馮鋒杰(赤峰建設(shè)建筑(集團)有限責任公司呼倫貝爾東能項目部,內(nèi)蒙 呼倫貝爾 021000)
混凝土作為一種建筑材料在工業(yè)與民用建筑中應(yīng)用極其廣泛,因此混凝土施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞。目前對于普通溫度下的混凝土施工質(zhì)量控制已作為一種基本常識為各工程技術(shù)施工及管理人員所掌握,但是關(guān)于冬季混凝土施工尤其是在類似于呼倫貝爾地區(qū)極低溫度下(-20℃)混凝土施工的技術(shù)質(zhì)量控制還需要進一步探討和研究。
呼倫貝爾某廠區(qū)內(nèi)破碎樓工程,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),3 層,總高度9.48m,設(shè)計混凝土強度等級為C30,因工期要求需要冬季施工,施工期間外界大氣最低溫度達-25℃。
1)用腳手架及棉被搭設(shè)保溫棚,棚頂可以開啟(澆注混凝土時用),棚內(nèi)設(shè)置大火爐,燒煤炭加溫,使棚內(nèi)溫度保證在20℃左右;
2)混凝土采用滾筒攪拌機現(xiàn)場攪拌,用鋼管及棉被搭設(shè)暖棚,接入蒸汽加熱砂石料,用蒸汽和炭火同時加熱施工用水,混凝土中加入早強防凍劑5%(水泥含量),保證將混凝土的入模溫度控制在+5℃以上。
3)水泥為普通硅酸鹽水泥,標號為42.5,混凝土強度等級增加一級,改為C35。
4)優(yōu)化施工工序,縮短混凝土室外的運輸過程,加快混凝土的入模速度,及時充分地振搗。
5)施工技術(shù)員現(xiàn)場制作混凝土試塊并進行養(yǎng)護。
該工程在極低的外環(huán)境溫度下施工,通過以上措施,雖然施工時混凝土表面曾出現(xiàn)極少的冰花現(xiàn)象,但是工程檢測混凝土無蜂窩麻面、裂縫、脫皮等現(xiàn)象,混凝土強度等級達到設(shè)計要求。
混凝土是指由膠凝材料(如水泥)、水和骨料等按適當比例配制,經(jīng)混合攪拌,硬化成型的一種人工石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收縮;水泥和水形成水泥漿,包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后將骨料膠結(jié)在一起,形成堅強的整體?;炷恋男再|(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強度、變形及耐久性等。其中保證混凝土強度是在低溫環(huán)境下進行施工所采取的各種措施要達到的主要目的之一。
由于混凝土經(jīng)常是以受壓的形式存在,因此通常所指的混凝土強度主要是指抗壓強度。影響混凝土抗壓強度的因素主要有水泥強度和水灰比、施工時的溫度和濕度以及混凝土的齡期等。其中水泥強度和水灰比是影響混凝土強度的主要因素,而溫度是除此以外影響混凝土強度的不可忽視的因素之一?;炷恋氖┕づc溫度有著密不可分的關(guān)系,而水泥與水之間的水化作用是最終決定混凝土強度的主要因素之一。溫度越低,水化作用的速度越緩慢。因此,混凝土在低溫環(huán)境下,水化作用速度較慢,尤其是在-20℃左右的極低環(huán)境溫度下極易產(chǎn)生各種質(zhì)量問題。因為混凝土在負溫作用下,內(nèi)部水分凍結(jié)成冰,體積膨脹,產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu),使混凝土的物理、力學性能遭受到損害,引起混凝土的凍害。因此施工時需要采取特殊的質(zhì)量控制措施和管理措施。
在極低溫度下不具備混凝土施工的條件,但是因為工期等要求的需要,必須創(chuàng)造施工條件。根據(jù)混凝土的自身特點及強度影響因素,極低溫度下混凝土施工尤其要注意以下幾點:
1)混凝土強度的增長取決于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水泥的水化反應(yīng)與水及溫度有關(guān)。當溫度降低時,水的活性減弱,水化反應(yīng)減慢,因此需要注意保證水泥的水化反應(yīng)在極低溫度下正常進行。
2)注意選擇合適的砂石骨料、水泥及早強防凍劑。其中砂料應(yīng)為級配良好、硬質(zhì)潔凈的中砂,含泥量不大于3%,石料應(yīng)為級配良好、硬質(zhì)潔凈、強度較高、抗凍融的石料,含泥量不大于1%。水泥應(yīng)選擇水化熱較大的水泥。
3)由于水泥不能直接與80℃以上的水直接接觸,因此攪拌時需要注意骨料的投放順序。
4)混凝土攪拌時間短,會出現(xiàn)拌合不均勻,和易性和施工性能差,引起強度降低;混凝土攪拌時間過長,不但影響施工進度,而且可能出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象,影響施工質(zhì)量,因此要注意混凝土攪拌時間的控制。
5)混凝土出機后,注意混凝土運輸工具及運輸路線的選擇,防止混凝土溫度在運輸途中降低過快。
6)棚內(nèi)增溫養(yǎng)護時,需要注意保持棚內(nèi)溫度基本一致,并且注意觀察,及時增濕或者灑水養(yǎng)護,防止混凝土出現(xiàn)失水現(xiàn)象。
混凝土冬季施工的方法有很多,但是在極低溫度下需要將各種方法進行綜合運用。根據(jù)工程實例可以綜合采取以下措施實現(xiàn):
1)為縮短混凝土的養(yǎng)護時間,一般應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,如果用蒸汽直接養(yǎng)護時,應(yīng)選用礦渣硅酸鹽水泥。水泥的強度等級不宜低于42.5,每立方米中的水泥用量不宜少于300Kg,水灰比不應(yīng)大于0.6,并加入早強防凍劑。
2)在極低溫度下需要搭設(shè)暖棚,可以同時對骨料和水進行加熱。其中骨料升溫可以通過貯存在溫棚內(nèi)并用蒸汽加熱的方法實現(xiàn),水升溫可以通過貯存在水箱內(nèi)同時用炭火和蒸汽加熱的方法實現(xiàn)。通過以上措施保證混凝土的出機溫度不低于10℃,并盡量提高出機溫度。
3)通過正確選擇攪拌機放置地點,選擇最佳運輸路線,縮短運輸距離,正確選擇混凝土容器,減少混凝土的裝卸次數(shù)等措施,減少混凝土運輸期間的熱量損失。
4)極低溫度下混凝土養(yǎng)護可以采取提高棚內(nèi)溫度的方法實現(xiàn),例如在棚內(nèi)設(shè)置足夠的火爐、安裝暖氣等,使混凝土在養(yǎng)護期內(nèi)避免產(chǎn)生不必要的溫度收縮裂縫和受凍。
在極低溫度下施工混凝土,其過程控制是在選定方法后關(guān)鍵的一步。
1)首先需要進行保溫棚設(shè)置,可以是簡易的,但是必須保溫,例如工程實例中腳手架的保溫棚。由于外界大氣溫度極低,到達-20℃左右的時候,砂石料、水泥等材料都在負溫,因此需要將材料放置于保溫棚內(nèi),并可以通過火爐、暖氣等形式對棚內(nèi)空間溫度進行加熱提升,從而保證各種材料的自有溫度,一般砂子的溫度宜控制在20~40℃為宜[1]。
2)混凝土攪拌前先用熱水沖洗攪拌機10min,攪拌投料時應(yīng)先投入骨料和水,最后才投入水泥和早強防凍劑。增加攪拌時間,一般為常溫攪拌的1.5 倍[2]。攪拌時必須隨時測量水的溫度,使水溫保持在40℃以上。
3)混凝土澆筑前,應(yīng)先清除模板以及鋼筋上的冰雪以及污垢,混凝土的容器應(yīng)該具備保溫措施,并且嚴格控制混凝土的運輸距離,保證混凝土在運輸中,不得有表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失等現(xiàn)象,嚴禁使用有凍結(jié)現(xiàn)象的混凝土。保證運輸中混凝土降溫速度不得超過5℃/h,保證混凝土入模溫度不得低于5℃。例如工程實例中,建筑用暖棚維護,裝混凝土的容器用棉被覆蓋,塔吊直接將混凝土從攪拌站運輸至澆灌點,同時打開暖棚頂蓋,這樣既保證模板及鋼筋上無冰雪及污垢,又使混凝土在最短的時間內(nèi)入模,并且入模時的環(huán)境溫度較高,從而保證入模溫度在5℃以上。
4)混凝土養(yǎng)護期間要在棚內(nèi)設(shè)置若干溫度計,設(shè)置專業(yè)人員定時觀察棚內(nèi)溫度,做好記錄,保證混凝土在一個恒定的環(huán)境溫度中進行養(yǎng)護。
在呼倫貝爾或在其它冬季極寒的地區(qū)進行工程建設(shè),如的確需要進行冬季混凝土施工,就必須做好混凝土的施工方案,并且認真落實。從以上的混凝土施工過程控制中可以得出,混凝土施工時無論是在攪拌過程、運輸過程、澆注過程,還是在混凝土的養(yǎng)護過程,都要對溫度進行重點控制,都必須以控制溫度為中心。施工時,必須在各個環(huán)節(jié)嚴格控制施工質(zhì)量,嚴格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范。只有如此,才能有效保證極低溫度時混凝土的施工質(zhì)量。
[1]曲昭嘉等.建筑工程施工項目管理手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005:1415.
[2]余水幀等.建筑施工手冊[M].北京:建筑工業(yè)出版社,2003:1342.