混凝土桥梁冬季施工技术控制.doc

第一章绪论 §1.1问题的提出 我国属于大陆性季风型气候，气温经常受西伯利亚寒流的影响，变化较大且频繁。在秋冬气温变化季节，当气温降到日平均气温低于5℃，并连续5天未高出5℃，则以后气温再回升的可能性很小，从连续5天稳定低于5℃的第一天起工程即进入低温季节施工，至气温回升并连续稳定高于5℃的第五天止。这段时间称为低温季节，人们习惯称之为冬季。我国地域辽阔，不同地理位置的各地区间低温季节起讫时间各异，参见表1.1。 表1.1我国部分地区冬季混凝土施工起讫时间参考表 Table 1.1 Reference table of concrete construction in winter in china 从上表可以看出，我国大部分地区的工程施工中都有受低温气候不同时段长度的影响，有的地区甚至长达半年以上。为了能使水电工程施工更均衡，充分利用冬季时间施工非常必要。它可以起到加快工程建设进程，缩短建设工期，尽早发挥工程投资效益，加速经济建设的作用。 青海地处青藏高原，平均海拔高程3000m以上，冷冻期长达6～8个月，冬期负温条件下建筑结构施工不可回避。 西宁南北过境公路工程是2004年度西宁市重点工程，而同仁路高架桥是西宁南北过境公路工程的关键工程，根据西宁市委市政府的工作安排，为了保证施工进度，各施工单位需进行冬期施工。 §1.2本课题的研究意义 混凝土是最常用的建筑材料。它是由砾石、砂、水泥和水按一定比例经拌和、养护而成的人工石材。混凝土的强度，靠水泥与水进行水化作用后硬化时产生。混凝土的强度增长取决于养护温度的高低。温度高，强度增长快：温度低，强度增长慢。 新浇筑的混凝土如果遭冻，由于拌合水结冰，其体积增加约9%，同时水泥的水化作用也停止进行。在恢复正温养护以后，水泥浆体中的孔隙率将比正常凝结的混凝土显著增加，从而使混凝土的各项物理力学性能全面下降。如抗压强度损失约50%，抗渗性、混凝土与钢筋的粘结力下降幅度更大，从而使混凝土的耐久性受到严重损害。如在施工时提高混凝土的强度等级，虽然抗压强度可以相应增加，但耐久性仍得不到改善。因此从保证混凝土全面质量出发，在冬期施工中必须防止混凝土在硬化初期遭受冻害，并尽早获得强度。 当日平均气温降到5℃以下，或最低气温降到0℃和0℃以下时，混凝土用常温方法施工难以达到预期的目的，因而必须采用特殊的技术措施进行施工方能满足要求，即称为混凝土的冬季施工。混凝土工程要尽量避免在冬期施工。因为常温季节施工，从原材料搅拌、运输到浇筑养护整个过程都有一套较标准的程序，这是影响混凝土工程施工的主要因素——温度变化较小之故。冬季施工，由于气温低，且经常处于负温、常温施工的一套标准程序及要求就不适应了，因此无论在施工方案选择，原材料制备以及养护方法等，都需要有别于常温施工的一些特殊措施。这些措施导致工程费用相应增大。从经济角度考虑避免冬季混凝土施工为宜，但由于大型桥梁的施工期都较长，终年都要浇筑混凝土，为缩短工期，这也是考虑混凝土冬季施工的主要原因。 §1.3本文的主要工作内容 本课题针对工程的实际情况，研究以下主要内容： 1．研究在负温下，掺入防冻剂水泥浆体的水化情况。 2．混凝土早期受冻与硬化后受冻对混凝土强度及耐久性的影响。 3．冬季施工混凝土的热工计算分析方法。 4．从施工工艺、施工组织、质量控制、施工方案优化、降低工程成本等方 面进行冬期施工技术措施的研究，以避免工程发生冻害，减少经济损失，确保工程质量。 第二章冬季施工混凝土性能分析 §2.1混凝土的基本性能 2.1.1混凝土的硬结和硬化 混凝土从加水搅拌时起，水泥的水化反应就开始了。反应的基本过程如下： 随着水化反应的发展，结晶产物逐渐形成，混凝土从塑性状态向刚性状态转化，整个过程如图1.1所示。 其中 Ⅰ—塑性阶段， Ⅱ—凝固阶段， Ⅲ—硬化阶段 Ⅲ-1—逐渐获得强度的阶段； Ⅲ-2—迅速获得强度的阶段； Ⅲ-3—强度缓慢地接近极限值的阶段。 混凝土的凝固阶段从初凝开始到终凝结束，是水化反应的主要阶段。混凝土的初凝意味着塑性状态的终止，而终凝则标志着刚性状态的来临。在整个凝固阶段，水化反应速度较快，到终凝时约有15%的水泥被水化。虽然此时混凝土已从流态变成固态，但水化反应仍在继续，只是速度开始减慢。水泥的充分水化是一个漫长的过程，随着时间的推移，反应速度更加减慢。 终凝以前的混凝土称为新拌混凝土，终凝以后的混凝土称为硬化混凝土。 混凝土的水灰比、水泥品种、外加剂、养护温度都对凝结时间有影响。 2.1.2水泥中的水与孔隙 混凝土是由水泥浆把骨料胶结在一起而成为整体的。在普通混凝土中，水泥浆体的体积仅占混凝土全部体积的四分之一左右。但在一般情况下，水泥浆体的性质却对混凝土的强度和耐久性起决定作用。在合理的搅拌，成型和保湿养护的前提下，