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混凝土冬期养护方法的选择  

2013-02-14 13:22:19|  分类: 土木工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文引自独上高楼博客


一、混凝土冬期养护方法的选择

1、大体积混凝土设备基础、热电站等养护方法的选择

⑴、蓄热法,严寒大风时,须加搭挡风墙

⑵、地下结构,搭保温棚遮盖。

⑶、蓄热为主,个别部位电热或用小型暖棚

⑷、蓄热并掺外加剂,个别部位人工加热。

2、工业及民用建筑独立或带形混凝土、毛石混凝土基础,小型设备基础:

⑴、不太冷时土模保温,上部覆盖

⑵、蓄热法加外加剂;或加早强抗冻剂,简单覆盖

⑶、个别小型独立基础,上部遮盖,用蒸汽或热空气表面加热,初期电热,然后保温蓄热

⑷、无钢筋和毛石混凝土基础采用负温混凝土法

3、基础梁、柱、吊车梁、框架结构:

1、不太冷时,蓄热法加外加剂;或外加剂法;或电热蓄热法

2、蒸汽加热法;或结构内部通气法。

二、蓄热法养护

1、蓄热法养护施工要点

1.1 基本原理

蓄热法将混凝土的组成材料(水和骨料)进行适当加热、搅拌,使搅拌后具有一定的温度,混凝土的外围用保温材料严密覆盖,利用混凝土预加的热量及水泥的水化热之和保温,使混凝土缓慢冷却,并在冷却即过程中逐渐硬化,当混凝土冷却到0℃时,使达到抗冻临界强度或预期的强度。

1.2 材料加热

⑴ 水泥宜用425号及425以上硅酸盐水泥或普通水泥,使用前宜运入暖棚内存放

⑵ 组成材料加热应优先考虑加热水,当水加热还达不到要求温度时,才考虑对砂和石子加热;当石子干燥无冻块时,只加热砂。

⑶ 水的加热可用火炉、大铁锅或在水箱内安放盘曲的蛇形蒸汽管或直接通入蒸汽。砂、石子加热可采取将蒸汽管直接插入被加热的石子堆中,通蒸汽或热空气加热;小批量可用热炕或在铁板下、金属管等火炕下生火间接烤热,但不能用火焰直接加热集料。

⑷ 混凝土组成材料加热温度需要混凝土拌和物的最终温度按17-4-4-2节计算确定。水、集料加热的最高允许温度应按表17-24采用。混凝土温度一般应控制在35℃以内,温度过高会引起合宜性变差,或导致热收缩裂缝。

1.3 搅拌、运输、浇灌

⑴ 搅拌时应投入砂石和水拌和,然后再投入水泥拌和,不得将水泥与水直接搅拌,以免产生假凝.搅拌时间应比常温季节延长50%,切忌将带有冻团及冰雪的砂石装入搅拌机内。

⑵ 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。

1.4 蓄热保温

⑴ 蓄热法保温应选择导热系数小,就地取材、价廉耐用的材料,如稻草板、草垫、草袋、稻壳、麦秸、稻草、锯屑、炉渣、岩棉毡、聚苯乙烯板等,并要保持干燥。可成层或散装覆盖,并作成工具或保温模板,在保温时再在表面覆盖一层塑料薄膜、油毡或水泥袋纸等不透风材料,可有效提高保温效果,或保持一定空气间层,形成一密闭的空气隔层,起保温作用。

⑵ 及时作好保温覆盖,各层互相搭盖严密。敷设后,要注意防潮和防止透风,对于结构构件的边棱、端部和凸角,要特别加强保温、挡风。新浇混凝土与已硬化混凝土的连接处,为避免热量的传导损失,必要时应采取局部加热措施。

1.5冷却时间计算

蓄热法混凝土冷却到0℃的延续时间和此期间的平均温度,可按17-4-4-2节计算求得,据此查图17-3,或用成熟度方法估算出混凝土可能获得的强度。如混凝土达不到抗冻临界强度值或预期的强度,则须调整施工条件或改进保温措施,再进行计算,直至符合要求为止。

1.6 测温

混凝土拌制、运输、浇灌应严格控制温度;混凝土浇筑后应严格测温工作,如发现温度下降过快或遇寒流袭击,应立即采取外加保温层或人工加热等措施,以防止混凝土受冻。

1.7 蓄热法扩大应用措施

蓄热法除采取覆盖保温材料外,还可以辅以一些附加措施,以扩大蓄热法应用范围:

⑴ 掺入早强剂、抗冻剂或早强型减水剂,使水泥水化放热较早较快。加速混凝土硬化和降低冻结温度。

⑵ 采用高标号水泥、早强水泥配制混凝土或增加水泥用量,增大水泥的早期水化热或掺入减水剂,降低水灰比

⑶ 利用保温材料储备热量,如采用生石灰锯屑和水(0.711,重量计)拌和均匀,覆盖在混凝土表面周围,利用放出的热量,对混凝土进行短期加热和保温。

⑷ 将蓄热法与混凝土外部加热法或早期短时加热法合并应用,如蒸汽蓄热法、电热法以及用简易棚罩加热围护等,防止降温过快。

⑸ 地面以下的结构,利用未冻土的热量,用保温材料严密覆盖基坑(槽)提高环境温度,减缓降温速度。

⑹ 用简易棚罩加强围护或设挡风墙,防止降温过快。

1.8 优缺点及适用范围

蓄热法具有方法简单,不需混凝土加热设备,节省能源,混凝土耐久性较高,质量好,费用较低等优点,但强度增长较慢,施工要有一套严密的措施和制度

适用于结构较为厚大,表面系数小于5,大气温度不低于-15℃的情况,如选择适当的保温材料,掺加化学外加剂以及附加其它措施,表面系数大于5的结构亦可使用,对于地下的混凝土结构和大型设备基础更为适宜。

(注:混凝土抗冻临界强度:对硅酸盐或普通水泥配置的混凝土,为设计的混凝土强度标准值的30%;对矿渣水泥配置的混凝土,为设计的混凝土强度值的40%。)

拌合水及集料的最高允许温度

水泥品种

拌合水

集料

标号小于525号普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥

80

60

525号和大于525号的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

60

40

注:当集料(即骨料)不加热时,拌合水可加热到100℃,但水泥不应与80℃以上的水直接接触。投料顺序,应先投入集料和已加热的水,然后再投入水泥。

三、暖棚法养护

暖棚法养护施工要点:

1、 暖棚法在建筑物、构筑物或构件的周围或脚手架的外围,用保温材料搭设暖棚,或在室内用草袋、草垫、塑料薄膜等将门窗堵严,或在框架结构脚手架外围挂设围幕,或在独立结构支设充气暖棚(空气支撑结构)等,当浇筑和养护混凝土时,棚内生火炉,或设热风机加热,或安暖气排管通蒸汽或热水进行采暖,以保证棚内正温环境(不低于5),并保持混凝土表面湿润,使混凝土在正温下养护达到预定强度。

2、 搭设时应注意,在混凝土结构物与暖棚之间要留足够的空间,使暖空气流通;为降低搭设成本和节能,应注意减少暖棚体积;同时应围护严密,不透风;采用火炉作热源,要特别注意安全防火。

三、外加剂法

3.1、原理及适应范围

1、在混凝土中掺入一定量的早强抗冻外加剂(或用负温硬化水溶液拌制混凝土),混凝土浇筑于普通模板中,在整个养护过程中不加热,仅作保护性护盖,以防止风雪侵袭,使混凝土早期强度迅速增长并保持在一定负温条件下继续硬化,并达到要求的强度。

2、本法具有施工简便,使用可靠,不需复杂的加热和保温,费用较低等优点,但混凝土强度增长较慢。

3、适应于截面较厚大的结构及一般低温(0~-10℃)和冻结期较短的情况下使用;在严寒条件下,可与原材料加热、蓄热法以及其它方法结合使用。负温混凝土适应于工程量不大、蓄热保温困难的结构,如圈梁、过梁、挑檐、阳台、雨棚、地面、路面及梁柱接头等使用。

4、掺加氯盐不得用于高湿度(相对湿度大于50%),高温度(60℃以上)环境中使用的结构(如排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房等,靠近电源的结构如发电站、变电所)以及预应力混凝土结构等。

3.2、外加剂种类及掺量

1、常用防冻剂有氯化钠、氯化钙、亚硝酸钠、硝酸钠、乙酸钠、碳酸钾、尿素等,常用早强剂有硫酸钠、三乙醇胺、硫代硫酸钠等,其中单掺较好的有氯化钠、氯化钙、硫酸钠。复合剂以硫酸钠与亚硝酸钠、三乙醇胺与氯化钠(或氯化钙)使用较普遍,效果较单一型好,此外还有以有机物为主组成的新型负温硬化剂,系由防冻剂、早强剂和减水剂组成。加减水剂作用是用来减少拌合水量,降低混凝土的含水量,提高密实性和强度,常用减水剂为木制磺酸钙。负温硬化剂有较好的防冻增强效果,对钢筋无锈蚀,且货源广,价格便宜,各种抗冻早强剂的性能及效用见22-10抗冻材料。

2、硫酸钠单独使用掺量一般为水泥重量的1-3%,最佳掺量为1.5%。

3.2、施工要点

1、水泥宜优先选用425号或425号以上的硅酸盐水泥或普通水泥;砂、石不得含有冰雪、冻块和泥土杂质。

2、掺氯盐早强抗冻剂,氯盐(按无水状态计)的掺量,钢筋混凝土中不得超过水泥重量的1%;无筋混凝土中不得超过水泥重量的3%。为减少氯盐对钢筋锈蚀的影响,使用时亦同时掺入阻锈剂。

3、氯盐事先调成溶液,搅拌时均匀加入。配制三乙醇胺复合剂时,应先用热水熔化氯化钠,再加入亚硝酸钠,最后加入三乙醇胺,充分搅匀,拌合混凝土时和水要混合均匀一次加入。负温硬化剂使用应先溶解于水配成溶液,然后投入搅拌。配制硫酸钠溶液的水温应保持在30~50℃,浓度不宜大于20%。

4、拌和水应适当加热,必要时砂、石亦应加热。

5、混凝土的搅拌时间应比普通混凝土延长50%;坍落度应控制在1~3cm之间。

6、混凝土出机温度不宜低于10℃,浇筑成型后的温度不宜低于5℃,混凝土应加强振捣密实。

7、混凝土浇筑后立即作保护性覆盖,必要时应加适当保温防寒。

8、当大气温度下降使混凝土本身温度低于负温硬化的规定温度时,此时混凝土的抗压强度应不低于3.5MPa;如果达不到时,应采取适当加热或保温措施。

9、其他施工要求通普通混凝土施工。

四、蒸汽加热法养护

常用蒸汽加热养护方法

名称

加热养护方法

优缺点、适用范围

蒸汽室法(简易蒸汽室法

用砖(或利用地坑、槽)作围护墙,在木框或搭设的脚手杆上,铺设席子、油毡纸或塑料薄膜作活动盖,构成蒸汽室,或在构件周围用保温材料(木材、砖、棚布等)加以围护,然后四周用草垫或砂压严封闭接缝,内设蒸汽管喷汽加热混凝土。施工要设排除冷凝水的沟槽,防止侵入地基冻结,并注意使蒸汽喷出口离混凝土外露面不小于30mm

施工方便简单,养护时间短,但耗汽量较大。

适用于现场预制数量较多,尺寸较大的大、中型构件或现浇地面以下墙、柱、基础、沟道、构造物等。

蒸汽套法

在结构的模板外围再作一层紧密不透气的模板或其他围护材料,作成蒸汽保温外套,并作成工具式便于周转,在期间通入蒸汽加热混凝土。模板与套板间空隙不超过15cm。为了加热均匀,应分段送汽,一般水平构件(地梁、吊车梁等)沿构件每1.5~2.0m分段通汽;垂直构件每3~4m分段通汽,蒸汽分别从每段的下部通入汽套中,同时要设置排除冷凝水的装置,套内温度可达30~40℃

分段送汽,温度容易控制,加热均匀,养护时间短,耗汽量一般为800~1200Kg/m3,但设备复杂,费用较大,适用于捣制柱、梁及肋型楼板等整体结构、预制构件接头等的加热

内部通汽法

在混凝土构件内部预留φ25~50mm孔洞(用钢管或胶管充水成孔),插入短管或排管通入蒸汽加热,下部设冷凝水排除口。梁内留孔应设0.5%的坡度(图17-9、图17-10),当混凝土达到抗冻强度后,用砂浆或水泥浆将孔洞封闭。构件加热一般可不保温,但低于-10℃时,为避免温差过大,减少热损失,表面应采取简单围护保护措施;混凝土加热温度一般控制在30~45℃。

施工简单,热量可有效利用,省蒸汽(200~300kg/m3)、燃料、设备;但加热温度不够均匀

适用于加热预制多孔板及捣制柱、梁等构件。

毛管模板法

在混凝土木模板内侧沿高度方向开成通长的通汽沟槽(又称毛管),在外部设分汽箱和蒸汽管,蒸汽由支气管送入分汽箱,然后送入毛管沟槽加热混凝土,再由上端的φ20mm气孔逸出(图17-11)。通气槽可作成三角形、矩形或半圆形,间距20~25cm,用0.5~2mm厚铁皮或6~9mm厚木版条或胶合板封盖。模板制作应严密,分汽箱应作成凹形,围绕结构一周,净截面不小于30×50mm,垂直方向每隔2.5~3.5m设一个,水平方向每隔1.5~2.0m设一个。冷凝水通过底部的水门或分汽箱预留孔排掉。每个通汽槽高度不宜超过3.5m(水平不超过2.0m),加热温度用汽量调节。

蒸汽用量少,耗汽量在400~500 kg/m3,利用率高,加热均匀,温度易控制,养护时间短;但模板制作较复杂,耗料多,需一定设备,费用大。

适用于框架结构柱及墙等垂直构件,加热效果较好;对于平方的构件,效果较差,加热不均匀,不宜采用。

热模热拌法

采用特制的空腔式模板(图17-12),或在构件胎模内预埋3~4根φ30mm蒸汽排管,用纤维板或硬制泡沫塑料板封闭,造成蒸汽热模(台模),通汽加热混凝土,或仅在模底通入蒸汽,自下而上加热构件,使其均匀受热,再加上热拌集料蓄热,使混凝土强度快速增长。

可在严寒(-30℃)条件下使用,加热温度较均匀,能节省能源,缩短生产周期

适于有条件的现场预制构件和中、小型低碳冷拔钢丝预应力构件使用

塑料暖棚法

在地面或地槽内设檩条搭设简易塑料薄膜暖棚,在棚内铺简易蒸汽排管,并利用太阳能加热混凝土,或再适当通汽保温

施工简单,省投资和燃料,并可利用太阳能

适于加热地下独立基础或现场预制构件



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