1 混凝土冬季施工的一般原理
混凝土通过水泥的水化作用, 逐渐凝结和硬化, 直至获得最终强度。其中水泥水化作用的速度非常关键, 它不但与混凝土材料组成和配合比有关, 而且随着温度的高低而变化。当温度升高时, 水化作用加快, 强度增长也较快;而当温度降低到0℃时, 存在于混凝土中的水有一部分开始结冰, 逐渐由液相变为固相。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, 也就是完全由液相变为固相时, 水泥水化作用基本停止, 此时强度就不再增长。水成冰后, 体积增加9%, 同时产生2500kg/m2膨胀应力, 这个应力值大于水泥石初期强度值, 使砼受到不同程度的破坏而降低强度;此外钢筋和骨料的表面产生冰凌, 减弱水泥浆与钢筋、骨料粘结力, 影响砼的抗压强度。冰凌融化后又在砼内部形成空隙, 降低砼的密实性及耐久性。
2 混凝土冻害的影响因素
影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂, 大致如下: (1) 内部因震:如骨料、水泥、外加剂、水灰比、单位用水量、含气量、配合比, 即混凝土本身的质量。 (2) 外部因素:如冻融温度、冻融速度、湿润条件、冻融循环次数, 即影响混凝土的工作环境条件。 (3) 构造因素:如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等。 (4) 施工因素:如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。
上述诸因素是互相关联, 互相制约的, 这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度, 主要因素如下: (1) 混凝土设计抗冻标号偏低:决定混凝土抗冻能力的重要指标就是混凝土的抗冻标号。在我省目前往往不考虑冻融破坏问题, 经常是不确定混凝土抗冻性指标就进行施工。 (2) 材料品质对混凝土冻融破坏的影响:组成混凝土的材料品质与抗冻性决定着混凝土抵抗冻融破坏的能力, 另外抗冻性要求较高的混凝土可采用加气剂提高抗冻标号。 (3) 混凝士在施工和养生阶段的主要影响因素:如配合比不严、水灰比过大、人工拌和不均、振捣不密实、不注意湿润养生等等。尤其在养生初期混凝土受冻, 都会降低混凝土抵抗冻融破坏的能力。
3 混凝土防冻措施:
要提高混凝土的抗冻能力, 尤其应特别强调施工和养生阶段的质量控制。针对以上论述和分析, 我们在204国道混凝土路面作业中, 从混凝土的原材料选择、配合比、浇筑和养生四个环节着重考虑。
3.1 混凝士原材料的选择
(1) 选用抗冻性高的水泥:我国各种水泥抗冻性高低次序如下:硅酸盐水泥>普遍硅酸盐水泥>矿渣硅酸盐水泥>火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中, 应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
(2) 掺入提高抗冻性效果显著的外加剂, 如加气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等, 各种外加剂掺量如下 (以占水泥重量百分比计) 。
加气剂:1/10000~1.5/10000
减水剂:0.2%~0.5%;
防冻剂:4%~5%;
早强剂:氯化钙1.5%~3%;
氯化钠:1%~2%;
三乙醇按0.05%+食盐1%+亚硝酸钠1%
硅酸钠2%十食盐1%。
3.2 混凝土的配合比
配合比、水灰比, 最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。其中影响员大的就是水灰比。因为水化反应所需水份只占水泥重量的25%~30%, 但为了满足施工和易性的要求, 常常将水量加大到50%~70%, 甚至更大。用水量大大超过水泥水化反应的实际水量, 而且是游离态存在于混凝土中, 游离水越多, 孔隙就越多, 密实度就越小, 因而就会降低混凝士的抗冻能力, 甚至结冰, 使混凝士抹面工作难以进行。冬季进行混凝土施工时, 一定要掌握好砂率, 控制好水灰比, 一般不宜超过0.6。
3.3 混凝士的浇筑
混凝土搅拌得均匀透彻, 有利于增进混凝土强度和提高抗冻性。因此尽量采用机械搅拌, 如若用人工搅拌, 一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。在浇捣时避免过振与漏振, 不允许产生分层离析泌水现象, 如果出现泌水, 应设法排除, 以免破坏混凝土的整体结构, 影响混凝土的强度、抗冻等性能。
原材料加热:在混凝土拌和前将水或粒料加热。通常是仅将水加热, 因为加热水设备简单, 同时水的热容量比粒料容量大, 一般11kg水升高1℃时所吸收的热量要比11kg粒料升高1℃所吸收的热量多4倍。拌制混凝土时, 把水加热65℃~85℃。或者把水和石砂料一齐加热到60℃~70℃, 要保证混凝士在拌和时的温度不超过40℃, 摊铺后的温度不低于10℃~20℃。因而, 混凝土的运输距离不宜太远。防止在运输过程中降温过快。应事先将前台各种机具准备好。混凝土入模后抓紧时间振捣、整平、抹面。
3.4 混凝土的养生
我省的气温情况, 主要对新浇筑的混凝土表面的冻害作用明显。由于冬季气温较低, 水泥的水化反应迟缓, 致使浇捣作业过后很长时间 (一般5h之后) 才能进行最后一道抹面工作。一般早上开机浇筑混凝土.这样下午浇筑的混凝土—般到晚上零点之后才能完成抹面工作。12月份, 我省的气温白天一般在0℃之上, 晚上一般在0℃之下, 如此低的温度, 已过冰点 (0℃) , 晚上混凝土表面往往结冰, 不能抹面压纹, 甚至抹面压纹的混凝土也结冰, 待第二天气温回升冰融化后, 混凝土表面由于冰的膨胀作用而疏松, 凝固后不密实, 达不到混凝土表面所要求的致密性。对于此种情况, 我们重点突出了混凝土的养生工作, 避免混凝土表面结冰, 具体作法如下。
(1) 改变常规做法, 晚间浇筑混凝土:抓紧时间进行初抹面两遍;压砂整平后盖上保温层, 待白天气温升高到0℃之上时再进行最后一道抹面和压纹。
(2) 混凝土铺筑后, 采用蓄热法保温养生, 由于水泥的水化作用释放出的热量使混凝土集料温度上升, 塑料布和草苫子覆盖路面使水化热量蓄保起来 (刚浇筑抹面的混凝土塑料布放到底层, 可防止草粘到混凝土上妨碍最后一遍抹面压纹) , 以减少路面热量的失散。使之在适宜的温度下硬化达到一定的强度时 (一般在早上八点之后) 就可进行最后一遍抹面压纹工作, 之后再凝固—会, 在晚上八点之前, 最后盖好保温层。为防雨雪天气把草苫子湿透而去保温作用, 宜把苫子盖在底层.塑料布盖在上层。特别值得注意的是, 因钢摸板散热快、致使混激土两侧结冰。因此, 混凝土四边, 一定要加厚盖好, 减少空气对流。
(3) 采用真空吸水工艺:可吸出多余的游离态水份, 降低混凝土的水灰比, 提高混凝土的强度, 增强抗冻性, 并能缩短混凝士的抹面工作时间;从而能大大提高新浇筑混凝土的抗冻能力。
(4) 使用抗冻剂:抗冻剂的使用比例4%~5%。
(5) 严密注意天气变化情况、遇到阴雪天气或冷空气入侵, 应暂停混凝土的作业、待气温稍回升后再作业。
综上所述, 程序如下:混凝土拌和 (防冻剂加入) ——摊铺、提浆、整平——真空吸水、磨光——初抹面两遍——保温——抹面——压纹——保温养生——切缝——保温。
摘要：冬季混凝土路面施工过程中, 经常会碰到各种各样的问题, 比如温度过低就是主要困难。本文主要介绍温度过低造成的冻害原因以及防治措施。
关键词：混凝土路面,冬季施工,水化作用