度到達(dá)15℃水、骨料加熱的最高溫度應(yīng)不高于60℃。當(dāng)水、骨料到達(dá)規(guī)定溫度仍不滿足熱工計(jì)算規(guī)定期，可提高水溫到100℃，但應(yīng)變化投料次序，水泥不得與80℃以上的水直接接觸。拌制砼時(shí)攪拌機(jī)投料次序?yàn)橄认律?、石、水?dāng)嚢韬笤傧滤鄶嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間比正常季節(jié)延長(zhǎng)50%。砼出機(jī)溫度不應(yīng)低于20℃，砼入模溫度不應(yīng)低于105.2.5為防止加溫混凝土在運(yùn)送過(guò)程中散熱過(guò)快，重要從運(yùn)送車輛、運(yùn)送路況及施工生產(chǎn)方面下功夫。①運(yùn)送車輛保溫對(duì)混凝土運(yùn)送攪拌車車罐周身包裹泡沫塑料保溫被，并用鐵絲固定。②保證運(yùn)送路況為減少混凝土在運(yùn)送過(guò)程中散熱，路面狀況的好壞至關(guān)重要，首先要保持路線暢通，無(wú)堵塞，再者就是保證路面無(wú)坑坑洼洼，三是修筑路線無(wú)急彎，拉直，縮短混凝土運(yùn)送距離。③合理安排生產(chǎn)，保證拖運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土料及時(shí)入倉(cāng)在生產(chǎn)中，隨時(shí)有多種突發(fā)事件，以致耽誤混凝土料的入倉(cāng)時(shí)間，使本已加溫的混凝土料在空氣中逐漸冷卻，致使達(dá)不到混凝土澆筑中的溫度規(guī)定。因此在運(yùn)送過(guò)程中，合理調(diào)配運(yùn)送車輛，縮短運(yùn)送時(shí)間，盡量減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，減少混凝土運(yùn)送等過(guò)程中的溫度損失，有效保證混凝土料入倉(cāng)澆筑溫度。5.2.6混凝土澆筑過(guò)程中的溫度控制是整個(gè)溫控過(guò)程中的關(guān)鍵，重要從如下幾種方面著手：一是基巖面或老混凝土面澆筑前的溫度，二是倉(cāng)內(nèi)升溫。①基巖面或老混凝土面的升溫在冬季，澆筑倉(cāng)的基巖面或老混凝土表面的溫度一般都很低，為防止入倉(cāng)的混凝土與基巖面或老混凝土面接觸后受凍，在開(kāi)倉(cāng)前用碘鎢燈、電爐或暖風(fēng)機(jī)加熱至正溫。②提高倉(cāng)內(nèi)溫度在大氣溫度降到零度如下后，在洞口掛保溫暖簾并在澆筑倉(cāng)面運(yùn)用襯砌搭設(shè)保溫棚保溫，在保溫棚內(nèi)安放取暖設(shè)備，保證澆筑倉(cāng)內(nèi)氣溫到達(dá)正溫以上。5.2.7①混凝土澆筑后的2～3天內(nèi)，保溫棚不拆除，多種加溫設(shè)備不撤離，模板外側(cè)的保溫被繼續(xù)覆蓋，保持澆筑的混凝土倉(cāng)內(nèi)仍然正溫。②為防止拆模時(shí)澆筑塊的溫度與外界溫差大，采用將模板預(yù)先撬縫10～15cm，合適變化混凝土邊界環(huán)境，即加速降溫，又不使混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大。③混凝土拆模后，其表面先用塑料薄膜封閉，再用5cm厚雙層高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料覆蓋，每隔2m用木條將保溫材料壓貼固定在混凝土面上，將混凝土表面包成密不透風(fēng)的保溫層。6.人員及設(shè)備6.1人員混凝土的冬季施工人員班組一般由28人構(gòu)成1、負(fù)責(zé)人一名：負(fù)責(zé)施工指揮，協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)之間操作聯(lián)絡(luò)，控制施工質(zhì)量以及組織力量及時(shí)排除施工中出現(xiàn)的意外狀況。2、試驗(yàn)人員二名：一名負(fù)責(zé)控制施工中的溫度控制；一名負(fù)責(zé)混凝土拌和及原材料控制。3、記錄員一名：負(fù)責(zé)原始資料的記錄、記錄、匯總和整頓。4、電工一名：負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力、照明及供暖用電線路安裝及安全使用。5、砼泵操作員一名：負(fù)責(zé)混凝土輸送泵的使用。6、攪拌站操作員二名：負(fù)責(zé)攪拌機(jī)的使用。7、攪拌機(jī)維修工二名：負(fù)責(zé)攪拌機(jī)的維修。8、投料工四名：負(fù)責(zé)攪拌機(jī)的投料。9、混凝土工六名：負(fù)責(zé)混凝土的澆注。10、模板工六名：負(fù)責(zé)模板的拆裝。11、機(jī)械司機(jī)二名：負(fù)責(zé)混凝土的運(yùn)送及攪拌機(jī)上料。6.2.機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備配置表表6.2序號(hào)設(shè)備名稱（型號(hào)）型號(hào)數(shù)量1裝載機(jī)3012砼拌和站23砼運(yùn)送罐車JC634砼輸送泵HBT80C-211,15鋼模襯砌臺(tái)車17.質(zhì)量控制本工法須遵守《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-》、《公路工程質(zhì)量檢查評(píng)估原則JTGF80/1-》、《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTJ042-94》。7.1材料進(jìn)場(chǎng)檢查7.1.1所用外加劑，必須是通過(guò)有關(guān)部門檢查并附有檢查合格證明的產(chǎn)品，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行《混凝土外加劑》（GB8076）的規(guī)定，使用前應(yīng)復(fù)驗(yàn)其效果，使用時(shí)應(yīng)符合產(chǎn)品闡明及規(guī)范中有關(guān)混凝土的配合比、拌制、澆注等各項(xiàng)規(guī)定以及外加劑原則中的有關(guān)規(guī)定。不一樣品種的外加劑應(yīng)分別儲(chǔ)存，作好標(biāo)識(shí)，在運(yùn)送與儲(chǔ)存時(shí)不得混入雜物和遭受污染。7.1.2骨料在生產(chǎn)、采集、運(yùn)送與儲(chǔ)存過(guò)程中，嚴(yán)禁混入影響混凝土性能的有害物質(zhì)。骨料應(yīng)按品種規(guī)格分別堆放，不得混雜。在裝卸及儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)采用措施，使骨料顆粒級(jí)配均勻，并保持潔凈。拌制砼所用的骨料應(yīng)清潔，不得具有冰、雪、凍塊及其他易裂物質(zhì)，多種材料的含堿量應(yīng)根據(jù)砼使用部位和所處環(huán)境的不一樣，符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-》中的規(guī)定。加強(qiáng)對(duì)原材料的抽檢復(fù)試工作。水泥入庫(kù)堆放。砂、石按同批次不超過(guò)400ｍ３作試驗(yàn)，嚴(yán)格控制含泥量及泥塊含量；水泥按同批次不超過(guò)200t復(fù)驗(yàn)其強(qiáng)度。7.2施工控制7.2.1外界氣溫采用人工測(cè)溫，每天測(cè)量47.2.2水、外加劑及骨料的溫度每小時(shí)測(cè)一次。測(cè)量水、外加劑溶液和砂的溫度，溫度計(jì)插人深度不不不小于10cm，測(cè)量粗骨料溫度，插入深度不不不小于10cm并不小于骨料粒徑1.5倍，且周圍用細(xì)粒徑充填?；炷恋臋C(jī)口溫度、運(yùn)送過(guò)程中溫度損失及澆筑溫度，根據(jù)需要測(cè)量或每2h測(cè)量一次。溫度計(jì)插人深度不不不小于10cm7.2.3已澆混凝土塊體內(nèi)部溫度，埋設(shè)測(cè)溫孔（孔深不小于l5cm，孔內(nèi)灌滿液體介質(zhì)），用玻璃溫度計(jì)測(cè)量。大體積混凝土澆筑后3d內(nèi)加密觀測(cè)溫度變化：外部混凝土每天觀測(cè)最高、最低溫度；內(nèi)部混凝土8h觀測(cè)一次。其后宜I2h7.2.47.2.57.2.6搞好攪拌機(jī)室和后臺(tái)料倉(cāng)的保溫，溫度控制在15°C--7.2.7合理安排生產(chǎn)，防止砼在工地停滯時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致熱量損失，導(dǎo)致砼入模溫度低于107.2.87.2.97.2.10混凝土拌和時(shí)除派專人進(jìn)行常溫混凝土坍落度、配合比、攪拌溫度定期和隨時(shí)檢查外，還應(yīng)隨時(shí)檢查混凝土出機(jī)溫度、拌和材料與否有加熱過(guò)熱現(xiàn)象、加熱后的材料配料次序與否符合規(guī)定，檢查混凝土與否存在“假凝”8.安全措施8.1做好施工人員駐地的取暖保溫工作。8.2加強(qiáng)鍋爐房等供暖設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，保證正常供暖，各供暖管溝要進(jìn)行一次徹底的檢查，排除隱患。此外，要注意供暖燃料的儲(chǔ)備。8.3每套暖棚應(yīng)配置消防器材，以防止電焊作業(yè)等原因也許引燃防雨保溫層、安全網(wǎng)等易燃物而出現(xiàn)的火災(zāi)。8.4遇大風(fēng)、暴雪等惡劣天氣而停工時(shí)，注意切斷電源，保護(hù)好多種設(shè)備。8.5保持工作平臺(tái)和吊架的步、踏面上的整潔，及時(shí)清運(yùn)冰雪、多出材料和雜物。8.6常常檢查電路，防止發(fā)生漏電事故。8.7施工有關(guān)人員均應(yīng)帶安全帽，無(wú)關(guān)人員不要到墩上去。8.8冬季施工摻入外加劑時(shí)，除一般管理外，對(duì)有毒副作用的外加劑如亞硝酸鈉，在寄存和使用上都應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行，防止事故發(fā)生和帶來(lái)不利影響。9.環(huán)境保護(hù)措施9.1為工程項(xiàng)目配置機(jī)械設(shè)備時(shí)要選用經(jīng)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督部門認(rèn)定的產(chǎn)品；選用技術(shù)先進(jìn)、構(gòu)造合理、質(zhì)量?jī)?yōu)良、安全可靠的設(shè)備，以保證設(shè)備產(chǎn)生的噪聲及廢氣在單位界域邊緣低于國(guó)家有關(guān)原則規(guī)定。嚴(yán)禁使用國(guó)家明令限制使用的設(shè)備和淘汰的產(chǎn)品。設(shè)備安裝及過(guò)程中用來(lái)清洗機(jī)件的廢水、廢油及其他廢棄物等有害物質(zhì)應(yīng)排放至沉淀池沉淀后排出，不得直接排放于河流、湖泊或其他水域中，也不得傾瀉于飲用水源附近的土地上，以防污染水質(zhì)和土壤。9.2為防止出現(xiàn)材料運(yùn)送遺灑，粉狀材料應(yīng)采用袋裝或?qū)囕v進(jìn)行覆蓋運(yùn)送，不得散裝散卸。工程施工用的粉末材料如水泥、石灰、粉煤灰等，宜封閉寄存。當(dāng)受條件限制在露天堆存時(shí)，應(yīng)采用覆蓋、搭棚及設(shè)置圍檔等防止塵埃飛揚(yáng)和因水流失的措施。9.3模板隔離劑。項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)采用模板類型，材料供應(yīng)來(lái)源狀況，考慮配制簡(jiǎn)樸、經(jīng)濟(jì)合用、取材以便、脫模效果好，又不粘污構(gòu)件表面，外觀光潔，棱角整潔，且對(duì)混凝土與鋼筋無(wú)損害作用的隔離劑，盡量選用無(wú)毒無(wú)害的材料，防止對(duì)建筑物及環(huán)境導(dǎo)致污染。9.4混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝士澆筑所需攪拌機(jī)(站)、輸送泵、混凝土罐車、振搗棒等多種施工機(jī)械的維修保養(yǎng)，縮短維修保養(yǎng)周期，盡量減少施工機(jī)械噪聲的排放，防止對(duì)環(huán)境導(dǎo)致噪聲污染。混凝土的澆筑盡量不在夜間施工，以免噪聲對(duì)居民生活產(chǎn)生影響。盡量使用環(huán)境保護(hù)型振動(dòng)棒，振動(dòng)棒使用后，及時(shí)清理潔凈并保養(yǎng)好。振搗混凝土?xí)r，嚴(yán)禁振鋼筋或鋼模板，并做到快插慢拔，并配置對(duì)應(yīng)人員控制電源線及電源開(kāi)關(guān)，防止振搗棒空轉(zhuǎn)，以減少噪聲，防止對(duì)環(huán)境的噪聲污染。混凝土泵、混凝土罐車運(yùn)送混凝土?xí)r要平穩(wěn)運(yùn)行、協(xié)調(diào)一致，嚴(yán)禁高速運(yùn)行，形成噪聲，污染環(huán)境。攪拌機(jī)(站)前臺(tái)、運(yùn)送車輛清洗處、混凝土振動(dòng)棒清洗處應(yīng)設(shè)置沉淀池，通過(guò)沉淀后的污水方可排放，以防止污染水源；對(duì)沉淀池內(nèi)的泥沙定期清理潔凈，并妥善處理，防止污染環(huán)境。為揚(yáng)塵控制，混凝土拌和系統(tǒng)應(yīng)盡量安裝除塵設(shè)施。為防止現(xiàn)場(chǎng)攪拌站地面起塵，攪拌站區(qū)域內(nèi)的道路應(yīng)進(jìn)行硬化處理。并設(shè)置施工道路養(yǎng)護(hù)、維修和打掃專職人員，減少揚(yáng)塵污染，保持道路清潔和運(yùn)行狀態(tài)良好。攪拌機(jī)人需設(shè)置在