在冬季施工過程中,噴射混凝土因為低溫導致的水溫低,會影響噴射混凝土的施工效果,影響工程質量與進度。為確保工程進度與質量,根據《建筑工程冬期施工規程》(JGJ/T104-2011)規定,“當室外日平均氣溫連續5d穩定低于5℃即應進入冬期施工;當室外日平均氣溫連續5d穩定高于5℃可解除冬期施工措施”;或者是在一兩天之內最低氣溫突然降至0℃以下,寒流過后氣溫又恢復正常,為防止短期內的寒流襲擊造成工程質量損壞,特規定當氣溫驟降至0℃以下時,也應按冬期施工要求采取應急防護措施。
冬季噴射混凝土施工難度尤其大,為了保證工程質量必須嚴格把控各項操作流程。噴射混凝土拌合物噴筑后之所以逐漸凝結和硬化,直至獲得最終強度,是由于速凝劑和水泥水化作用的結果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料配合比和速凝劑有關外,主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時,水化作用加快,強度增長也較快;而當溫度降低到0℃時,存在于混凝土中的水有一部分開始結冰,逐漸由液態(水)變成固態(冰)。
這時參與水泥水化作用的速凝劑減少了。因此,水化作用減慢,強度增加速度相應較慢。溫度繼續下降,當存在于混凝土中的水份完全變成冰,也就是完全液態變為固態時,水泥水化作用基本停止,此時強度就不再增長。
在冬季噴射混凝土施工中,水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵,國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗。研究結果表明,噴射混凝土在凍結前有一段預養期,可以加速水泥的水化作用。試驗研究還表明,混凝土受凍前預養期愈長,強度損失愈小。接下來分享一些冬季噴射混凝土的施工方法。一、冬季噴射混凝土施工方法選擇
在冬季噴射混凝土施工中,主要解決四個問題:
1)如何解決低溫造成的噴射混凝土回彈;
2)如何防止噴射混凝土早期凍害和縮短養護齡期;
3)如何保證噴射混凝土后期強度和耐久性滿足要求;
4)如何選擇噴射速凝劑和冬季使用速凝劑的注意事項;
實際工程中,要根據施工時的氣溫情況,工程結構狀況(工程量、結構復雜程度與外露情況),工期緊迫程度,水泥的品種及價格,速凝劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格,保溫材料的性能及價格,熱源的條件等,來選擇合理的施工方法。一般來說,對于同一個工程,可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案,應當用最短的工期、最低的施工費用,來獲得最優良的工程質量,也就是工期、費用、質量最佳化。目前基本上采用以下4種方法。
1)調整配合比方法
主要適用于在0℃左右的噴射混凝土施工。具體做法:
①選擇適當品種的水泥是提高噴射混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明,應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且在早期放出強度最高,一般3天抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥的7天強度,效果較明顯。
②盡量降低水灰比,稍增水泥用量,從而增加水化熱量,縮短達到齡期強度的時間。
③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下,加入引氣劑后生成的氣泡,相應增加了水泥漿的體積,提高拌合物的流動性,改善其粘聚性及保水性,緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力,提高混凝土的抗凍性。
④摻加無堿液體速凝劑,縮短噴射混凝土的凝結時間,有效降低回彈量,提高早期強度。
⑤選擇顆粒硬度和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相同。
2)蓄熱法
主要用于氣溫-10℃左右,結構比較厚大復雜的工程。做法是:對原材料(水、砂、石)進行加熱,使混凝土在攪拌、運輸和噴射以后,還儲備相當的熱量,以使水泥水化放熱較快,并加強對混凝土的保溫,以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單,施工費用不多,但要注意內部保溫,避免角部與外露表面受凍,且要延長養護齡期。
3)抗凍外加劑
在-10℃以上的氣溫中,對混凝土拌合物摻加一種能降低水的冰點的化學劑,使混凝土在負溫下仍處于液相狀態,水化作用能繼續進行,從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉符合抗凍劑。
4)外部加熱法
主要用于氣溫-10℃以下,而構件并不厚大,結構相對簡單的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣,將熱量傳給混凝土,或直接對混凝土加熱,使混凝土處于正溫條件下正常硬化。
①火爐加熱,一般在較小的工地使用,方法簡單,但室內溫度不高,比較干燥,且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化,影響質量。
②蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制,加熱溫度均勻。但因其需要專門的鍋爐設備,費用較高。且熱損失較大,勞動條件亦不理想。
③電加熱。將鋼筋作為電極,或將電熱器貼在混凝土表面,變電能為熱能,以提高混凝土的溫度。此方法簡單方便,熱損失較少,易控制,不足之處是電能消耗大。
④紅外線加熱,以高溫電加熱或氣體紅外線發生器,對混凝土進行密封輻射加熱。
施工方對工程的冬期施工應十分重視,從原材料進廠、無堿液體速凝劑的使用注意事項、配合比的設計及控制、混凝土噴射過程的技術的控制,嚴格相關規范要求組織生產,但混凝土質量在交付及使用過程受到各種因素的影響比較多,若施工、配比、技術把控、養護過程不采取有效措施,均有可能造成混凝土質量問題。為此,對工程施工方面提出以下建議:
施工方要在開工前詳細準確地提供如下信息:混凝土施工部位、速凝劑摻量計算和使用注意事項、強度等級、計劃用量、噴槍手的操作規范、混凝土施工方法及有無特殊要求等。
施工現場須準備好混凝土覆蓋用保溫材料,如塑料薄膜、彩條布和草簾等。
搞好擋風外封閉,以提高保溫效果。
澆筑前,應清除冰雪和污垢,但不得用水沖洗。
不得在凍土層上進行混凝土澆筑,澆筑前,必須設法升溫使凍土消融。
混凝土接茬時,應預熱舊茬,澆筑后加強保溫,防止接茬受凍。
嚴禁私自往攪拌好的混凝土內加水。如果施工時混凝土的坍落度過小或過大,不符合設計要求,可在我公司技術人員的指導下,適量添加隨車帶的無堿液體速凝劑,攪拌均勻后仍可繼續使用。如果混凝土的坍落度、回彈量過大導致不能使用,施工單位有權做退貨處理。
冬季施工初期泵送的清水應用水溫不低于40℃熱水,以防在管內結冰,初期泵送潤管用的砂漿也不得直接噴射到施工表面,可先放到其他容器內或均勻散開。
噴筑后,對混凝土結構易凍部位,必須加強保溫,以防 凍害。
冬季噴射混凝土初凝時間一般為4分40秒,終凝時間為11分50秒。因此應適當把握噴射時機,并在初凝前(用手輕按表面可留下指痕)進行二次噴射,可以減少表面回彈。
噴筑并進行相關施工工藝處理后,須及時覆蓋塑料薄膜并加蓋草簾養護,以保證混凝土初凝前不受凍,根據施工部位及氣溫情況,一般可參照如下數據覆蓋:氣溫在0℃~5℃時蓋一層草簾和一層塑料薄膜,氣溫在-10℃~0℃時蓋三層草簾和一層塑料薄膜,低于-10℃蓋四層草簾和一層塑料薄膜;低于-15℃時應采用加溫和其他材料(如巖棉、苯板等)進行保溫。
由于混凝土中摻有速凝劑,混凝土終凝后,應立即進行覆蓋保溫養護,按國家標準要求,混凝土的養護時間不得少于14天,若早期養護不到位,其28天強度將受很大影響。
派專人負責測溫并詳細記錄整個養護期的溫度變化,發現問題及時采取措施補救。
適當延長養護時間。
垂直面噴射混凝土的噴筑與保溫措施
噴射混凝土施工前必須將接觸面的積雪等雜物清理干凈,采用分層連續噴筑法,每層噴筑高度不超過500mm。
噴射混凝土測溫孔的留置:測溫孔與噴射面成30°傾斜角,孔深1/2切面長。每個測溫孔直徑均為Φ15mm。噴射混凝土的保溫與養護:噴射混凝土噴筑施工前操作防護架防護欄桿要用彩條布圍擋作為擋風、防凍措施。噴射混凝土保溫采用外側掛設雙層阻燃巖棉被進行保溫,要求填塞嚴密,防止混凝土受凍。
拱頂橫梁噴射混凝土的噴筑與保溫措施
拱頂橫梁混凝土的噴筑:施工前必須將混凝土接觸面的雜物和積雪清理干凈。拱頂橫梁混凝土噴筑時,先將混凝土分層噴射成階梯狀向前推進,當噴筑高度達到頂底標高時,再與頂的混凝土一起噴筑。
拱頂、橫梁混凝土測溫孔的留設:每個測溫孔直徑均為Φ15mm;梁內測溫孔垂直于梁軸設置,孔深為梁高的1∕2~1∕3;頂內測溫孔垂直于頂面設置,孔深為頂厚的1∕2~1∕3,且不小于5cm,頂上測溫孔布置在大開間的頂板中間位置。
拱頂、橫梁混凝土的保溫與養護:在覆蓋塑料薄膜時要求將塑料薄膜充分展開,以防混凝土受凍開裂。在拱頂噴筑前在施工區域周圍采取圍擋進行擋風、防凍措施,具體辦法是采用彩條布進行圍擋,圍擋高度要超過操作面1.5m以上。水平結構混凝土噴筑完畢后,先覆蓋一層塑料布,再覆蓋一層阻燃巖棉被;進入嚴冬時期后,塑料薄膜和保溫巖棉被之間搭接不少于100mm,并固定好住搭接部位,防止大風吹開保溫材料。拱頂上端中間位置保溫是薄弱部位,其保溫厚度應增大到面部位的2~3倍,用木條和鐵釘釘住,減少透風量。進入嚴冬時期后,拱頂噴射混凝土噴筑時間盡量選在夜間進行,以便利用白天氣溫較高時進行養護。
拱頂噴射混凝土強度保存
冬季噴射混凝土強度應滿足以下要求:滿足混凝土正常溫度下強度的要求,并同時滿足抗凍要求的規定正常溫度下混凝土強度:混凝土強度達到11MPa以上方可。噴射混凝土與環境的溫差不得大于15℃,當溫度差在10℃以上,但低于15℃,混凝土表面采取覆蓋措施,如覆蓋草袋及彩膠布,拱頂處需要鐵釘固定。
水泥與速凝劑的匹配程度決定著噴射混凝土凝結硬化速度,混凝土配合比設計水平關系著噴射混凝土質量,施工環境溫度影響著混凝土的初凝和終凝時間及強度,三者是影響噴射混凝土回彈率高低的關鍵材料參數。因此,在實際施工中,為了降低噴射混凝土回彈率,提高其噴射質量,應關注材料性能,提高水泥與速凝劑的匹配程度,同時應加強對施工過程中施工環境溫度的檢測,做好應對措施,以免延誤工期。
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