_在高温和低温条件下混凝土施工方法研究.doc
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1、II 摘要在建筑施工中,混凝土因为受到高低温的影响,建筑施工的难度大大增加了,在高低温状态下混凝土的施工方法很重要,我国幅员辽阔,当南方地区还是高温的情况下,一些北方地区已经是零下的温度,但为了保证工程的施工进度的完成,我们在一些特殊的温度下,利用不同的施工方法来解决混凝土在高低温中存在的一些问题。在低温天气下的混凝土施工过程中,由于混凝土中的部分水会结冰,改善了混凝土的强度使混凝土强度增长,并且水泥水化速度会变慢,参与水化的水也会减少。而且,当水结冰时,骨料和钢筋的外表面也会结冰,削弱水泥浆、骨料和钢筋之间的粘结,对混凝土的抗压强度影响较大,不利于混凝土的密实性和耐久性。因此,在低温天气下的
2、混凝土施工过程中,有必要对各施工环节的技术要点进行控制,以保证混凝土的强度,达到具体的施工效果。本文分析了低温天气下混凝土的施工工艺,阐述了低温天气下混凝土施工中遇到的问题及解决方法。在高温天气方面,针对高温条件对混凝土工程施工的影响,分析了混凝土施工因为高温而产生的不利影响,对混凝土在高温条件下施工方法提出论述,可为类似工程提供参考和借鉴。关键词:外加剂、混凝土、施工方法、高低温 第一章 绪论1.1研究背景 随着国家经济和技能的发展,在目前的工程建设中,混凝土有着广泛的应用。环境温度在不同的条件下,对混凝土有不同的影响。混凝土施工环境受高温影响,易开裂。在不同的温度环境下,特别是在高温天气下
3、,会出现不同的温差,有加快凝固或温度裂缝的可能性。养护过程中,为避免混凝土水分快速蒸发,必须有足够的养护用水,但可能伴随碳化、轻集料或集料配合比失当,可能会造成混凝土出现一定程度的间隙或气孔,这样可能导致混凝土渗透性增加。有关试验证明,低温对混凝土早期性能的影响有:施工温度越低,初凝时间和终凝时间越长。两者相比之终凝时间对混凝土早期影响会更加明显。混凝土的体积稳定性在低温条件下会使它的结构变化。在混凝土温度梯度和温度应力变大时,它的表面温度降低速度要比内部更加明显。有时混凝土表面会产生不规则的可见或不可见的裂缝,原因在于混凝土的抗拉强度不能承受温度的应力。在高温条件下,只要能及时养护,就没有影
4、响。在低温条件下,如果温度低于零度,则不适合浇筑混凝土。如果混凝土是在负温度下浇筑的,则需要提前加热材料,并在浇筑后及时覆盖。如果我们需要赶上工程进度,我们则需要一些施工方法。1.2混凝土的概念与分类(1)混凝土的概念混凝土1是指由胶凝材料(有机、无机或有机-无机复合材料)、粒状骨料、水、化学掺合料和矿物掺合料按适当比例掺合而成的混合物,或是硬化后形成的具有骨料结构的复合材料。混凝土是一种具有生命力的建筑建材2。随着混凝土复合材料的不断发展,在材料复合技术方面,人们的认识在不断的提高。混凝土的性能要求关注点在于确保混凝土强度的基础上,更加注重混凝土耐久度、变形情况等综合指标的平衡与协调而不是只
5、受限于混凝土抵抗压力的强度。在混凝土性能指标的要求方面,要比以往更加明确、详细和具体。同时随着混凝土施工工具越发先进以及混凝土施工技术的不断改革和创新,使得混凝土适应了不同设计方法、施工及使用要求。(2)混凝土基本分类 1)无机胶凝材料混凝土3,包括石灰硅质胶凝材料混凝土、硅酸盐水泥体系混凝土,钙铝水泥混凝土、超硬水泥混凝土、石膏混凝土、镁水泥混凝土、硫混凝土。2)有机胶凝材料混凝土,主要有沥青混凝土和聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、聚合物浸渍混凝土等。此外,无机和有机复合的胶体材料混凝土,还可以分为聚合物水泥混凝上和聚合物靛蓝混凝土。第二章 高温下混凝土施工方法 2.1概述 在混凝土工程施工中
6、,高温天气不止是指季节出现高温甚至极端高温的情况,而且包括在环境温度高、混凝土浇筑温度高、相对湿度低、风速大、日照强的热带或干旱气候地区,随时都有发生。春秋两个季节,在混凝土施工及浇筑方面,因为白天和晚上的温差变化较大,由温度变化引起的混凝土快速收缩引起的早期裂缝也较为严重。即使温度相同或相近,施工时也要比无风无湿的天气采取更严格的预防措施。因此,高温环境下混凝土的拌和、浇筑和养护会增加水泥水化率和水分蒸发率,这将对混凝土的各种性能产生不利影响。一般来说,水泥的水化几率与混凝土温度、水泥组成、粒径及所用外加剂有关4。因此,有必要探讨高温天气对混凝土施工的影响,提出相应措施,保证混凝土强度,保证
7、工期,实现强度、安全、进度、收益的协调统一。2.2高温对混凝土施工的不利影响在混凝土施工过程中,有很多的外在因素都可以导致混凝土自身的温度偏高,如中午太阳直射,高温环境,湿度较低等。美国混凝土协会305报告对高温环境有以下鉴定:1)高温环境下的温度一般高于38。2)高温混凝土的温度一般高于27。3)低气温情况下,混凝土空气湿度小于50。4)热空气较大,阳光照射强烈。在这种条件和环境下,虽然它具有新的混合和硬化的优点,但它也带来了许多其他的不利影响。首先,水在高温下搅拌和浇注时容易蒸发,这与其他因素一起导致设计坍落度损失,因而不能保证,降低混凝土的强度、抗渗透性能和持久性5。温度与混凝土的坍落度
8、有着非常大的相关性,具体情况如图1 所示。其次混凝土凝结变快,原因在于水泥水化反应因为高温变快,这样缩短了施工作业时间,导致振动不良,进而导致蜂窝、麻面、冷接缝等质量问题;最后是养护难度变大。当混凝土收缩增大,形成干缩裂缝或因为水化不同而降低强度时,说明脱模后混凝土应该及时浇水养护6。如果低湿度伴随着热空气,则更容易产生水分蒸发而形成裂缝。塑性裂变的产生有着一定的临界条件,如表1 所示。表一 相对湿度对混凝土混度的影响混凝土温度/40.138.635.332.830.127.224.5相对湿度/%857565554535252.3改善高温下混凝土施工的具体方法2.3.1运用合适混凝土外加剂在高
9、温条件下施工对于混凝土来说会有很大的影响,而要解决这些问题,我们就需要在混凝土中加入特定的外加剂来改善混凝土的性能,从而使混凝土达到施工所需要的条件。一、减水剂的应用在高温条件下的混凝土施工中,高温会加快混凝土的硬化,影响混凝土的质量,所以为了不影响混凝土的质量和施工过程一般我们会在混凝土中加入缓凝剂。 (1)聚羧酸高性能减水剂1.外加剂用量为胶凝材料总重量的0.4%-2.0%,常用用量为0.4%-1.2%。使用前,应进行混凝土试配试验,确定最佳掺量。2.不允许与萘系高效减水剂重叠。与其他外加剂重叠时,应提前进行混凝土相容性试验。3混凝土坍落度对水量敏感,必须严格控制水量。4.注意混凝土表面的
10、养护7。(2)萘系高效减水剂1. 掺量范围:粉剂:0.75-1.5%; 液体:1.5-2.5% 。2.采用该减水剂之前,应先加水采用多空骨料先进行搅拌 3.当坍落度较大时,应减短振捣的时间,以防止泌水和分层8。(3)HSB脂肪族高效减水剂1.推荐掺量为1.5-2%。2.减水剂在最后加入时,加入后应延长搅拌混凝土30s,但是一般情况下,减水剂会与拌和水一同加入。表二 外加剂分类与掺量外加剂名称聚羧酸高性能减水剂柰系高效减水剂HSB脂肪族高效减水剂掺量0.4%-1.2%0.75-1.5/1.5-2.5% 1.5-2%。3.混凝土初次凝结以前,表面会有黄色液体泌出,属正常现象。在混凝土收浆抹光或者混
11、凝土强度变强以后,颜色会自然消除,浇水养护颜色的话会消除的快一些,不会影响混凝土的内部和外部性能9。二、缓凝剂的应用 在高温条件下的混凝土施工中,高温会加快混凝土的硬化,影响混凝土的质量,所以为了不影响混凝土的质量和施工过程一般我们会在混凝土中加入缓凝剂。 1、木质素磺酸盐类缓凝剂:这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%0.3%,混凝土凝结时间可延长23小时。2、糖蜜缓凝剂:其主要成分为己糖钙、蔗糖钙等,一般掺入水泥质量的0.1%0.3%(粉状)和0.2%0.5%(水性剂)。混凝土的凝结时间可延长24H,每加入0.1%(水性剂),凝结时间可延长1H左右,当掺量大于1%时,混凝土脆而不长时间变硬
12、,当掺量为4%时,28d强度仅为混凝土强度的1/10。3、羟基羧酸及其盐类缓凝剂:这种缓凝剂一般为水泥质量的0.03%-0.10%,混凝土凝结时间可延长4-10h,这种缓凝剂会使混凝土泌水率增加 ,特别是在水泥用量低或水灰比大的混凝土中。如果与引气剂一起使用,可以改进10。总的来说,无论是何种类型的缓凝剂,主要目的都是为了进行加工混凝土的需要,只是不同类型的缓凝剂对应的掺量和缓凝时间也会有一定的差异,所以挑选缓凝剂前一定要对相应的施工环境做好仔细的评估,以便有更好的施工效果。2.3.2运用不同的施工工艺(1)原料温度控制水泥是各种混凝土拌和料的最高温度和较大比例11。因此,它对整个混凝土的温度
13、有着相当大的影响,因此降低水泥的温度是非常必要的。有很多的方法来降低水泥内部的温度,列如在水泥的运输过程中可以控制它们的温度或者可以采用水化热比较低的水泥,为了使水泥的温度降低,料仓应装满水泥,增加集料堆高,使集料吸热率降低。同时,应该讲水泥放在阴凉处,以便让阳光不能直接直射。我们可以使用深井水来混合搅拌混凝土。当水温降低后,搅拌出来的混凝土温度也会随之降低。如果条件允许,可以用冰代替部分混合水。但是,使用冰时应提前称重,以保证比例,同时应提前使用破碎机。在施工中,我们可以用冰来代替水,这样以后,混凝土的温度能降低的更快,但是也存在着一些问题,如供水不足,搅拌后有冰渣等问题。所以在室外施工中,
14、不能经常使用冰代替水。我国有些公司把遮阳棚放在水泥仓的上面,这样避免阳光直接照射,向集料堆内喷水,水来自于深井,采用冷水预冷降低集料温升。渗水底部的渗透坡度(库底坡度设为1%)排入库外集水坑排水。试验人员应根据经验调整混凝土配合比并且加强骨料含水量的检测,满足工程中所需的水胶比,每班至少检查一次砂石骨料含水量,从而确保混凝土的质量。在搅拌混凝土时,我们应该优先选择温度较低的混凝土而不是高表面温度的上部材料。为了降低混合器的温度,我们在生产和混合混凝土之前水排出,然后抽吸低温水冷却。冷水也被注入混合器和混合鼓中以降低机器的温度。(2)优化混凝土施工配合比改善混凝土配合比,也可以降低混凝土的整体温
15、度。特别是必须控制单位用水量,否则混凝土将很难满足施工要求,在特定的施工过程中,通常采用试验配合比的方法来确定配合比,还需要选择合适的配合比。选择更好的骨料,低水合水泥和高混合料。在高温条件下,水的蒸发很容易减少。如果水的体积增加并保持水的水泥比 ,水泥消耗需要增加,这将导致工作量增加和冷却故障。对此,在混凝土中掺加外加剂和聚羧酸系高效减水剂的方法,既能在不增加水泥用量的前提下,确保施工规范和设计要求,在施工过程中应尽可能控制砂石泥的含量,并优化粉煤灰和矿物粉尘的含量。通过改变各种原材料的配合比,可以从本质上改善混凝土的性能12。2.3.3混凝土合理的施工方案 (1)降低混凝土的温升一方面要在
16、高温环境下确保混凝土的的有效温度,并特别注意防止温度升高。为了不让混凝土因为外部温度过高导致混凝土过热,首先要缩短它的运输时间。混凝土进入仓库以后应立即振捣抹平,并且应及时覆盖浇筑部位,减少阳光的照射时间。在混凝土运输和浇筑过程中应保证混凝土温度平衡,不能过高,必要时可用棉布覆盖表面,同时有人进行了实验。如果滚筒表面漆成白色,则还可以使用不同颜色的热吸收原理来减少太阳辐射的热量。所以我们可以尝试改变表面颜色。开始浇筑时尽量避开高温期。原则上,应特别注意避开中午气温最高的时段。最好选择早晚气温相对较低或阴天太阳辐射较少的时间。在高温天,准备工作集中在浇注前。合理安排仓库编号。根据气温变化趋势,抓
17、住时机,抢先倒水。为防止运输引起的坍落度降低,方法之一是采用后掺法在混凝土中掺入缓凝减水剂。同时,在运输过程中,即使坍落度降低,一般也不宜在浇筑处重新注水和拌合。中国水利水电第五工程局南水北调中线工程焦作段工程方案中,开通时间原则上安排为:混凝土浇筑安排在每天早晚的低温时段,一般在下午16:00以后。并在次日上午10:00前完成浇筑,避免在每天高温时段施工,并由工作人员集中监控,记录温度变化。(2)降低环境温度降低环境温度也是减少高温对混凝土结构的不利影响的重要措施,对于存储和建筑工地,可以采取防晒和通风措施以增加空气流通并减少阳光直射:特别是在露天环境中,对于搅拌站,施工道路和浇筑场所,浇水
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