基于冬季施工混凝土强度的研究.doc

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1、基于冬季施工混凝土强度的研究浅谈混凝土工程冬期施工在我国的东北、华北、西北地区，每年有36个月处于寒冷季节，气温长期偏低，如何保证负温下混凝土工程的质量问题是一个有意义的研究。低温或负温对混凝土施工十分不利。环境温度低，水泥的水化反应慢，妨碍混凝土强度的增长。温度每降低一度，水泥的水化反应速率约降低57，在10范围内水泥的活性急剧降低，水化作用缓慢。一般在温度低于0的某个范围时，游离水开始结冰；温度下降到-15左右时，游离水几乎全部结冰，致使水泥的水化和硬化完全停止。当液态的水转化为固态的冰晶时，其体积约增大9，使混凝土产生内应力并造成骨料的相对位移及内部水分向负温表面迁移，在混凝土内部形成冰

2、聚体而引起局部结构破坏。第一部分 混凝土原材料1、粉料：水泥品种优先考虑使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于42.5号,最小水泥用量不应少于300kg/m，水灰比不应大于0.6。使用矿渣硅酸盐水泥时，宜优先采用蒸汽养护 。2、拌制混凝土所采用的骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及易被冻裂的矿物质。3、水：必须采用已检验合格的拌和用水，可采取拌合用水加热的方法保证混凝土的温度，水的加热温度不宜高于80，且必须经热工计算水可加热的最低温度。若水、骨料达到规定温度仍不能满足要求时，水可加热到100,但水泥不得与80以上的水直接接触,投料顺序为先投入骨料与已加热的水，最后加入水泥，以免造成水

3、泥“假凝”，影响混凝土质量。水泥品种及标号 水温控制 砂石温控制32.5普通水泥 小于70 小于5042.5普通水泥 小于60 小于4032.5矿渣水泥 小于80 小于60其它高标号水泥 小于60 小于40第二部分 外加剂 1、 早强剂混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝上早期强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能的外加剂称为早强减水剂1） 氯盐早强类氯盐类的早强剂只准在不配刚筋的素混凝土中掺加，对于钢筋混凝土，特别是颈应力钢筋混凝上，以及有金属预埋件的混凝土中，要慎重使用这类外加剂，限制Cl-含量的

4、引入量，甚至要禁止使用。2）硫酸盐早强剂常用的硫酸盐早强剂为硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙。掺硫酸盐早强剂的混凝土要注意预防泛碱和白华现象3） 硝酸盐和亚硝酸盐早强剂硝酸盐和亚硝酸盐均对水泥水化过程起促进作用。这些盐类不仅能作为混凝土的早强剂组分，而且可以作为混凝土防冻剂组分使用。我国曾生产应用过以硝酸盐和亚硝酸盐为主的许多品种的早强剂或防冻剂，如亚硝酸钙一硝酸钙，硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙，以及亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙一尿酸等。亚硝酸钠的掺入还可以防止混凝土内部钢筋的锈蚀，其原因是可以促使钢筋表面形成致密的保护膜。所以氯盐早强剂或氯盐防冻剂中常复合有亚硝酸钠组分。

5、4） 有机化合物早强剂最常用的有机化合物早强剂为三乙醇胺。三乙醇胺是一种表面活性剂，掺入水泥混凝土中，在水泥水化过程中起催化剂的作用，它能够加速C3A的水化和钙矾石的形成。三乙醇胺常与氯盐早强剂复合使用，早强效果更佳。常用的有机化合物早强剂还有甲酸钙、乙酸和乙酸盐等。另外，实际应用中三异丙醇胺也同样具有一定早强性能，同时对混凝土后期强度也有比较明显的提高。5） 复合型早强剂和早强减水剂通过对各种早强剂组分之间的复合，以及早强剂组分与减水剂组分之间的复合，可以收到比单一早强剂更好的改性效果，如：大幅度提高混凝土的早期强度发展速率；既能较好地提高混凝土的早期强度，又对混凝土后期强度发展带来好处；既

6、具有一定减水作用，又能大幅度加速混凝土早期强度发展；既能起到良好的早强效果，又能避免有些早强组分引起混凝土内部钢筋锈蚀等。2. 防冻剂 混凝土防冻剂按其成分分为1.强电解质无机盐类2.水溶性有机化合物类3.有机化合物与无机盐复合类4.复合型防冻剂。1. 氯盐类1）氯盐类防冻剂的主要产品为氯化钠、氯化钙等，因其价格低，防冻效果好，在防冻产品中占有7的份额。但该类产品存在严重的副作用，不仅锈蚀混凝土中的钢筋，同时还会降低混凝土的长期强度和耐久性。（1） 氯化钠防冻作用较好，但很少单独用作防冻组分，原因是1）钢筋锈蚀氯化钠防冻剂容易锈蚀钢筋，在负温环境下，混凝土由外向内逐渐结冰时，未冻结溶液中的氯离

7、子浓度逐渐升高，容易引起局部锈蚀。2）降低混凝土的耐久性氯盐使混凝土内钢筋锈蚀的结果除了降低钢筋的强度以外，锈蚀膨胀还会引起混凝土开裂。另外，氯盐在混凝土内的反复潮解和结晶作用所产生体积膨胀，更容易使混凝土耐久性降低。 （2） 氯化钙 氯化钙掺入混凝土后凸现其早强性能而降低冰点能力差。原因在于氯化钙属于强电解质，溶于水后全部电离成离子，吸附在水泥颗粒表面，增加水泥的分散度而加速水泥的水化反应。2）.氯盐阻秀类氯盐阻绣类防冻剂主要为氯化钠和亚硝酸盐的复合物，氯化钠的功能在于防冻和早强，亚硝酸钠兼有阻绣和防冻的功能。阻绣类防冻剂在我国市场占有相当高的份额约20。3）.无氯盐类氯离子含量0.1的防冻

8、剂称为无氯盐防冻剂。无氯盐类防冻剂主要产品为亚硝酸、硝酸盐和碳酸盐，或复合了一定量的具有早强功能的硫酸钠。(该类防冻剂约占市场份额的20)。2.亚硝酸盐 1）亚硝酸钠 在各种无机盐防冻物质中，亚硝酸钠的防冻效果最佳，亚硝酸钠溶液的最低冰点为-19.6，作为防冻组分可以在混凝土硬化温度不低于-16时使用。亚硝酸钠会加速硅酸三钙水化速度、降低硅酸二钙的水化速度，因此它孙然具有较好的早强作用，但会迟滞混凝土后期强度的提高。此外，亚硝酸钠掺量过高会使混凝土中自由水减少，进而阻碍混凝土强度的提高。亚硝酸钠阻绣作用明显，但也可能导致混凝土碱含量增高。2） 亚硝酸钙亚硝酸钙是一种无色透明或淡黄色单斜晶系人工

9、矿物，含有两个结晶水。亚硝酸钙浓溶液与水同时全部结成冰的共晶温度抵达-28.2。因此亚硝酸钙的防冻机理不仅仅是水的冰点降低，也有部分结晶冰理论和冰晶变形效果的共同作用。根据防冻应用规范，在掺量为1.54.0时，可以-15下作为防冻组分使用。3）亚硝酸钾亚硝酸钾为白色或浅黄色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，亚硝酸钾在负温条件下同样有很高的水溶性，该性质在混凝土防冻剂中具有很大的优势。正温条件下亚硝酸钾在水中的溶解度稍小于亚硝酸钠。由于亚硝酸钾易潮解，有毒，与有机物接触易燃易爆，因此操作时必须谨慎。3.硝酸盐1）硝酸钠硝酸钠是淡黄色或浅灰色固体，是一种强氧化剂，易溶于水，易潮解。密度2.257，分解温

10、度380，低浓度下防锈效果不明显。2）硝酸钙硝酸钙为白色粉晶体，比重1.82，熔点245；易溶于水、乙醇和丙酮，在空气中易潮解，与有机物摩擦和撞击可能发生燃烧或爆炸，须注意安全。硝酸钙的速度早强效果较好，在低温下显示出早强性能，其防冻效果佳且无毒性。此外，硝酸钙混凝土的和易性及塌落度保持性能均优于亚硝酸钙。（二）复合型防冻剂复合型防冻剂是复配了减水、引气、早强等组分的一大类新型防冻剂产品，该类防冻剂产品因为掺量低，从而减低了防冻剂对混凝土的负面影响；而且复配型防冻剂也避免了单组分防冻剂与混凝土其他组分的相容问题。复合型防冻剂（硝酸钙+已二酸盐、亚硝酸钠+已二酸盐、亚硝酸钙-硝酸钙-氯化钙+已二

11、酸盐、亚硝酸钠+荼系高校减水剂）在负温下使用对混凝土的增强效果优于普通防冻剂（如亚硝酸钠、氯化钠+硝酸钙、碳酸钾等）；到气温高于15时，复合型防冻剂可以显著提高混凝土的硬化速度。第三部分 混凝土生产1、搅拌机棚内应有暖气或热风机等加温设备，使内部温度不低于10，搅拌楼内温度低于10时严禁开盘，搅拌开盘前及结束后使用拌和热水冲洗鼓筒。2、存在结冰可能的水管、外加剂管道等须用电热丝和保温棉包裹，保证液体材料正常计量。3、改变投料顺序，由原骨料粉料水和外加剂的顺序改为骨料水粉料和外加剂，因热水直接与水泥接触，可导致速凝并影响混凝土的和易性及后期强度,同时外加剂高温会分解失效，故外加剂严禁加入拌和热水

12、中或与水同时计量，可设置电脑计量程序或将外加剂计量装置出口管道引离水计量装置。4、搅拌时间可在原基础上延长50%左右，以确保温度传递均匀，保证混凝土测试的准确性。5为了提高混凝土的入模温度，可按热工计算确定水泥、骨料的加热温度。骨料可加热至不超过60。第四部分 混凝土运输严寒季节浇筑混凝土应考虑运输器具进行适当覆盖保温，尽量缩短运输距离和装卸次数，灌筑要快浇快盖，工作面尽量缩小，以减少热损失。第五部分 混凝土浇筑1、混凝土浇筑前，要清除模板及钢筋上的冰雪和污垢。混凝土出机温度在10以上，入模温度不得低于5。2、养护过程中仍须测养护温度，达不到5时应采取加热措施养护。第六部分 混凝土的养护进入冬

13、季施工后，尽可能使用胶合板、木板等具有一定保温作用的模板，用保温材料如棉被、草帘、高梁秆或泡沫保温板等覆盖暴露混凝土表面和包裹钢模板，使混凝土强度较快发展。当一般保温材料不能满足要求时，可用保温性能好的锯末与小块生石灰（粒径20mm30mm）混合后盖在混凝土上面，或者填充在双层模板之间。当需要补充热量时，可在其上洒水，生石灰块就渐渐发热，减缓混凝土热量散失。蒸汽养护法，对已浇筑的混凝土使它受到低温饱和蒸汽的养护，防止混凝土散热太快。但是如果温度控制不好，或是受到不合理的荷载作用，易使混凝土或构件产生裂缝。控制措施：1.根据混凝土实际情况，通过一定的热工计算来决定通气加热延续时间。2.蒸汽养护混

14、凝土不得超过80。但在使用掺有混合料3555的矿渣水泥或火山灰水泥拌制的混凝土，温度可提高到85953.限制升温速度4.混凝土冷却到5以下，应在混凝土与模板冻结前拆模；混凝土温度与气温相差大于20时，拆模后混凝土表面应用保温材料覆盖，使混凝土表面缓慢冷却。5.当构件尚未完全冷却到5左右时，不准受冲击和动力荷载的作用，以防开裂。电热法电极加热应在混凝土浇筑后立即送电，送电前混凝土表面应该保温覆盖。混凝土在加热养护过程中，其表面不应出现干燥脱水，并应随时向混凝土上表面洒水，洒水应在断电后进行。 混凝土采用电热毯法养护应符合下列要求：1.电热毯宜由四层玻璃纤维布中间夹以电阻丝制成.其几何尺寸应根据混凝土表面或模板外侧与龙骨组成的区格大小确定.热毯的电压宜为率宜为6080V，功率宜为75100W/块。 2.当布置电热毯时，在模板周边的各区格应连续布毯，中间区格可间隔布毯，并应与对面模板错开，电热毯外侧应设置耐热保温材料（如岩棉板等 ）。3.电热毯养护的通电持续时间应根据气温及养护温度确定，可采取分段 间断或连续通电养护工序