论东北地区冬季施工存在的问题与对策

论东北地区冬季施工过程中存在的问题与对策由于冬季的施工条件比其他季节恶劣，在冬季施工，存在着很多不可避免的问题，须要十分的注意： 1、由于涂料的喷刷工作必须在零下5摄氏度以上， 所以温度对它的影响较大；冬季的气候较为干燥，油漆的浓度增大，不易涂刷；油漆的干燥时间短，不易掌握“火候”；冬季空气比较干燥，还容易产生尘土和细沙，影响油漆涂刷质量。 2、在冬季装修时，由于板材本身处于收缩状态，如果这时候安装过密，到了夏季气温炎热时板材会热涨，如果施工的当时接缝过小，日后会因为没有伸展位置而造成变形。 3、低气温(特别是伴随着强风)的情况下，会对材料的表面构成几种影响，一种是收缩，一种是水份挥发(特别是我国的冷空气以干燥空气为主)。以墙漆和木器为例，气温急降会造成漆面和木器接口急剧收缩，引致各种开裂现象。 4、材料进出不便，造成损耗。北方冬季天气寒冷，雪后地滑，人们穿着厚重，行动不便，平时很容易搬运的材料，在冬天要多费不少力，而且因为地滑，搬运材料中不小心跌倒，也可能造成材料不必要的损失。 5、冬天气候干燥，装修材料有大量易燃品，有一些工地施工时，不主意安全防火往往造成安全隐患，往往有一些工人甚至会在室内明火取暖，非常危险。 还有几个要点： 涂料：在喷刷各种涂料时，应严格按照产品说明中的温度涂刷。一般情况下，涂料施涂的环境温度不宜低于5C，其中常用的混色涂料施工时的环境温度应在0C以上，清漆施涂时的环境温度则不得低于8C。另外，腻子不能刮得太厚，因为冷天室内空气干燥，失水较快，易造成空鼓、开裂、墙面不平等现象。 木工：遵照热胀冷缩的原理，做木工活时要注意留出适当的缝隙。门缝不宜太小，以免夏天不能开关自如。铺实木地板时，每块之间留的缝隙不要过小，避免夏季气温升高后地板起拱。 墙地砖：无论是墙砖还是地砖，铺贴之前要经过泡水处理，一定要使水分达到饱和状态，只有这样才不会在粘贴时由于吸浆水，导致与水泥粘贴不牢固，从而出现空鼓、脱落的现象。 通气：冷天装潢的房间可能装修时感觉气味不大，这不仅是因为冷天有害气体释放量相对低一些，还由于天冷人的嗅觉器官相应迟钝，因此装潢中和施工完毕之后，切记要开窗通气，以保证室内空气的新鲜和流通。混凝土冬季施工方案一、一般规定1、平均气温连续5d稳定在5以下或最低气温连续5d稳定在-3以下时，按低温季节施工。2、混凝土早期允许受冻临界强度满足下列要求：、混凝土不低于7.0MPa（或成熟度不低于1800h）；、非大体积混凝土和钢筋混凝土不低于设计强度的85%。3、低温季节，施工部位尽量集中。已浇筑的混凝土，在强度低于10Mpa、成熟度小于1800h时，进入低温季节之前，必须采取保温措施，以防混凝土受冻。4、进入低温季节，施工前先准备好加热、保温和防冻材料（包括早强、防冻外加剂），并制定防火措施。二、施工准备1、成品料有足够的储备和堆高，并设置了防止冰雪和冻结的措施。2、低温季节混凝土拌和水先加热。当日平均气温稳定在-5以下时，不进行施工。3、拌和混凝土之前，采用用热水冲洗拌和机，并将积水排除。4、仓面清理采用热风枪。三、低温季节混凝土的施工方法：1、尽量白天浇筑砼，夜晚停工。（墙体浇筑施工可实现）2、混凝土浇筑完毕后使用不易吸潮的保温材料立即覆盖保温，收仓面覆盖一层塑料布、一层5cm厚棉被。墙体侧面混凝土保温，在混凝浇筑完毕后立即拆除墙体钢模台车内模横向脚手管，把钢模台车桁架外侧周圈采用一层5cm厚棉被牢固地固定在桁架上进行覆盖。每节顶拱混凝土浇筑完毕后，在顶拱顺轴线方向上下游洞口增设挡风保温设施，一层塑料布、一层5cm厚棉被。保温模板严密，保温层搭接牢靠，尤其在孔洞和接头处，保证施工质量。3、在施工过程中，控制并及时调节混凝土的机口温度，尽量减少波动，保持浇筑温度均匀。加热拌和用水方法，提高混凝土拌和物的温度。拌和用水加热超过60时，改变加料顺序，将骨料与水先拌和，再加入水泥，以免假凝。混凝土拌和时间比常温季节适当延长，具体通过试验确定。已加热的混凝土，宜缩短运距，减少倒运次数。4、混凝土浇筑完毕后，外露表面及时保温。新老混凝土接合处和边角处做好保温，保温层厚度是其他面保温层厚度的2倍，保温层搭接长度不小于30cm。5、在低温季节浇筑的混凝土，拆除模板遵守下列规定：、非承重模板拆除时，混凝土强度必须大于允许受冻的临界强度或成熟度值。、承重模板拆除经计算确定。、拆模时间及拆模后的保护，满足温控防裂要求，并遵守内外温差不大于20或2d3d内混凝土表面温降不超过6。6、混凝土质量检查除按规定成型试件检测外，还可采取无损检测手段或用成熟度法随时检查混凝土早期强度。四、温度观测1、外界气温采用人工测温，每天测量4次。2、水、外加剂及骨料的温度每小时测一次。测量水、外加剂溶液和砂的温度，温度计插人深度不小于10cm，测量粗骨料温度，插入深度不小于10cm并大于骨料粒径1.5倍，且周围用细粒径充填。混凝土的机口温度、运输过程中温度损失及浇筑温度，根据需要测量或每2h测量一次。温度计插人深度不小于10cm。3、已浇混凝土块体内部温度，埋设测温孔（孔深大于l5cm，孔内灌满液体介质），用玻璃温度计测量。大体积混凝土浇筑后3d内加密观测温度变化：外部混凝土每天观测最高、最低温度；内部混凝土8h观测一次。其后宜I2h观测一次。4、气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。五、表面保护1、在低温季节和气温骤降季节，混凝土进行早期表面保护。2、模板拆除时间应根据混凝土强度及混凝土的内外温差确定，并避免在夜间或气温骤降时拆模。在气温较低季节，当预计拆模后有气温骤降，推迟拆模时间；如必须拆模，在拆模的同时采取保护措施。3、已浇好的底板、墙体等薄板（壁）建筑物，其顶（侧）面要保护到过水前。浇筑块的棱角和突出部分加强保护。4、28d龄期内的混凝土，在气温骤降前进行表面保护，平面收仓初凝后砼、侧模拆除后砼，及时涂刷两遍养护剂覆盖一层塑料布，并在塑料布上铺盖5cm厚棉被一层。浇筑面顶面保护至气温骤降结束或上层混凝土开始浇筑前 1.温度与混凝土性能的关系1.1温度变化对水泥水化及凝土强度的影响混凝土拌合物是由水泥、集料、拌和用水及外加剂等质组成的混合物。在混合物拌制过程中主要发生的化学变化是水泥的水化反应，水泥水化速度与水泥细度有关，同时也是随着温度的变化而变化的，温度越高，反应越快。其间的关系服从普遍适用于各种物理化学反应的通用的Arrhenius定律。根据许多学者研究，硅酸盐水泥在常温下水化时的激活能E值约在3040kJ/mol之间变化。设E40kJ/mol，则温度从20上升至40时反应速率k值将增加185，温度上升至60时k值将增加624。反之，如果温度降低至10和0（273K），则k值将分别减小44.6和7.03。简言之，如果说温度是按算术级数升高的话，那么反应速率是在实用的温度范围内以每升高10大约增长70的速率按几何级数增长的，反之亦然。由此可见水化速率要比温度的变化强烈的多。这给低温条件下混凝土的强度增长速率提供了研究依据。在上世纪80年代初，Carino在美国国家标准局做了一项试验，用水灰比等于0.43的标准试件在指定温度下浇制、密封和养护，直至指定龄期测定其抗压强度，不同温度下的混凝土强度增长如图1所示。试验说明，混凝土浇筑后强度的增长速率是随着养护温度的增高而加快的，也是随着龄期的增长而渐减的。温度对混凝土强度的影响主要是在形成强度的前10d左右的时间，而对混凝土在28天后的强度影响比较小。1.2温度对混凝土坍落度的影响混凝土拌和物的和易性施工经验告诉我们，在炎热天气下同样材料制成同等稠度的混凝土拌和物总要比寒冷天气多用一些水。同样拌和物的坍落度确实是随着它的温度升高而减小的。试验结果显示，为了使一般混凝土拌和物具有相等的坍落度（75mm），拌和物的温度每升高10，每1m3就需要增加约7kg的拌和用水（见图2）。 拌和物的稠度（坍落度）主要取决于固体颗粒间的相互摩擦，除了水对这种内摩擦有一定的润滑作用以外，还与其中所含气泡有关，空气的存在等于增加了水泥浆含量而减少了集料含量，因此可以较为明显地削减稠度。气泡的形成与水的黏滞度有关，而水的黏滞度是随着温度的升高而减小的。因此，在较高温度下为使拌和物获得同样稠度通常需要较常温多用一些水，以增加气泡含量，从而增加拌合物的流动性。同样，在低温条件下拌和混凝土时要相应减少拌和用水，以防止用水过多产生泌水或坍落度过大的现象。1.3低温下的混凝土强度研究在混凝土浇筑后尚未硬化前，低温下内部水在结冰时体积会发生9左右的增长，同时产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即早期受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的结晶，减弱水泥浆与骨料和钢筋的黏结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。由此可见，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高（如达到R28的35%）的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，从而避免产生混凝土早期冻害。随着混凝土龄期增加，混凝土抗冻性能也得到提高。因水泥不断水化，可冻结水量减少，水中溶解盐浓度随水化深入而浓度增加，冰点也随龄期而降低，抵抗冻融破坏的能力也随之增强。所以延长冻结前的养护时间可以提高混凝土的抗冻性。使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，我国规定临界强度为不低于设计标号的30%，即不得低于35kg/cm2。2.冬季混凝土施工注意事项2.1混凝土冬季施工应注意的问题从以上分析可以看出，温度在混凝土的拌制和浇注后强度的形成过程中有着十分重要的作用。一般说来混凝土的养护温度宜热不宜冷，浇灌入模时的温度宜冷不宜热，冬季施工亦是如此。对于大体积结构物，为了防止拌和物冻结、凝结过缓，入模温度也不宜过低。为了防止混凝土受冻和保证强度增长，应对施工地点进行临时性的围护，并对混凝土的表面和模板用隔热材料掩盖保温养护，必要时可用蒸汽或电热加温。浇灌后宜用成熟度法或其他测试方法时时监测混凝土强度，直至达到预定的强度要求（例如临界防冻强度、脱模强度、预应力张拉强度），方可停止上述措施。为了保证混凝土的浇灌温度，可将集料贮存在温暖的场所，必要时可对集料和水进行加热。 2.2混凝土冬季施工方法的选择在实践中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减水剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。目前，基本上采用以下几种方法。（1）调整配合比法。主要适用于0左右的混凝土施工。具体做法：一是选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥7d的强度，效果较明显。二是尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。三是掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其黏聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。四是掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和复合早强试水剂（掺水泥用量的5%）。五是选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。（2）蓄热法。主要用于气温-10左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。（3）外部加热法。主要用于气温-10以上，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。火炉加热：一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。蒸汽加热：用蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备，费用较高，且热损失较大，劳动条件亦不理想。电加热：将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，使电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。红外线加热：用高温电加热器或气体红外线发生器对混凝土进行密封辐射加热。（4）使用外加剂法。在-10以上的气温中，对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。 上述4种冬季施工方法都有其利弊，适用范围也都受一定条件的制约，应根据现场条件，采用一种或两种以上施工方法结合作用。3.工程实例3.1工程概述辽宁省铁岭至阜新高速公路K10+125处横沟公公分离式立交桥跨国道102线，全桥桥孔布置为：左幅：20+20+30+45+30m，右幅：20+30+45+30+20m，桥梁全长：151.0m。上部构造为现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构形式：倒花瓶型桥墩、桩基础、肋板式桥台。本桥最大跨径为45m，半幅桥面净宽12.0m，GPZ系列盆式支座。预应力钢筋均采用GB/T5224、GB/T5223标准的II级松驰钢绞线，公称直径?准s15.2，标准强度fpk=1860MPa，预应力管道成孔为塑料波纹管。预应力锚固体系为OVM锚固体系，真空灌浆技术。本桥总计用现浇C50混凝土2735方，最大单跨用量为490方，采用泵送混凝土施工。3.2施工环境分析（1）低温。本项目地点位于辽宁省最北部与吉林省交界地区，施工期间日平均温度在5以下。根据上述分析，低温下混凝土施工存在一定风险，水化作用减慢、内部水结冰和养护条件差都会给混凝土质量带来隐患。（2）原材料温度。原材料温度与室外温度基本一致，砂和碎石中含有的水分可能会在原材料中结冰，拌和用水的温度也直接影响混凝土拌合物的温度。3.3施工控制措施根据工程特点，选用了调整配合比法施工。首先，为提高混凝土抗冻性，选择使用水化热较大,且在早期强度最高的早强硅酸盐水泥。工地试验室的现场试验证明，这种水泥的3d抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥7d的强度。二是尽量降低水灰比,稍增水泥用量,从而增加水化热量,缩短达到龄期强度的时间。本项目选用了水泥砂碎石水为4837171076174，即水灰比为0.36的配合比。三是掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其黏聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高了混凝土的抗冻性。四是掺加早强外加剂（掺用水泥用量的2%，主要成分是硫酸钠）和防冻剂（掺水泥用量的3%），缩短了混凝土的凝结时间，提高早期强度，防止了混凝土产生早期冻害。五是选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近，拌和用水加热至6070后再与其他原材料混合搅拌，保证混凝土拌合物进入罐车的温度不低于30。根据工程特点，混凝土拌合站选在了距离浇筑地点2Km附近的地方，从而有效避免了在运输过程中的温度损失。经现场检测，混凝土的入模温度均在10以上。混凝土的养护采用了蒸汽养护，用两台1t的锅炉，采用直径5cm的镀锌主管道，其余管道直径为1.5cm。为保证蒸汽出汽均匀，距主管道最近的管道汽眼布距为1米，距主管道较远的管道汽眼布距为0.75米，距主管道最远的管道汽眼布距为0.5米。桥梁上部及侧部均布置管道，使用大块儿塑料拼接的方式将桥梁上部和侧面覆盖好，底部因脚手架未拆除而选用了小型煤炉分区加热养护的方式。以上措施有效地保证了混凝土的质量，为整个桥的顺利施工打下了良好基础。4.结束语通过温度和混凝土之间的影响分析和横沟公公分离式立交桥低温条件下的施工实例，证明低温条件下混凝土施工用调整配合比法控制施工质量切实可行，并且效果良好。该方法对于类似条件下的混凝土施工具有一定的借鉴作用。