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摘 要：根據(jù)混凝土工程冬季施工的特點，闡述了混凝土工程冬季施工的一般原理及施工前需做好的各項準備工作，提出了混凝土工程冬季施工的方法及措施，最后論述了施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及預防措施，為冬季溫度較低時混凝土工程的施工提供一些借鑒。
關鍵詞：建筑工程師論文范文,混凝土工程,冬季施工,施工措施,質(zhì)量控制
0 引 言
混凝土是一種應用極其廣泛的建筑材料，是構成建筑物主體的重要組成部分。由于混凝土的自身特點，施工環(huán)境和溫度對其質(zhì)量的影響較大。同時由于受工期制約，許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。混凝土在冬季施工時，由于氣溫比較低，通常在0℃以下，水結(jié)成冰，水化作用逐漸停止，體積膨脹，促使混凝土結(jié)構松散破壞。凝固后混凝土的強度也達不到設計要求，將對工程實體質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。因此，采取適當?shù)幕炷炼臼┕ぜ夹g措施是保證低溫環(huán)境下混凝土澆筑質(zhì)量的關鍵。
1 混凝土工程冬季施工的一般原理
混凝土澆筑后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化，是由水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土組合材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也快;而當溫度降至0℃時，存在于混凝土中的游離水有一部分開始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔啵@時水泥水化作用基本停止，強度也不再上升。溫度繼續(xù)下降，當混凝土中的水全部結(jié)成冰，由液相變?yōu)楣滔鄷r，體積膨脹約9%，同時產(chǎn)生冰脹應力。這個應力值一般大于混凝土澆筑后內(nèi)部形成的初期強度值，致使混凝土受到程度不同的早期破壞而降低強度。此外當水結(jié)成冰后會在骨料和鋼筋表面產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，這種冰凌會減弱水泥漿與骨料同鋼筋的粘結(jié)力，也會影響混凝土的抗壓強度。當氣溫回升冰融化后又會在混凝士內(nèi)部留下眾多的空隙和孔洞，降低混凝土的密實性和耐久性。由此可見在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強度的關鍵因素。
2 混凝土工程冬季施工前的準備工作
(1)進入冬季施工前應組織專人編制冬季施工方案。要根據(jù)本工程的結(jié)構特點及工程所處地理位置，編制相應的冬季施工方案。方案的編制要保證工程質(zhì)量，經(jīng)濟合理，所需的熱源和材料有可靠的來源，施工方案的工期要與計劃工期相符。施工方案中應體現(xiàn)施工程序，施工方法，現(xiàn)場布置，設備、材料、工具等供應計劃，安全防火措施，測溫制度和質(zhì)量檢查制度等。
(2)進入冬季施工前應組織相關人員進行培訓學習，學習冬季施工方案并向班組進行技術交底，學習冬季施工的有關技術知識，重點學習防火知識，明確職責。
(3)混凝土原材料的驗收。混凝土拌合時用的骨料不得含有冰雪、凍塊、易凍裂的物質(zhì)等雜質(zhì)。采購的水泥運送到工程現(xiàn)場時需提供生產(chǎn)廠家的出廠合格證和質(zhì)量檢測試驗報告。混凝土中各種原材料均應檢驗合格后方可投入使用。
(4)施工現(xiàn)場的準備。施工現(xiàn)場應在土方凍結(jié)前平整完畢，道路除通暢外還應有防止路面結(jié)冰打滑的具體方案。提前組織相關施工機具、外加劑、保溫設備與材料等進場并按照規(guī)定位置擺放。生產(chǎn)給水系統(tǒng)應采取防凍措施，并由專人負責管理;生產(chǎn)排水系統(tǒng)系統(tǒng)應保持暢通，防止堵塞。
(5)及時掌握天氣預報的氣象變化趨勢及動態(tài)，以利于安排施工，做好預防準備工作，防止遭受寒流、風雪和霜凍襲擊。混凝土澆筑盡量安排在寒流前后溫度較高的時間進行，小體積混凝土施工安排在白天進行，基底保護層土方開挖后應立即采取措施，并盡早澆筑混凝土。
3 混凝土工程冬季施工方法及措施
在實際工程中，要根據(jù)施工時的氣溫情況、工程結(jié)構狀況、工期緊迫程度、水泥的品種、早強劑、減水劑、抗凍劑的性能、保溫材料的性能及其熱源的條件等來選擇合理的施工方法。一般情況下，同樣一個工程可以有多種方法和措施來保證工期和質(zhì)量，但最佳方案必須滿足工期短、造價低且質(zhì)量有保證。目前混凝土冬季施工采取的措施主要有以下幾種：
3.1 調(diào)整配合比方法
調(diào)整配合比法主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體措施有：①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結(jié)果表明，使用早強硅酸鹽水泥，水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3d抗壓強度大約相當于普通水泥7d的強度，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，縮短達到臨界強度的時間。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，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。④摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時間，提高早期強度。應用較普遍的有硫酸鈉(摻水泥用量的2%)和MS-F復合早強試水劑(摻水泥用量的5%)。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。
3.2 蓄熱法
蓄熱法主要用于氣溫在-10℃左右，結(jié)構比較厚大的工程。主要措施是：對原材料(水、砂、石)進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備有相當?shù)臒崃浚允顾嗨艧彷^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。
為了提高混凝土的出機口溫度，應優(yōu)先考慮拌和水加熱，如不滿足要求才考慮骨料加熱;水泥不能直接加熱。對拌和水加熱時，水溫不宜超過60℃ ，如超過60℃ ，應改變加料順序：將骨料與水先拌和、然后再加入水泥，以免造成水泥假凝，影響混凝土質(zhì)量。對砂石骨料加熱一般是采用排管通熱水或通蒸汽加熱。骨料加熱的最高溫度不宜超過60℃。采用蒸汽加熱時，粗骨料可直接加熱，但不能影響混凝土的水灰比。
混凝土拌和前應用熱水或蒸汽將拌和機沖洗，拌和時間應比一般季節(jié)延長50%左右。冬季的混凝土運輸應盡可能減少轉(zhuǎn)運次數(shù)，最好采取一次直接運送。運輸設備要有可靠的防風措施，并盡可能加以保溫。各種運輸設備在工作結(jié)束時，必須立即用蒸汽或熱水沖洗干凈，恢復工作時要首先加熱。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內(nèi)部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養(yǎng)護齡期。
3.3 外部加熱法
外部加熱法主要用于氣溫-l0℃以上，而構件并不厚大的工程。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，使混凝土處于常溫條件下能正常硬化。其主要措施有：①火爐加熱。一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內(nèi)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(zhì)量。大棚搭建的質(zhì)量對火爐加熱的效果有明顯影響。同時要注意保持大棚內(nèi)的濕度、溫度及溫差(理想溫度為l3℃到17℃)，應防止加熱溫度過高導致混凝土收縮劇烈而出現(xiàn)縱向裂縫;防止火爐加熱不均導致混凝土出現(xiàn)裂縫;大棚在養(yǎng)護期后不加熱的狀態(tài)下保留3天，防止拆大棚時混凝土溫差過大出現(xiàn)裂縫。②蒸氣加熱。用蒸氣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?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面，使電能變?yōu)闊崮埽蕴岣呋炷恋臏囟取４朔ê唵畏奖悖瑹釗p失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。④紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發(fā)生器，對混凝土進行密封幅射加熱。
3.4 摻抗凍外加劑
在-10℃~-15℃之間的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點的外加劑，使混凝土在負溫下仍處于液相狀態(tài)，水化作用能繼續(xù)進行，從而使混凝土強度繼續(xù)增長。目前常用的有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復合抗凍劑。防凍劑法通常在不容易搭建暖棚的構件或部位應用比較廣泛。選擇防凍劑時要根據(jù)室外空氣溫度選擇型號，推薦摻量不一定是最佳摻量，要根據(jù)試驗確定。
3.5 綜合法
綜合法是同時采用任意的兩種以上保溫及防凍措施進行施工。應根據(jù)工程現(xiàn)場條件、結(jié)構類型特點及當?shù)啬茉礌顩r來確定方案，有以蓄熱為主輔以早期防凍的蓄熱綜合法，有以加熱為主輔以防凍，也有以防凍為主輔以蓄熱等。最常用的綜合法是內(nèi)部蓄熱法和蒸汽養(yǎng)護法配合使用。
4 混凝土工程冬季施工常見質(zhì)量問題及措施
(1)混凝土表面起灰。所謂表面起灰是以砂漿和粗骨料相脫離，表面起灰，粗骨料裸露為特征。主要是由于混凝土混合物水灰比太大，離析、泌水嚴重，粘聚性、保水性差，加上養(yǎng)護溫度低，水泥水化趨于停止，混凝土水分迅速外離，導致表面起灰。其預防措施有：嚴格控制水灰比，延長混凝土混合物攪拌時間，表面覆蓋塑料薄膜保水。
(2)結(jié)晶腐蝕及混凝土表面返霜。混凝土硬化后，外加劑溶液通過毛細管的作用滲到混凝土表面。從而使混凝土表面的水分逐漸蒸干，此種情況還將影響混凝土與飾面層的結(jié)合。其預防措施有：①適當控制外加劑的用量。②外加劑充分溶解后適當延長攪拌時間。③混凝土澆灌后，立即在其表面覆蓋1~2層薄膜塑料。
(3)鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫。由于鋼筋的氧化銹蝕產(chǎn)生體積膨脹，致使混凝土沿主筋或箍筋方向產(chǎn)生裂縫。其次，水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大，早期強度低，失水太快也會引起開裂。其預防措施有：①嚴格控制氯鹽的摻入量。②限制定量的氯鹽摻入時應充分溶解或攪拌均勻，以防止偏析引起局部鋼筋銹蝕。③控制水泥質(zhì)量和混凝土混合物水灰比，防止水分轉(zhuǎn)移。
5 結(jié) 語
混凝土冬季施工在建筑工程中經(jīng)常遇到，冬季施工技術的全面性、完善性、可實施性直接影響到工程質(zhì)量。在進入冬季施工前應提前做好冬季施工的各項準備工作，根據(jù)本工程的特點編制切實可行、經(jīng)濟合理的冬季施工方案和技術措施，并做好詳細的冬季施工技術交底，同時在施工過程中要全面落實冬季施工技術措施，精心組織管理，確保混凝土工程施工質(zhì)量。
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