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冬季混凝土拌制施工中温度控制分析

 冬季混凝土拌制施工中温度控制分析

     摘要:混凝土的施工容易受温度的影响,而在冬季施工过程,由于外界的环境温度比较低,混凝土内部的水分容易结冰,相应的水化反应基本上都处于停止状态,而混凝土因内部水分结冰后,体积会膨胀,从而容易导致混凝土的膨胀开裂,所以在冬季进行混凝土施工时必须采取有效的温度控制措施。本文从冬季混凝土拌制施工中的相关温度参数的计算谈起,然后对冬季混凝土拌制施工中相关问题的温度控制进行详细的说明,最后对冬季混凝土拌制施工中的温度控制举措进行详细的剖析。

  关键词:冬季,混凝土,拌制,施工,温度控制

  前言

  混凝土强度与水泥进行的水化反应强度有很大的关系,相关参考资料表明,当温度降至5℃左右时,混凝土的水化反应强度会显著降低。当混凝土的温度低于5℃,混凝土处于游离状态的水分的体积开始膨胀,而此时新浇筑混凝土的强度很低,就会在混凝土内部留下孔隙,从而使混凝土的最终强度严重下降。当温度降至-5℃时,混凝土内部的水分容易结冰,相应的水化反应基本上都处于停止状态,而混凝土因内部水分结冰后,体积会膨胀,从而容易导致混凝土的膨胀开裂,所以在冬季施工过程中,尤其是混凝土拌制施工时要采取合理的控温措施。

  一、计量冬季混凝土拌制施工中的相关温度参数的计算

  按照混凝土施工的相关规范要求,进行混凝土热工计算时各料加热的最高温度为:水温60~80摄氏度;砂温度为5℃、石温度为-15℃。结合现场的实际情况及各料在加热时的热量损失,取:TW(水)=60℃;TS(砂)=5℃;Tg(碎石)=-15℃。水泥不可直接加热,入盘前保证不低于5℃,所以Ts(水泥)=5℃,假定混凝土拌和温度为To,则按照相关计算公式,To的计算过程如下:

  To=[0.9(MceTce+MsaTsa+MgTg)+4.2Tw(Mw-WsaMsa-WgMg)+C1(WsaMsaTsa +WgMgTg)-C2(WsaMsa+WgMg)]/[4.2Mw+0.9(Mce+Msa +Mg)]=[0.9(390×5+689×5-1077×15)+4.2×60(195-2.5%×689-1077×0.5%)+4.2(689×5%×5-1077×15×0.5%)]/[4.2×195+0.9(390+689+1077)]=12.4℃

  其中,水泥用量Mce=390kg,砂子用量Msa=689kg,碎石用量Mg=1077kg,水用量Mw=195kg,砂子温度Tsa=5℃,碎石温度Tg=-15℃,水温度Tw=60℃,水泥温度Tce=5℃,砂子含水率Wsa=2.5%,碎石含水率Wg=0.5%。

  混凝土拌和出机温度T1

  T1=To-0.16(To-Ti)

  T1=12.4-0.16(12.4-5)=11.2℃

  Ti为棚内温度,取值为5℃

  混凝土入模温度T2

  T2=T1-(aTt+0.032n)(T1-Ta)=11.2-(0.1×0.3+0.032×1)〔11.2-(-15)〕=10℃

  其中,a为混凝土温度损失系数,取a=0.1。n为混凝土倒运次数,取n=1。Tt为混凝土从运输至入模的时间,取Tt=0.3h。Ta为混凝土运输时的外界气温,取Ta=-35℃。

  二、冬季混凝土拌制施工中相关温度控制说明

  (一)拌和料的温度控制

  1、水温度的控制

  冬期混凝土的施工,保证混凝土的温度应以热水为主,对水采用蒸汽加热或直接加热,水的温度控制在80℃以内,施工时应注意先投入骨料及已加热的水并搅拌均匀后,再将水泥投入。水加热时应严格控制其温度,并设专人进行测温。

  2、骨料的温度控制

  当外界温度过低,采用提高水温的方法也无法达到混凝土冬季施工要求时,必须采用搭设暖棚对砂进行保温,保证砂骨料温度在5℃以上,来满足混凝土的冬季施工要求。

  3、水泥的温度控制

  水泥不允许直接加热,但是施工时应事先放入暖棚内,保证水泥入盘前的温度不低于+5℃。

  4、外加剂的温度控制

  冬季施工合理的使用外加剂,也是保证混凝土质量的重要措施,在掺外加剂前,应将外加剂同水泥一起放入暖棚内,以保证外加剂的入盘温度不低于+5℃。

  (二)骨料与水的加热方法

  冬季混凝土施工其质量保证完全取决于对各种材料的加热效果,所以应制定合理、可靠、切实可行的冬季施工措施,以保证混凝土质量。

  1、水的加热方法

  在搅拌站附近设置一个体积为4m3的蓄水池,根据现场条件以及温度,水池下面用火直接加热,同时准备两根蒸汽管作为临时加热,做到随用水随蓄水,保证水的温度。

  2、骨料的保温

  由于工程施工中的砂、石料用量较大,必须确保一次性浇筑需要的砂、石料的存储量满足施工要求,根据需要应保证砂石料足够的存储场地。在碎石料堆顶部覆盖一层帐篷,装载机进出取料,设专人揭开在碎石料上方的棉帐篷,并及时覆盖。在砂料场外部搭设暖棚,保证砂料温度在5℃以上,必要时在暖棚内生炉子加热。

  3、搅拌机的保温

  搅拌机前后台的入口应做好封闭棚,设置热水罐,外加剂标准计量设备,用完毕后清洗的污水应做好排水,防止四处飞贱,造成结冰,影响道路使用安全。

  4、拌制混凝土时的温度控制

  拌制混凝土时,骨料中不得带有冰雪及冻块,拌制混凝土的最短时间不得小于3分钟,且在混凝土浇注前清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。混凝土强制搅拌时间3分钟。水加热到接近80℃时,投料顺序是先投入骨料和水,而后再投入水泥,以免水泥直接与热水接触。

  三、冬季混凝土拌制施工中的温度控制举措

  (一)冬季混凝土拌制施工前及施工过程中的温度控制举措

  1、冬季混凝土拌制施工前的温度控制

  冬季混凝土拌制施工前,要求混凝土施工前1小时由技术人员进行测温控制,水的温度在混凝土施工前3小时就进行加热,但温度不可超过规范允许值,存放水泥与防冻剂的暖棚中应先放入温度计,施工前1小时掌握水泥与防冻剂的温度,从而保证水泥与防冻剂的入盘温度不低于+5℃。

  2、冬季混凝土拌制施工过程中的温度控制

  混凝土拌制施工过程中要严格控制各部位及各环节的温度,要保证有足够的测温次数,根据测温情况随时调节水温以保证混凝土施工的质量要求,在施工过程中,砂石料每二小时测温一次,由于水需要不断添加,所以水温度设有专人随时测量,动态控制。测温结果要求显示在测温记录上,并根据实际情况进行相应调整。

  (二)冬季混凝土拌制施工后的温度控制举措

  冬季混凝土拌制施工后的温度控制还需要做好如下几个方面的工作:

  第一、冬季混凝土拌制施工后的养生,其测温点布置应全面,准确的反映养生的温度情况,应在混凝土结构迎风面、背风面、两侧及顶部均设有测温孔。

  第二、在对拌制施工后的混凝土进行测温时要做到测温前,要备齐必须的工具、文具,为正常的测温创造有利条件。测温时,仪表应与外界隔离并留在测温孔内不小于3分钟,测温孔应编号并绘制测温孔布置图,及时做好测量记录,并规范操作人、负责人签字制度。

  第三、混凝土升温阶段非常关键,要严格把握升温的速度。其升温速度为不超过10℃/小时。根据这个升温速度的要求,混凝土养生升温阶段每小时进行一次测温工作,全天24小时不间断进行,严格控制升温速度。当混凝土温度不再明显上升,此时已进入恒温阶段,其测温次数为每两小时一次,并全天24小时不间断进行。

  第四、混凝土受冻允许强度为设计强度的30%,当混凝土施工后强度达到设计强度的30%,混凝土便可撤去养生,此强度根据混凝土同步养生试块来测定。

  第五、混凝土恒温养护结束后,便进入降温阶段,降温阶段的降温速度不得超过5℃/小时,同升温阶段相当,要求每小时测温一次,严格控制其降温速度,直到防寒棚内混凝土内部温度与外界温度差在15℃以内方可进行防寒棚拆除。

  第六、当防寒棚内温度与外界温度温差在10℃以上时,拆除模板后混凝土表面应用苫布给予覆盖。冬季根据外界环境温度变化采取相应的技术措施,因此,冬季施工过程中进行温度观测以便发现异常情况及时采取措施。具体做法是每隔2小时对施工暖棚测温一次,而且施工用水、砂和碎石加热温度、混凝土出罐温度、混凝土入模温度每隔1小时测量一次。

  结语:混凝土在冬季施工时受温度的影响,容易产生施工质量问题,尤其是在拌制施工时对相应的施工材料温度都有严格的要求,如果相关温度不能得到有效控制的话就比较容易引发施工质量问题,所以做好冬季混凝土拌制施工中的温度控制工作,意义重大。

  参考文献:

  [l]刘永明. 冬季混凝土拌制及施工中的温度控制[J].低温建筑技术,2008(06).

  [2]张保兴. 大体积混凝土基础冬季施工技术[J].长安大学学报(建筑与环境科学版),2003(01).

  [3]李凤朝. 永定新河防潮闸大体积混凝土冬季施工温度控制措施[J].天津水利,2006(07).

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