參照環(huán)境溫度選擇混凝土防凍技術(shù)措施方法

王樹彬,劉 冰,劉 罡

(1.密山市集賢灌區(qū)水利水保總站當(dāng)壁鎮(zhèn)分站,黑龍江密山 158300;2.密山市湖濱澇區(qū)水利水保總站承子河分站,黑龍江密山 158300; 3.密山市富密灌區(qū)水利水保總站連珠山分站,黑龍江密山 158300)

我省屬中溫帶到寒溫帶的大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫在 -4℃～5℃,無霜期多在 90～150 d,水利工程建設(shè)經(jīng)常會遇到混凝土冬季施工問題,需要采取防凍措施,筆者介紹一種以環(huán)境(施工場地)溫度為主要參考因素,選擇冬季混凝土施工防凍技術(shù)措施的方法,供參考。

1 溫度對混凝土強度增長的影響

混凝土拌和物澆筑到凝結(jié)、硬化,達(dá)到設(shè)計強度,是水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外,主要是隨著溫度的變化而變化的。混凝土溫度升高時,水化作用加快,強度增長也較快,反之較慢。實驗證明,正常濕度下,養(yǎng)護(hù)溫度保持在 10℃時,混凝土 3天齡強度達(dá)到設(shè)計強度的 30%左右;5℃時,混凝土3 d齡強度達(dá)到設(shè)計強度的 20%左右。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度降低到 0℃時,存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰,逐漸由液相(水)變?yōu)楣滔?水),這時參與水泥水化作用的水減少了,因此,水化作用減慢,強度增長相應(yīng)較慢;溫度繼續(xù)下降,當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰時,水泥水化作用基本停止,此時強度就不再增長并遭受凍害。混凝土解凍后,在正常溫度下繼續(xù)養(yǎng)護(hù),其強度還會增長,但增長的幅度與凍結(jié)時混凝土的強度不同有較大的差異。預(yù)養(yǎng)期(受凍前養(yǎng)護(hù)期)長,獲得初期強度較高的混凝土解凍后,后期強度可達(dá)到設(shè)計強度的 95%以上;預(yù)養(yǎng)期短,獲得初期強度較低的混凝土解凍后,后期強度損失較大。

2 混凝土防凍的主要技術(shù)措施

1)配比法:使用早強水泥;降低水灰比,加大水泥用量,增加水化熱等縮短達(dá)到期齡強度的時間。

2)保溫法:用植物秸稈、巖被、農(nóng)膜等覆蓋混凝土表面,減少混凝土體與外界的熱交換,保持水泥水化時釋放的熱量,維持正常養(yǎng)護(hù)溫度。

3)蓄熱法:對水和骨料加熱,混凝土入倉時溫度較高,使水泥水化熱釋放較快,加快混凝土強度增長速度。

4)外部加熱法:通過加熱混凝土周圍的空氣,將熱量傳給混凝土,或直接對混凝土加熱,使混凝土處于正常溫度養(yǎng)護(hù)下硬結(jié)。

5)添加劑法:適當(dāng)?shù)奶砑觿┯袦p水劑、引氣劑、早強劑、防凍劑等。

3 參照環(huán)境溫度選擇混凝土防凍技術(shù)措施的主要因素確定

3.1 確定預(yù)養(yǎng)期

預(yù)養(yǎng)期即混凝土澆筑后采取防凍措施養(yǎng)護(hù)下達(dá)到一定強度的期限(時間)。環(huán)境溫度是決定預(yù)養(yǎng)期的關(guān)鍵,混凝土澆筑時的環(huán)境溫度可通過實測獲得,而預(yù)測未來的氣溫下降趨勢和變化情況就比較困難。根據(jù)目前的科技水平和中、長期氣象預(yù)報的準(zhǔn)確程度,結(jié)合混凝土齡期強度概念,確定混凝土預(yù)養(yǎng)期的天數(shù)為7 d。

3.2 確定預(yù)養(yǎng)期環(huán)境平均溫度

根據(jù)氣象部門的中、長期氣象預(yù)報準(zhǔn)確推斷出預(yù)養(yǎng)期內(nèi)的日平均溫度及變化情況,然后依照確定的預(yù)養(yǎng)期環(huán)境溫度選擇具體的混凝土防凍技術(shù)措施。

3.3 選擇混凝土防凍措施的原則

同樣條件下有多種防凍措施可以選擇,但要首選取材方便,容易操作,節(jié)省資金,滿足技術(shù)相關(guān)要求,預(yù)養(yǎng)期末能達(dá)到預(yù)期強度效果的方案。

4 具體防凍技術(shù)措施選擇

本文將推斷后確定的預(yù)養(yǎng)期環(huán)境日平均溫度分為 5℃, 0℃,-5℃,-10℃共 4個參照值。

1)5℃。《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定,室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定低于 5℃時,混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)采取冬期施工措施;并應(yīng)及時采取氣溫突然下降的防凍措施。此時主要防止夜間溫度降低給裸露的混凝土表面造成的凍害,可采取覆蓋保暖措施,即利用稻草等桔桿將裸露的混凝土表面覆蓋。

2)0℃。采用配比法和保溫措施。使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且早期強度增長較快,一般3 d齡抗壓強度大約相當(dāng)于普通硅水泥7 d的強度,效果較明顯;盡量降低水灰比,稍增水泥用量,從而增加水化熱量,縮短達(dá)到齡期強度的時間;添加熱水或溫水。

3)-5℃。采用蓄熱法。用鐵板翻炒等方法對沙子、碎石進(jìn)行加熱,用熱水拌和。沙子和碎石加熱最高不超過60℃,水不超過 80℃,避免溫度過高水泥出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。注意邊、角部保溫,避免受凍。

4)-10℃及以下。當(dāng)環(huán)境溫度在 -10℃及以下時,采用單一的方法難以達(dá)到預(yù)養(yǎng)期末的抗凍強度,必須采取配比法、蓄熱法、添加劑法和外部加熱法等綜合措施。添加劑嚴(yán)格按使用說明和相關(guān)規(guī)定添加;外部加熱采用市場銷售的組裝式農(nóng)用塑料大棚將構(gòu)造物罩住并密封,如果棚內(nèi)溫度不夠,可在棚內(nèi)用火爐加熱。

5 結(jié)束語

以環(huán)境溫度為主要參考因素,選擇冬季混凝土施工技術(shù)的方法,簡單實用,操作性強。施工中可根據(jù)施工環(huán)境、條件和要求,對本文介紹的方法做適當(dāng)調(diào)整和組合。除采取外部加熱法外,其它方法均需采用保暖措施。