参照环境温度选择混凝土防冻技术措施方法

王树彬,刘 冰,刘 罡

(1.密山市集贤灌区水利水保总站当壁镇分站,黑龙江密山 158300;2.密山市湖滨涝区水利水保总站承子河分站,黑龙江密山 158300; 3.密山市富密灌区水利水保总站连珠山分站,黑龙江密山 158300)

我省属中温带到寒温带的大陆性季风气候,年平均气温在 -4℃～5℃,无霜期多在 90～150 d,水利工程建设经常会遇到混凝土冬季施工问题,需要采取防冻措施,笔者介绍一种以环境(施工场地)温度为主要参考因素,选择冬季混凝土施工防冻技术措施的方法,供参考。

1 温度对混凝土强度增长的影响

混凝土拌和物浇筑到凝结、硬化,达到设计强度,是水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外,主要是随着温度的变化而变化的。混凝土温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快,反之较慢。实验证明,正常湿度下,养护温度保持在 10℃时,混凝土 3天龄强度达到设计强度的 30%左右;5℃时,混凝土3 d龄强度达到设计强度的 20%左右。当混凝土内部温度降低到 0℃时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相(水)变为固相(水),这时参与水泥水化作用的水减少了,因此,水化作用减慢,强度增长相应较慢;温度继续下降,当存在于混凝土中的水完全变成冰时,水泥水化作用基本停止,此时强度就不再增长并遭受冻害。混凝土解冻后,在正常温度下继续养护,其强度还会增长,但增长的幅度与冻结时混凝土的强度不同有较大的差异。预养期(受冻前养护期)长,获得初期强度较高的混凝土解冻后,后期强度可达到设计强度的 95%以上;预养期短,获得初期强度较低的混凝土解冻后,后期强度损失较大。

2 混凝土防冻的主要技术措施

1)配比法:使用早强水泥;降低水灰比,加大水泥用量,增加水化热等缩短达到期龄强度的时间。

2)保温法:用植物秸秆、岩被、农膜等覆盖混凝土表面,减少混凝土体与外界的热交换,保持水泥水化时释放的热量,维持正常养护温度。

3)蓄热法:对水和骨料加热,混凝土入仓时温度较高,使水泥水化热释放较快,加快混凝土强度增长速度。

4)外部加热法:通过加热混凝土周围的空气,将热量传给混凝土,或直接对混凝土加热,使混凝土处于正常温度养护下硬结。

5)添加剂法:适当的添加剂有减水剂、引气剂、早强剂、防冻剂等。

3 参照环境温度选择混凝土防冻技术措施的主要因素确定

3.1 确定预养期

预养期即混凝土浇筑后采取防冻措施养护下达到一定强度的期限(时间)。环境温度是决定预养期的关键,混凝土浇筑时的环境温度可通过实测获得,而预测未来的气温下降趋势和变化情况就比较困难。根据目前的科技水平和中、长期气象预报的准确程度,结合混凝土龄期强度概念,确定混凝土预养期的天数为7 d。

3.2 确定预养期环境平均温度

根据气象部门的中、长期气象预报准确推断出预养期内的日平均温度及变化情况,然后依照确定的预养期环境温度选择具体的混凝土防冻技术措施。

3.3 选择混凝土防冻措施的原则

同样条件下有多种防冻措施可以选择,但要首选取材方便,容易操作,节省资金,满足技术相关要求,预养期末能达到预期强度效果的方案。

4 具体防冻技术措施选择

本文将推断后确定的预养期环境日平均温度分为 5℃, 0℃,-5℃,-10℃共 4个参照值。

1)5℃。《混凝土结构工程施工及验收规范》规定,室外日平均气温连续5 d稳定低于 5℃时,混凝土结构工程应采取冬期施工措施;并应及时采取气温突然下降的防冻措施。此时主要防止夜间温度降低给裸露的混凝土表面造成的冻害,可采取覆盖保暖措施,即利用稻草等桔杆将裸露的混凝土表面覆盖。

2)0℃。采用配比法和保温措施。使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大,且早期强度增长较快,一般3 d龄抗压强度大约相当于普通硅水泥7 d的强度,效果较明显;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;添加热水或温水。

3)-5℃。采用蓄热法。用铁板翻炒等方法对沙子、碎石进行加热,用热水拌和。沙子和碎石加热最高不超过60℃,水不超过 80℃,避免温度过高水泥出现假凝现象。注意边、角部保温,避免受冻。

4)-10℃及以下。当环境温度在 -10℃及以下时,采用单一的方法难以达到预养期末的抗冻强度,必须采取配比法、蓄热法、添加剂法和外部加热法等综合措施。添加剂严格按使用说明和相关规定添加;外部加热采用市场销售的组装式农用塑料大棚将构造物罩住并密封,如果棚内温度不够,可在棚内用火炉加热。

5 结束语

以环境温度为主要参考因素,选择冬季混凝土施工技术的方法,简单实用,操作性强。施工中可根据施工环境、条件和要求,对本文介绍的方法做适当调整和组合。除采取外部加热法外,其它方法均需采用保暖措施。