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摘要:混凝土桥梁施工是一种重要的施工方式和技术,在桥梁施工中有着广泛的应用。在冬季由于混凝土具有自身的特点,因此本文结合冬季混凝土桥梁施工的特点,对如何提高冬季混凝土桥梁施工进行分析和探讨。
关键词:混凝土;桥梁施工;冬季;
一 混凝土桥梁施工冬季施工的特点
混凝土是一种在工程中应用广泛的建筑材料,是构成建筑物主体的重要组成部分。由于其材料自身的特点,环境温度对混凝土工程施工质量的影响极大。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG041-2000),《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—97)的规定,冬季室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时即进入冬期施工;相反,当室外日平均气温连续5天稳定高5℃时解除冬期施工。冬季施工期的起止日期一般都要用当地的历史气象资料确定,也可经过实测或由甲、乙双方按照一定的原则协商统一划定。混凝土工程冬季施工有以下特点:
(1)混凝土强度的增长取决于水泥水化反应的结果。水泥的水化反应和水及温度有关。当温度降低时,水的活性减弱,水化反应减慢,特别是当温度降低到0℃有以下时,混凝土中的水结成冰,水泥的水化反应停止,混凝土的强度增长也中止。因此如何形成水泥水化反应的环境是混凝土冬季施工的关键环节之一。
(2)当温度低于5℃时,与常温相比,混凝土强度增长缓慢。在5℃条件下养护28天,其强度增长仅能达到标准养护28天的60%左右。当温度降至0℃以下时,特别是温度下降到混凝土液相冰点,混凝土中的水开始结冰,其体积膨胀约为9%,此时混凝土内部结构可能遭到破坏,称为混凝土冻害。其宏观表现为混凝土的强度损失。因此冬季施工的混凝土,一方面,为满足施工进度要求,必须采取特殊措施使混凝土强度能够较快增长;另一方面,要在混凝土受冻前能尽快达到其抗冻害的临界强度。
(3)为了给冬季施工的混凝土创造一个正温养护环境,常采取材料预热、保温、养护期间加热等措施,不仅施工技术较复杂,费用较高,而且对能源供给的要求也较高。根据我国大中型工程冬季混凝土施工资料统计,采用骨料加热措施时,在预热过程中通常每加热1m³骨料平均总耗热量约20750~57500KJ/m,相当于电能消耗6~17KW·h/m,采用电加热养护时,每立方米混凝土消耗电能可高达80~120KW·h,从骨料预热到加热养护,冬季混凝土施工成本增加幅度为32%~50%。
(4)冬季是混凝土工程质量事故的多发季节,而且在时间上有明显的滞后性。即冬季浇注的混凝土出现质量问题时,多在春融期或后期显现。由于事故多发生较晚,所以处理难度较大,因此必须尽量提高冬季混凝土施工措施的可靠性,对能源供给的可靠性也要提出相应要求。我国气候属大陆气候,冬季除了经常有寒流袭击,气温变化频繁,须注意防护外,由于风速较大,还要注意防风,避免混凝土养护期间的失水。
二 冬季混凝土桥梁施工注意的几个问题
(一)混凝土原材料的加热
为了保证冬季混凝土的拌制温度,原材料加热应优先采用加热水的方法,当热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不能满足热工计算时,可提高水温到100℃,但水泥不得与80℃以上的水直接接触。水加热宜采用蒸汽加热,电加热或汽水热交换罐等方法。加热水使用的水箱或水池应予以保温,其容积应能使水达到规定的使用温度要求。
(二)混凝土的拌制
混凝土搅拌时,骨料中不得带有冰、雪及冻团。拌制混凝土的最短时间可按规定确定。合理的投
料顺序,能使混凝土拌合物的温度均匀,即有利于其强度发展。又可提高搅拌机的效率,一般先投入骨料和加热的水,待搅拌一定时间后,水温降低到40℃左右时,再投入水泥继续搅拌到规定时间,以避免水泥假凝。一般在拌制工程中不再补充热能。
(三)混凝土的运输和浇筑
(1)混凝土的运输
冬季混凝土的运输应考虑对运输机具进行适当地保温,或利用运输车的废气进行加热。运输时间和距离应尽量缩短,装卸次数尽量少,在运输过程中的温度损失不宜超过5~6℃。在运输、浇筑过程中的温度和覆盖的保温材料,应符合热工计算的数值,当不符合要求时,可采取提高原材料加热温度,减少装卸次数,缩短运输时间等措施给予调整。
(2)混凝土的浇筑
①混凝土浇筑前,应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。模板宜用木模板,有条件时,浇筑前可用热空气喷模板面及钢筋。仓前混凝土应即时入模,不得延误。混凝土经振捣成型后应立即覆盖,必须保证混凝土在开始养护(加热)前的温度满足要求。
②冬季不得在强冻胀性地基土上浇筑混凝土,在弱冻胀性地基土上浇筑混凝土时,地基土不得遭冻。常可采用保温、预热或掺用外加剂等措施防冻,当在非冻胀性地基土上浇筑混凝土时,混凝土受冻前,必须达到预期的抗冻临界强度。
③对加热养护的现浇混凝土结构,模板的支撑、浇筑程序和施工缝位置,应考虑到能够防止加热养护时较大的温度应力。当加热温度超过40℃时,由于温度高,势必在结构内产生一定的温度应力,为消除结构内的温度应力,应通过计算,征得设计单位同意,在结构跨中适当位置设温度施工缝。
④分层浇筑厚大整体式结构混凝土时,已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃,采用加热养护时养护层的温度也不得低于2℃。由上可知,混凝土运输浇筑过程中也可能需要一定的热能补充,以满足浇注前的保温、地基防冻及浇筑后初期的热应力控制要求。
三 冬季混凝土桥梁施工技术总结
(一)对未掺防冻剂水泥浆体,负温并不破坏水泥的化学本质,冻结对新拌混凝土的影响只是物理性
质而非化学性质。负温时,拌和水从液相变为固相后,水泥的水化反应因无法进行而停止发展,但恢复
正温后,水化反应随之恢复,反应的速度与未受冻并无区别;掺入防冻剂水泥浆体的水化,由于防冻剂
水溶液的最低共熔点低于0℃。
(二)一次性受冻或受到冻融的反复作用的混凝土,早期受冻都将使混凝土的各项物理力学性能遭到不可恢复的损失;对于已经充分硬化的混凝土,受冻一次往往不会产生明显的影响,但反复冻融后混凝土将会产生破坏,影响结构的耐久性。
(三)室外最低温度达到0℃时,首先加入适量的防冻剂,以提高混凝土的抗冻性;当气温超过防冻剂的适应温度后,再继续加大防冻剂掺量已经不能满足混凝土的防冻要求,因此在气温低于防冻剂适应温度时,还应对水和骨料进行加热(水泥不得预热,且不得与温度高于80℃的水接触),搅拌时应先加
入骨料和水,再加入水泥。对于施工时间较早的下部结构(承台、墩柱),因仅有很少一部分参与了冬季施工,当气温在-5℃以上时,可采用蓄热法进行保温,可采用斯氏蓄热法进行计算。
(四)混凝土采用蒸汽养护法,将会造成水分过快散失,导致容易出现干缩裂缝,箱梁混凝土优先采
用蓄热法养护,当气温骤降过低时考虑采用蒸汽内部通气法养护,应控制混凝土拌合温度、混凝土拌合
物出機温度、混凝土经过运输到浇筑时的温度、混凝土完成浇筑时的温度、混凝土蓄热养护冷却至0℃
时的时间。混凝土的冬季施工方法,需进行混凝土的热工计算。如对护栏和桥面附属工程混凝土采取掺加防冻剂,负温法养护的施工方法,当室外气温骤降,蓄热法和负温法无法施行或不能满足要求时,采用蒸汽养护法保证混凝土的养护温度。
参考文献
[1]杨舜,浅谈混凝土冬季施工的原理及措施,山西建筑,2006年8月,第32卷第16期
[2]段雪辉,浅谈混凝土的冬季施工,科技情报开发与经济,2006年第16卷第17期
关键词:混凝土;桥梁施工;冬季;
一 混凝土桥梁施工冬季施工的特点
混凝土是一种在工程中应用广泛的建筑材料,是构成建筑物主体的重要组成部分。由于其材料自身的特点,环境温度对混凝土工程施工质量的影响极大。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG041-2000),《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—97)的规定,冬季室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时即进入冬期施工;相反,当室外日平均气温连续5天稳定高5℃时解除冬期施工。冬季施工期的起止日期一般都要用当地的历史气象资料确定,也可经过实测或由甲、乙双方按照一定的原则协商统一划定。混凝土工程冬季施工有以下特点:
(1)混凝土强度的增长取决于水泥水化反应的结果。水泥的水化反应和水及温度有关。当温度降低时,水的活性减弱,水化反应减慢,特别是当温度降低到0℃有以下时,混凝土中的水结成冰,水泥的水化反应停止,混凝土的强度增长也中止。因此如何形成水泥水化反应的环境是混凝土冬季施工的关键环节之一。
(2)当温度低于5℃时,与常温相比,混凝土强度增长缓慢。在5℃条件下养护28天,其强度增长仅能达到标准养护28天的60%左右。当温度降至0℃以下时,特别是温度下降到混凝土液相冰点,混凝土中的水开始结冰,其体积膨胀约为9%,此时混凝土内部结构可能遭到破坏,称为混凝土冻害。其宏观表现为混凝土的强度损失。因此冬季施工的混凝土,一方面,为满足施工进度要求,必须采取特殊措施使混凝土强度能够较快增长;另一方面,要在混凝土受冻前能尽快达到其抗冻害的临界强度。
(3)为了给冬季施工的混凝土创造一个正温养护环境,常采取材料预热、保温、养护期间加热等措施,不仅施工技术较复杂,费用较高,而且对能源供给的要求也较高。根据我国大中型工程冬季混凝土施工资料统计,采用骨料加热措施时,在预热过程中通常每加热1m³骨料平均总耗热量约20750~57500KJ/m,相当于电能消耗6~17KW·h/m,采用电加热养护时,每立方米混凝土消耗电能可高达80~120KW·h,从骨料预热到加热养护,冬季混凝土施工成本增加幅度为32%~50%。
(4)冬季是混凝土工程质量事故的多发季节,而且在时间上有明显的滞后性。即冬季浇注的混凝土出现质量问题时,多在春融期或后期显现。由于事故多发生较晚,所以处理难度较大,因此必须尽量提高冬季混凝土施工措施的可靠性,对能源供给的可靠性也要提出相应要求。我国气候属大陆气候,冬季除了经常有寒流袭击,气温变化频繁,须注意防护外,由于风速较大,还要注意防风,避免混凝土养护期间的失水。
二 冬季混凝土桥梁施工注意的几个问题
(一)混凝土原材料的加热
为了保证冬季混凝土的拌制温度,原材料加热应优先采用加热水的方法,当热水仍不能满足要求时,再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不能满足热工计算时,可提高水温到100℃,但水泥不得与80℃以上的水直接接触。水加热宜采用蒸汽加热,电加热或汽水热交换罐等方法。加热水使用的水箱或水池应予以保温,其容积应能使水达到规定的使用温度要求。
(二)混凝土的拌制
混凝土搅拌时,骨料中不得带有冰、雪及冻团。拌制混凝土的最短时间可按规定确定。合理的投
料顺序,能使混凝土拌合物的温度均匀,即有利于其强度发展。又可提高搅拌机的效率,一般先投入骨料和加热的水,待搅拌一定时间后,水温降低到40℃左右时,再投入水泥继续搅拌到规定时间,以避免水泥假凝。一般在拌制工程中不再补充热能。
(三)混凝土的运输和浇筑
(1)混凝土的运输
冬季混凝土的运输应考虑对运输机具进行适当地保温,或利用运输车的废气进行加热。运输时间和距离应尽量缩短,装卸次数尽量少,在运输过程中的温度损失不宜超过5~6℃。在运输、浇筑过程中的温度和覆盖的保温材料,应符合热工计算的数值,当不符合要求时,可采取提高原材料加热温度,减少装卸次数,缩短运输时间等措施给予调整。
(2)混凝土的浇筑
①混凝土浇筑前,应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。模板宜用木模板,有条件时,浇筑前可用热空气喷模板面及钢筋。仓前混凝土应即时入模,不得延误。混凝土经振捣成型后应立即覆盖,必须保证混凝土在开始养护(加热)前的温度满足要求。
②冬季不得在强冻胀性地基土上浇筑混凝土,在弱冻胀性地基土上浇筑混凝土时,地基土不得遭冻。常可采用保温、预热或掺用外加剂等措施防冻,当在非冻胀性地基土上浇筑混凝土时,混凝土受冻前,必须达到预期的抗冻临界强度。
③对加热养护的现浇混凝土结构,模板的支撑、浇筑程序和施工缝位置,应考虑到能够防止加热养护时较大的温度应力。当加热温度超过40℃时,由于温度高,势必在结构内产生一定的温度应力,为消除结构内的温度应力,应通过计算,征得设计单位同意,在结构跨中适当位置设温度施工缝。
④分层浇筑厚大整体式结构混凝土时,已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃,采用加热养护时养护层的温度也不得低于2℃。由上可知,混凝土运输浇筑过程中也可能需要一定的热能补充,以满足浇注前的保温、地基防冻及浇筑后初期的热应力控制要求。
三 冬季混凝土桥梁施工技术总结
(一)对未掺防冻剂水泥浆体,负温并不破坏水泥的化学本质,冻结对新拌混凝土的影响只是物理性
质而非化学性质。负温时,拌和水从液相变为固相后,水泥的水化反应因无法进行而停止发展,但恢复
正温后,水化反应随之恢复,反应的速度与未受冻并无区别;掺入防冻剂水泥浆体的水化,由于防冻剂
水溶液的最低共熔点低于0℃。
(二)一次性受冻或受到冻融的反复作用的混凝土,早期受冻都将使混凝土的各项物理力学性能遭到不可恢复的损失;对于已经充分硬化的混凝土,受冻一次往往不会产生明显的影响,但反复冻融后混凝土将会产生破坏,影响结构的耐久性。
(三)室外最低温度达到0℃时,首先加入适量的防冻剂,以提高混凝土的抗冻性;当气温超过防冻剂的适应温度后,再继续加大防冻剂掺量已经不能满足混凝土的防冻要求,因此在气温低于防冻剂适应温度时,还应对水和骨料进行加热(水泥不得预热,且不得与温度高于80℃的水接触),搅拌时应先加
入骨料和水,再加入水泥。对于施工时间较早的下部结构(承台、墩柱),因仅有很少一部分参与了冬季施工,当气温在-5℃以上时,可采用蓄热法进行保温,可采用斯氏蓄热法进行计算。
(四)混凝土采用蒸汽养护法,将会造成水分过快散失,导致容易出现干缩裂缝,箱梁混凝土优先采
用蓄热法养护,当气温骤降过低时考虑采用蒸汽内部通气法养护,应控制混凝土拌合温度、混凝土拌合
物出機温度、混凝土经过运输到浇筑时的温度、混凝土完成浇筑时的温度、混凝土蓄热养护冷却至0℃
时的时间。混凝土的冬季施工方法,需进行混凝土的热工计算。如对护栏和桥面附属工程混凝土采取掺加防冻剂,负温法养护的施工方法,当室外气温骤降,蓄热法和负温法无法施行或不能满足要求时,采用蒸汽养护法保证混凝土的养护温度。
参考文献
[1]杨舜,浅谈混凝土冬季施工的原理及措施,山西建筑,2006年8月,第32卷第16期
[2]段雪辉,浅谈混凝土的冬季施工,科技情报开发与经济,2006年第16卷第17期