大体积混凝土冬季施工

2005年12月增刊港工技术・69・

大体积混凝土冬季施工

郭昆峰,赵邱奇

(天津深基工程有限公司,天津

300222)

#

摘要:进行冬季施工的时间较长。在工程施工过程中,通31#、32泊位工程地上结构部分混凝土属大体积混凝土浇注,

过一系列的保温措施和对混凝土内部的温度进行严密观测,最终使冬季施工的混凝土完全满足设计要求。关键词:大体积混凝土;冬季施工;混凝土温度监测中图分类号:TU755.8

文献标识码:B

文章编号:1004-9592(2005)S0-0069-03

ConstructionofMassConcreteinWinter

GUOKun-feng,ZHAOOiu-gi

(TianjinDeepFoundationEngineeringCo.Ltd.,Tianjin300222,China)

Abstract:PartoftheconcreteforthesuperstructureoftheNo.32andNo.31BerthsinJingtangHarbourDiscrictwasmassconcreteandtheperiodforpiacingconcreteinwinterwasguiteiong.Bywayofaseriesofheatpreservationmeasuresandtheciosemonitoringoftheinteriortemperatureofconcreteduringtheexecutionoftheproject,finaiiy,theconcretemadeinthewintermetcompieteiythedesignreguiements.

Keywords:massconcrete;winterconstruction;monitoringoftemperatureofconcrete京唐港区新建31#、32#泊位上部结构胸墙混凝土需5457m3、每段后导梁混凝土需4799m3,考虑现场室外日平均气温连续5天稳定低于5C,本身混凝土量较大的施工特点,在没有成熟经验前提下,结合京唐港区自身条件,经过与业主、监理的协商,我们提出一测双法的施工方案,即利用蓄热法与局部加热法相结合再以测温作为监测、统计的方法,并得到一致认可。

根据京唐港1993年6月~1995年5月期间每日24次观测资料统计得:常风向SSW向,出现频率次常风向WSW向,出现频率8.25%;强风向9.87%;

次强NE向,7级或大于7级风的出现频率为0.11%;风向ENE向,7级或大于7级风的出现频率为0.05%。1.3

波浪

根据京唐港1993年6月~1995年5月实测波浪资料统计得:常波向SE向,出现频率1.57%;次常波向ESE向,出现频率9.2%;强波向ENE向,次强波向NE!1/3!2.0m的出现频率为1.46%,向,!1/3!2.0m的出现频率为0.78%。

1

1.1

地质水文条件

气温

根据1966~1985年乐亭县气象站观测资料统

计得:历年平均气温10.2C,历年平均最低气温极端最低气温-23.7C。4.8C,1.2

2

2.1

冬季大体积混凝土施工

施工流程

施工材料准备-绑筋、支模-局部加热-浇注

收稿日期:2005-09-27作者简介:郭昆峰(1983-),男,助理工程师,从事地基与基础及港口

水运工程施工。

混凝土-蓄热法保温-测温。2.2

材料优化

・70・港工技术2005年12月增刊

水泥:本着冬季施工优先选用普通硅酸盐水泥的原则,选用425号普通硅酸盐水泥并提高水泥用量10%。

骨料:对含有冰、雪等冻结物及易冻裂的矿物质的骨料进行加热,以保证混凝土拌合质量。

外加剂:以松香热聚物:氢氧化纳:水:1:0.02:30为比例配合成质量分数为3.2%的引气剂溶液,由专人配制加以严格控制。

前达到临界强度。

这种方法施工简单、节约能源、费用低,在施工中应优先考虑。同时在施工过程中我们发现在蓄热法养护中应特别注意混凝土的入模温度、维护层的总传热系数,水泥水化热值,这三者是蓄热法工作中最关键的因素。而且应充分利用日照的时间,在此时间可打开混凝土顶面上的棉被,让阳光直接照射在盖在混凝土顶面的塑料薄膜上,事实证明这样能施工实践证明,通过材料的优化选用,大大提高了混凝土的受冻临界强度。2.3

混凝土制备

拌合采用热水拌合,先将热水与粗细骨料搅拌,以防止热水首先与水泥直接接触产生“假凝”现象,并严格控制拌和物的温度不超过35C,同时搅拌时间比常温延长50%。

采用这种制备工艺使热量损失达到了最小化,实现了混凝土出机温度控制在20C左右,保证了混凝土入模温度在10C以上。2.4

混凝土浇注与局部加热

本着高效、美观的原则,地上部分采用了特制的大型整体钢模,支模前先清除模板和钢筋上的冰雪及污垢。混凝土浇注之前在模板两侧放入8个炉子,以保证混凝土始终保持在相对较暖的温度中浇注。对罐车加装保温套,根据距离、浇注时间、浇注量等,合理配备罐车,形成连续浇注效果。

大型钢模安装拆卸方便快捷,对冷天施工降低人工操作次数,提高效率起到重要作用。钢模导热性能强,前胸墙、后导梁属高大结构,散热较快,当室外气温低于+5C时,我们利用煤炉对模板直接烘烤加热,防止了浇注过程中混凝土温度骤降,保证混凝土的入模温度,使每层浇注的混凝土温度都大于按热工要求计算的温度值,并根据同期养护试块的试验结果,在混凝土强度值达到设计强度50%,以及现场对混凝土温度监测,必须在混凝土内部温差较小时进行模板的拆除。由于上述工作措施到位,所以对模板拆除的时间控制提供了有力的保障。罐车的保温,运输时间的缩短保证了混凝土的浇注温度。通过上述方法达到降低运输及浇注过程中混凝土热量损失的最好效果,杜绝较大温度应力出现的可能性。2.5

混凝土的养护

考虑京唐港区自然条件,采用材料加热与混凝土自身较大的水化热,用棉被作为保温材料加以覆盖的蓄热法,以延缓混凝土的冷却速度,使它在冻结

达到事半功倍的效果。2.6

温度监测

每段胸墙及导梁各预留6个测温孔,分别处于表面积较大的陆侧及水化热温升最高的中部(测温孔布置见图1)

图1胸墙测温管布置平面

每4h对室外温度、覆盖温度及孔内温度分别进行监测。室外温度处于5C以上,对混凝土上部先铺设塑料布1层进行防水隔离,再覆盖1层草帘被,立面带模养护无需覆盖,即达到养护要求。室外温度持续处于5C以下,对混凝土上部先铺设塑料布再覆盖棉被,立面直接在模板外披挂棉被,夜间或温度过低时直接利用煤炉烘烤加热。同期养护试块试压强度达设计强度50%,且符合测温要求,拆模停止养护。

混凝土内外温度差异是裂缝出现的决定因素,控制差异大小就可以防止裂缝的出现。通过实践证明在京唐港!!!25C时,便不产生温度裂缝和混凝土内部温度梯度引起的结构裂缝。

3温度变化分析

通过长期的温度监测,绘制出日平均气温为

0C~5C时的具有代表性2段混凝土的时间-温度曲线(图2、图3)。

混凝土自入模开始,就开始产生水化热并向外界散热,升温过程一般持续2840h,最大温差出现在中部-边缘-室外,迎风面-中部-背风面之间,升温过程呈一定顺序性,散热快慢决定升温先后,中部散热慢最高温升值最大,室外气温越高,混凝土的最

2005年l2月增刊港工技术・7l・

高温升值出现越早,可见温度梯度自混凝土入模至水化反应基本结束一直存在。为防止出现裂缝,控制各温度梯度的最大温差!!!25C,混凝土入模温度在l5C左右。由于拆模前混凝土内部平均温度在25C左右,掺和的抗冻剂降低冰点,无需增加其

它措施即可满足混凝土抗冻要求。

值之和即为最高绝热温升。配合比一定时,水泥单方用量也一定,水化热引起绝热温升也一定,则入模温度决定混凝土内部最高绝热温升。当该值过大,混凝土内部温度过高,产生温度应力,出现裂缝;入模温度过小,混凝土强度增长龄期长,抵抗表面冷缩应力的抗拉强度增长缓慢,需要推迟拆模时间,延长图2

典型时间-

温度曲线

图3风力作用下时间-温度曲线

从图2和图3不难发现:

l)

大体积混凝土内实际温度是一个“由低到高,由高变低”的曲线。即混凝土从浇注完毕后,就有一个初始温度(即浇注温度)。以后由于水泥水化热的影响,混凝土内部温度不断上升,然后通过天然散热,温度又逐渐下降。待水泥水化热大致散发完毕后,混凝土温度才与大气温度相接近,此时即为稳定温度。

2)

通过每段的监测发现,混凝土由水泥水化热引起的实际温升,远比在绝热条件下最终水化热的温升要小。在散热条件大致相同的情况下,混凝土块块体大小不同,散热的温度也不同,即具有“越薄散热越快,越厚散热越慢”的特点。

3)

混凝土内部实际水化热温升还与外界气候有关,外界温度越高,混凝土内部越不易散热,越低则反之。

4混凝土内部最高绝热温升

入模温度与水泥水化热引起的混凝土温升最高

养护期。考虑施工过程中温度散失及测温情况,控制入模温度在l5C时,混凝土内部最高温升值为55C左右,

达到控制要求。5温度梯度与温差

对胸墙这种大体积混凝土结构,内部与边缘、迎

风面与背风面散热途径和速度不同,混凝土内部存在较大的温度梯度。梯度越大,温度应力越高,出现结构裂缝的可能性越大。在混凝土硬化收缩时,各

段胸墙新、老混凝土结合面处也会产生收缩裂缝。在混凝土水化热散发过程中,表面温度与大气温度之差过大会引起表面急剧冷缩裂纹,出现温度裂缝。

温度差异是裂缝出现的决定因素,控制差异大小就可以防止裂缝的出现。限定!!!25C,即不产生温差引起的温度裂缝和混凝土内部温度梯度引起的结构裂缝。温度监测表明,混凝土时间-温度曲线为开口向下的抛物线,升温快速持续时间短,降温缓慢持续时间久。覆盖及天气情况良好时,蓄热法即可满足温度要求,当出现极冷天气或风力较大影响覆盖保温,混凝土升温过程中水化作用释放的热量仍可满足温度要求,降温过程温度差异较大,需要采取局部加温的措施控制温差。

6结语

本工程通过全面的温度监测分析及工程实例表

明:水泥水化热使结构产生温度和收缩变形,应采取相应的施工措施。因此大体积混凝土经常出现的问题,不是力学上的结构强度,而是混凝土温度变形裂缝。

现场根据情况采取了各项控温措施,并使用蓄热法与局部加热结合的方法相结合。实践证明在京唐港地区是非常适用的,它不但有效地提高冬季施工效率,满足工程质量要求,而且减少温度变形引起的开裂,从而提高混凝土抗渗、抗裂、抗侵蚀性能,达到提高建筑物耐久年限的目的。

(温度)

大体积混凝土冬季施工

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

郭昆峰, 赵邱奇, GUO Kun-feng, ZHAO Qiu-qi天津深基工程有限公司,天津,300222港工技术

PORT ENGINEERING TECHNOLOGY2005(z1)3次

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1. 姚为炳.Yao Weibing 砼冬季施工质量控制措施[期刊论文]-价值工程2010,29(20)

2. 韩恒梅.HAN Heng-mei 混凝土冬季施工的质量问题及应对措施[期刊论文]-煤炭工程2007(12)3. 李慧春.LI Hui-chun 冬季施工的经验和体会[期刊论文]-山西建筑2007,33(8)4. 翟春华 浅淡混凝土冬季施工[期刊论文]-黑龙江科技信息2009(7)

5. 张铁民 混凝土工程冬季施工技术探讨[期刊论文]-中国新技术新产品2010(11)6. 刘永.LIU Yong 混凝土冬季施工的质量控制[期刊论文]-山西建筑2008,34(10)

7. 曹先库.CAO Xianku 大面积混凝土冬季施工质量控制措施探讨[期刊论文]-水电能源科学2009,27(6)8. 耿占峰.江守恒 浅谈超大面积地下室结构的越冬期维护[期刊论文]-低温建筑技术2010,32(4)9. 管华龙.GUAN Hua-long 冬季施工预防措施[期刊论文]-山西建筑2008,34(8)10. 原晋濮.YUAN Jin-pu 混凝土冬季施工的要点[期刊论文]-山西建筑2007,33(6)

引证文献(3条)

1.杨享荣 混凝土冻害机理及混凝土冬季施工措施浅议[期刊论文]-科技创业月刊 2009(3)2.苏岚 北方地区隧道冬季施工[期刊论文]-特种结构 2011(5)

3.赵辉.贾立新 京唐港区地下连续墙码头建设在引领板桩码头技术创新中的作用[期刊论文]-港工技术 2011(3)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ggjs2005z1018.aspx

2005年12月增刊港工技术・69・

大体积混凝土冬季施工

郭昆峰,赵邱奇

(天津深基工程有限公司,天津

300222)

#

摘要:进行冬季施工的时间较长。在工程施工过程中,通31#、32泊位工程地上结构部分混凝土属大体积混凝土浇注,

过一系列的保温措施和对混凝土内部的温度进行严密观测,最终使冬季施工的混凝土完全满足设计要求。关键词:大体积混凝土;冬季施工;混凝土温度监测中图分类号:TU755.8

文献标识码:B

文章编号:1004-9592(2005)S0-0069-03

ConstructionofMassConcreteinWinter

GUOKun-feng,ZHAOOiu-gi

(TianjinDeepFoundationEngineeringCo.Ltd.,Tianjin300222,China)

Abstract:PartoftheconcreteforthesuperstructureoftheNo.32andNo.31BerthsinJingtangHarbourDiscrictwasmassconcreteandtheperiodforpiacingconcreteinwinterwasguiteiong.Bywayofaseriesofheatpreservationmeasuresandtheciosemonitoringoftheinteriortemperatureofconcreteduringtheexecutionoftheproject,finaiiy,theconcretemadeinthewintermetcompieteiythedesignreguiements.

Keywords:massconcrete;winterconstruction;monitoringoftemperatureofconcrete京唐港区新建31#、32#泊位上部结构胸墙混凝土需5457m3、每段后导梁混凝土需4799m3,考虑现场室外日平均气温连续5天稳定低于5C,本身混凝土量较大的施工特点,在没有成熟经验前提下,结合京唐港区自身条件,经过与业主、监理的协商,我们提出一测双法的施工方案,即利用蓄热法与局部加热法相结合再以测温作为监测、统计的方法,并得到一致认可。

根据京唐港1993年6月~1995年5月期间每日24次观测资料统计得:常风向SSW向,出现频率次常风向WSW向,出现频率8.25%;强风向9.87%;

次强NE向,7级或大于7级风的出现频率为0.11%;风向ENE向,7级或大于7级风的出现频率为0.05%。1.3

波浪

根据京唐港1993年6月~1995年5月实测波浪资料统计得:常波向SE向,出现频率1.57%;次常波向ESE向,出现频率9.2%;强波向ENE向,次强波向NE!1/3!2.0m的出现频率为1.46%,向,!1/3!2.0m的出现频率为0.78%。

1

1.1

地质水文条件

气温

根据1966~1985年乐亭县气象站观测资料统

计得:历年平均气温10.2C,历年平均最低气温极端最低气温-23.7C。4.8C,1.2

2

2.1

冬季大体积混凝土施工

施工流程

施工材料准备-绑筋、支模-局部加热-浇注

收稿日期:2005-09-27作者简介:郭昆峰(1983-),男,助理工程师,从事地基与基础及港口

水运工程施工。

混凝土-蓄热法保温-测温。2.2

材料优化

・70・港工技术2005年12月增刊

水泥:本着冬季施工优先选用普通硅酸盐水泥的原则,选用425号普通硅酸盐水泥并提高水泥用量10%。

骨料:对含有冰、雪等冻结物及易冻裂的矿物质的骨料进行加热,以保证混凝土拌合质量。

外加剂:以松香热聚物:氢氧化纳:水:1:0.02:30为比例配合成质量分数为3.2%的引气剂溶液,由专人配制加以严格控制。

前达到临界强度。

这种方法施工简单、节约能源、费用低,在施工中应优先考虑。同时在施工过程中我们发现在蓄热法养护中应特别注意混凝土的入模温度、维护层的总传热系数,水泥水化热值,这三者是蓄热法工作中最关键的因素。而且应充分利用日照的时间,在此时间可打开混凝土顶面上的棉被,让阳光直接照射在盖在混凝土顶面的塑料薄膜上,事实证明这样能施工实践证明,通过材料的优化选用,大大提高了混凝土的受冻临界强度。2.3

混凝土制备

拌合采用热水拌合,先将热水与粗细骨料搅拌,以防止热水首先与水泥直接接触产生“假凝”现象,并严格控制拌和物的温度不超过35C,同时搅拌时间比常温延长50%。

采用这种制备工艺使热量损失达到了最小化,实现了混凝土出机温度控制在20C左右,保证了混凝土入模温度在10C以上。2.4

混凝土浇注与局部加热

本着高效、美观的原则,地上部分采用了特制的大型整体钢模,支模前先清除模板和钢筋上的冰雪及污垢。混凝土浇注之前在模板两侧放入8个炉子,以保证混凝土始终保持在相对较暖的温度中浇注。对罐车加装保温套,根据距离、浇注时间、浇注量等,合理配备罐车,形成连续浇注效果。

大型钢模安装拆卸方便快捷,对冷天施工降低人工操作次数,提高效率起到重要作用。钢模导热性能强,前胸墙、后导梁属高大结构,散热较快,当室外气温低于+5C时,我们利用煤炉对模板直接烘烤加热,防止了浇注过程中混凝土温度骤降,保证混凝土的入模温度,使每层浇注的混凝土温度都大于按热工要求计算的温度值,并根据同期养护试块的试验结果,在混凝土强度值达到设计强度50%,以及现场对混凝土温度监测,必须在混凝土内部温差较小时进行模板的拆除。由于上述工作措施到位,所以对模板拆除的时间控制提供了有力的保障。罐车的保温,运输时间的缩短保证了混凝土的浇注温度。通过上述方法达到降低运输及浇注过程中混凝土热量损失的最好效果,杜绝较大温度应力出现的可能性。2.5

混凝土的养护

考虑京唐港区自然条件,采用材料加热与混凝土自身较大的水化热,用棉被作为保温材料加以覆盖的蓄热法,以延缓混凝土的冷却速度,使它在冻结

达到事半功倍的效果。2.6

温度监测

每段胸墙及导梁各预留6个测温孔,分别处于表面积较大的陆侧及水化热温升最高的中部(测温孔布置见图1)

图1胸墙测温管布置平面

每4h对室外温度、覆盖温度及孔内温度分别进行监测。室外温度处于5C以上,对混凝土上部先铺设塑料布1层进行防水隔离,再覆盖1层草帘被,立面带模养护无需覆盖,即达到养护要求。室外温度持续处于5C以下,对混凝土上部先铺设塑料布再覆盖棉被,立面直接在模板外披挂棉被,夜间或温度过低时直接利用煤炉烘烤加热。同期养护试块试压强度达设计强度50%,且符合测温要求,拆模停止养护。

混凝土内外温度差异是裂缝出现的决定因素,控制差异大小就可以防止裂缝的出现。通过实践证明在京唐港!!!25C时,便不产生温度裂缝和混凝土内部温度梯度引起的结构裂缝。

3温度变化分析

通过长期的温度监测,绘制出日平均气温为

0C~5C时的具有代表性2段混凝土的时间-温度曲线(图2、图3)。

混凝土自入模开始,就开始产生水化热并向外界散热,升温过程一般持续2840h,最大温差出现在中部-边缘-室外,迎风面-中部-背风面之间,升温过程呈一定顺序性,散热快慢决定升温先后,中部散热慢最高温升值最大,室外气温越高,混凝土的最

2005年l2月增刊港工技术・7l・

高温升值出现越早,可见温度梯度自混凝土入模至水化反应基本结束一直存在。为防止出现裂缝,控制各温度梯度的最大温差!!!25C,混凝土入模温度在l5C左右。由于拆模前混凝土内部平均温度在25C左右,掺和的抗冻剂降低冰点,无需增加其

它措施即可满足混凝土抗冻要求。

值之和即为最高绝热温升。配合比一定时,水泥单方用量也一定,水化热引起绝热温升也一定,则入模温度决定混凝土内部最高绝热温升。当该值过大,混凝土内部温度过高,产生温度应力,出现裂缝;入模温度过小,混凝土强度增长龄期长,抵抗表面冷缩应力的抗拉强度增长缓慢,需要推迟拆模时间,延长图2

典型时间-

温度曲线

图3风力作用下时间-温度曲线

从图2和图3不难发现:

l)

大体积混凝土内实际温度是一个“由低到高,由高变低”的曲线。即混凝土从浇注完毕后,就有一个初始温度(即浇注温度)。以后由于水泥水化热的影响,混凝土内部温度不断上升,然后通过天然散热,温度又逐渐下降。待水泥水化热大致散发完毕后,混凝土温度才与大气温度相接近,此时即为稳定温度。

2)

通过每段的监测发现,混凝土由水泥水化热引起的实际温升,远比在绝热条件下最终水化热的温升要小。在散热条件大致相同的情况下,混凝土块块体大小不同,散热的温度也不同,即具有“越薄散热越快,越厚散热越慢”的特点。

3)

混凝土内部实际水化热温升还与外界气候有关,外界温度越高,混凝土内部越不易散热,越低则反之。

4混凝土内部最高绝热温升

入模温度与水泥水化热引起的混凝土温升最高

养护期。考虑施工过程中温度散失及测温情况,控制入模温度在l5C时,混凝土内部最高温升值为55C左右,

达到控制要求。5温度梯度与温差

对胸墙这种大体积混凝土结构,内部与边缘、迎

风面与背风面散热途径和速度不同,混凝土内部存在较大的温度梯度。梯度越大,温度应力越高,出现结构裂缝的可能性越大。在混凝土硬化收缩时,各

段胸墙新、老混凝土结合面处也会产生收缩裂缝。在混凝土水化热散发过程中,表面温度与大气温度之差过大会引起表面急剧冷缩裂纹,出现温度裂缝。

温度差异是裂缝出现的决定因素,控制差异大小就可以防止裂缝的出现。限定!!!25C,即不产生温差引起的温度裂缝和混凝土内部温度梯度引起的结构裂缝。温度监测表明,混凝土时间-温度曲线为开口向下的抛物线,升温快速持续时间短,降温缓慢持续时间久。覆盖及天气情况良好时,蓄热法即可满足温度要求,当出现极冷天气或风力较大影响覆盖保温,混凝土升温过程中水化作用释放的热量仍可满足温度要求,降温过程温度差异较大,需要采取局部加温的措施控制温差。

6结语

本工程通过全面的温度监测分析及工程实例表

明:水泥水化热使结构产生温度和收缩变形,应采取相应的施工措施。因此大体积混凝土经常出现的问题,不是力学上的结构强度,而是混凝土温度变形裂缝。

现场根据情况采取了各项控温措施,并使用蓄热法与局部加热结合的方法相结合。实践证明在京唐港地区是非常适用的,它不但有效地提高冬季施工效率,满足工程质量要求,而且减少温度变形引起的开裂,从而提高混凝土抗渗、抗裂、抗侵蚀性能,达到提高建筑物耐久年限的目的。

(温度)

大体积混凝土冬季施工

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

郭昆峰, 赵邱奇, GUO Kun-feng, ZHAO Qiu-qi天津深基工程有限公司,天津,300222港工技术

PORT ENGINEERING TECHNOLOGY2005(z1)3次

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3.赵辉.贾立新 京唐港区地下连续墙码头建设在引领板桩码头技术创新中的作用[期刊论文]-港工技术 2011(3)

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