严寒地区冷天混凝土砌体施工技术应用.pdf

堡 堕 壅 皇 【 文章编号】 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 3 ) 0 6 -0 0 2 6 -0 2 2 0 1 3 年第 6 期 严寒地区冷天混凝土砌体施工技术应用 蒋宏伟 ( 辽宁省彰武县水利局 ， 辽宁 彰武 1 2 3 2 0 0 ) 【 中图分类号】 T v 【 文献标识码】 B 0 引言 严寒地区冷天混凝土砌体施工成功的关键在于预先规 划和良好准备。冷天施工计划中的重要组成部分是准确的 天气预报 。 施工单位可根据自己的气象经验， 加上由气象局 发布的预报， 来安排他们的混凝土砌体施工施工计划。 影响混凝土砌块施工的气象因素包括有温度、 风 、 雨、 雪、 湿度和阴云气侯， 这些因素的组合对于施工人员和材 料的影响要比考虑单个因素的影响重要得多。例如 ， 风和 温度的共同作用比单独温度作用产生的力量或冷冻效果 会大得多 ， 温度在零下 7、 风速为 1 2 5 k m h的冷却效 应将与零下 2 3时静止空气的效应一致。 随着设计和旖工程序的不断改善， 混凝土砌体的施工 在不过分考虑气侯条件下也能顺利实施， 原因是砌体因冷 天施工附加的造价， 通常小于总造价的 1 5 。 然而 ， 冷天施 工时的温度与正常气温之差越大 ， 其克服温度影响所需要 的相应措施就变成更多、 更繁琐， 付出的代价随之就更大。 1 基本情况 辽宁省彰武县解放河污水整治工程位于彰武县城东 解放河农贸大厅至利源污水处理厂下游 3 0 0 m处， 污水整 治长度为 4 2 k m。 解放河是彰武县城区唯一的污水和雨水 排放水体，工程首端农贸大厅原有暗渠出口处建管理房 1 座， 尺寸为 4 2 rex 3 6 m， 管理房内设沉沙池、 自动除沙装置 等设施。该工程通过拦河闸调节控制 ， 使污水通过闸前取 水口流人到泵站内。泵站布置在污水处理厂西北角 ， 尺寸 为 4 8 m X 4 2 m。泵站内设尘沙池、 自动除沙装置、 水泵、 拦 河闸门控制设备及工作人员值班房。工程施工总工期 1 8 个月。 该工程地址处在季风大陆性气候， 冬季多北及西北风， 2 6 多年平均大于 6 级以上大风为6 9 3日 次 ， 每 5 2 天有一次 6 级以上大风，大于 8 级以上大风年平均出现 3 2 次。多年平 均气温 7 1 ， 极端最低气温一 3 2 2， 属于严寒地区。 2 冷天混凝土砌体施工技术 2 1 性能变化 在外界温度降低到低于正常值 5时 。 混凝土砌体在 冷天砌筑以后 ， 会有以下几条变化 ， 这些变化直接影响着 施工的质量 。 1 ) 冷天混凝土砌体施工， 吸水性的砌体力图从砂浆中 吸水 ， 外界的空气不仅使砌体变冷 ， 而且也通过蒸发将其 脱水 ， 它们将从砂浆中吸收热量。 2 ) 当外界的温度降到低于正常值时 ， 砂浆的配料将变 得更冷， 普通硅酸盐水泥和水之间热释放的反应显著降低。 在低于冰冻的温度下， 水化和强度的增长均很小。在给定稠 度下， 水的需要随温度降低而减少； 初凝和终凝也将延缓。 3 ) 砌体的冻结速度受空气和风的温度 、 砌块的温度及 其性质以及砂浆温度的影响。当新鲜砂浆冻结时， 它的性 质特征受到很多因素影响 ， 如含水量、 冰冻期限、 结冻前的 强度等， 使得冰冻砂浆看上去完全象硬化砂浆。 4 ) 具有高含水量的砂浆在冰冻时膨胀。含水量越高 ， 膨胀量也越大。如果冰冻砂浆的温度高于 6 ， 膨胀力过大 而引起砂浆开裂。 5 ) 冻结的砂浆将获得很低强度， 而且会发生某些永久 性的损坏 。如果砂浆只在早期冰冻一次 ， 在进行良好的养 护下， 它可以恢复到接近正常的强度。然而 ， 这样的砂浆无 论是抗风化或是防水性能都不及未曾冻结的砂浆。 2 2 冷天混凝土砌体施工技术 冷天混凝土砌体施工需要很多技术保证 ， 包括材料的 2 0 1 3 年第 6 期 东北水利水电 工程施工 选择、 材料 的储存、 材料的加热和其他技术要点等。 2 2 1 材料的选择 对于冷天的混凝土气体施工 ， 一般对砂浆混合物只要 求很少的变动。在正常温度下使用的混凝土砌块， 在冷天 使用也是成功的。 按照通常的冬季施工建议( 见表 1 ) ， 砌块 一 般吸湿要降低砂浆中的湿度达到 6 以下，这样随后发 生的偶然冻结不会引起开裂。 裹 1 冷 天混凝土砌 体施工 的建议 高 于5 正 常砌筑 程序。 低 于 s 襞舞 婺 低 于 。篓 嚣磊 萋 蔷 麓 低 于 一 ， 除 上 雯 ；l 6 ； 块 必 工 作日 结束 后， 用塑 料或帆 布覆 盖 墙体， 防 止水 分进 砌体 。 覆盖墙 体和材 料。 防止 受潮受 冻， 用 塑料或 帆布 疆盖。 当 风速超过9 k m h 。 工 作日 期间 用 防 风墙防 护， 工 作日 以 后， 覆盖 墙体 和材 料。 防止受 潮受冻 。在 砌筑 砌 体后1 6 h 内， 利用辅助加热或用保 暖毯子 维持 砌体温 度高于0 。 用维护防护和供给充足的热量， 以 保持砌 体周围 高于O v C 直 到砌 块砌 筑后 2 4 h 为止。 2 2 2 材料的储存 在冷天， 砂浆材料的安全储存可以用搭盖临时工棚的 措施加以解决， 砂浆材料可以运进已建成的工棚里存放以 保护不受自然界影响。加热和搅拌均在棚子里进行。 在所有的材料混合以后 ，砂浆的温度应在 5 4 9 C 之 间。如果空气温度下降， 最低的砂浆温度为 2 1 C 是最合适 的。 砂浆的温度超过 4 9 q C 时， 可能发生砂浆过早硬化， 其结 果是降低受压和粘结强度。不同空气温度时的加热要求见 表 1 。 2 2 3 材料 的加 热 1 ) 水的加热。当空气温度下降时 ， 水通常是最先加热 的材料 ， 一般水加热最高温度为 8 2 C， 因为如果大量较热 的水和水泥发生接触时 ， 会使水泥产生快凝的危险。在加 水泥之前， 首先在搅拌机里混合砂和水 ， 能降低温度和避 免出现这种困难。 2 ) 砂的加热。 当空气的温度低于 0 时， 砂要加热， 以使 所有的冻块融化。 一般砂的温度加温到 7 1 0 C 。 如果有需要 和设备， 可以把砂加热到更高的温度， 6 5 C 是合理的上限。 3 ) 砌块的加热。可以把砌块堆放在焦炭或燃油周围进 行加热， 或使用带吹风机的油、 瓦斯或电力热风机进行加热。 4 ) 建临时围护棚和加热。可以使温度达到足够高度， 促使砂浆中水泥的水化， 从而得到为支承上面砌体所需要 的初期强度。 提高瓦工和其它技工的工作条件及功效。 保护 材料。围护棚通常是为临时使用而建造的 ， 所以应该使它 造价低、 重量轻 ， 并易于建造和拆卸 ， 并做成紧紧封闭的围 护棚结构 。 2 2 4 其他施 工技术要 点 1 ) 在严寒冻结的温度下。 混凝土砌体施工的最重要经 验之一是供应的器块要干燥 。 并一直保持干燥到砌置在墙 上为止。此外 ， 它们只应砌在正常的未冻结的表面上 ， 不要 砌在被雪或冰覆盖的基底或垫层上 ， 这不仅是当基底融化 时有移动的危险 ， 而且不会产生粘结力。 2 ) 在冷天期间搅拌砂浆的数量要比平常少， 以避免用 时过冷。可使用带有电加热器的金属砂浆拌板 ， 但要避免 砂浆过热和过干。 3 ) 不管温度怎样， 混凝土砌块在砌置到墙上之前 ， 不 能要浇水。 在冷天时 ， 受潮的砌块增加了表面上任何游离水 冻结的可能性 ，并增加收缩 ；同时把砌块从砂浆中吸取水 份 ， 使水份含量降到 6 以下 ， 以防止砂浆在冰冻时膨胀。 4 ) 在冷天施工， 要防止砂浆快干或过早冻结 ， 要小心 注意控制质量。砌体试块与混凝土棱体试块用同样方法覆 盖和贮存在一个养护箱中，箱子里面温度要保持在 1 5 2 7 之间。 3 工程应用 彰武解放河污水整治工程中，管理房和泵站是三标 段 ， 按着施工顺序排在最后修建 ， 工期正是处于寒冷天气 之中。为了不影响整个县城的污水排放 ， 工期需按期完工。 考虑到彰武县当时气温较低的实际情况 ( 见表 2 ) ， 用 正常的施工肯定是满足不了混凝土正常砌体施工技术要 求的。因此后来针对此种气侯条件 ， 我们采用了严寒地区 冷天混凝土的砌体施工技术 ， 在材料的选择、 储存和加热 和其他环节上下功夫 ， 充分利用冬季劳动力资源丰富的优 表 2 彰武县气象站 1 9 7 1 2 0 0 0年气温情况表 ( 下转第 3 6页) 27 水文水资源 东北水利水电 2 0 1 3 年第 6 期 大 ， 地下水位降低的越多， 河流渗漏补给量也就越多 ， 图 1 为开采量与河流渗漏量的关系图。从图 1 上可以看出， 开 采量增大较小时 ， 河流渗漏补给量维持迅速地增长 ， 开采 量增加到 5 0 0 0 0 m 3 d 届 ， 曲线的斜率渐渐降低 ， 河流渗漏 补给增加的速度慢慢的降低。造成这一现象的主要原因是 清河水库对河流的补给能力低于河流渗漏补给地下水的 能力， 大量抽水使地下水位低于河底标高， 出现河流输干 或断流的情况发生。在开采地下水时 ， 应充分考虑河流的 补给能力， 为地下水系统水量平衡 ， 保护地下水水质及微 生物群落。从上述结果得出 ， 供水区的地下水开采量最大 不得超过 1 0 6 6 5 7 5 3 n a 3 d 。 鬯 磐 g 喇 眯 蚪 = 图 1 开采量与 河流渗漏量 的关 系 3 分析开采布局与降落漏斗的关系 开原市区开采量大， 其中开原 中心水源地有 5眼开采 井， 开原娄相屯水源地有 4眼开采井 ， 开原东部水源地有 3 眼开采井， 区内娄相屯水源地及各开采井过于集中， 取水 时间较长 ，造成了开原市区出现较大范围的降落漏斗 ， 开 原市实际取水量 1 6 6 8万 m3 d 。清河区东风水源地有 5眼 开采井 ， 清河电厂水源地有 4 眼开采井， 清河水源实际取 水量 4 0 0万 m3 d 。清河区l临近清河水库， 在大型地表水体 的影响下， 清河区地下水位较高 ， 在现状地下水开采条件 下 ， 其地下水位变化不大。 地下水开采量过大 ， 开采井布局不合理是造成地下水 漏斗的主要原因。开原市现状开采量均为合理开采 ， 现状 开采可以维持开原市工业、 生活和农业供水。在不能减少 地下水开采量的情况下 ， 合理地布局地下水水井是一种直 观有效缓解地下水漏斗区水位的办法。为合理布局区内开 采井 ， 保证水源地的正常用水 ， 在模拟时并未全部启用漏 斗中心区的开采井 ， 而是使其开采量减少 ， 以便预测未来 水位发展。漏斗区紧邻清河边界 ， 将开原市区的开采井布 设到清河沿岸地区 ， 漏斗中心区的地下水井向漏斗周边地 区转移， 从而提升漏斗区地下水位。运行已建立的预测模 型 ， 得到未来 5年清河水库供水区在此情景下的地下水位 变化情况见表 2 。 表 2 地下 水位预测 结果( 4月 3 0 E t ) m 从预测的 2 0 1 3 2 0 1 5 年的地下水位等值线图可以看 出 ， 合理地调整开采井的布局， 有效地缓解了开原市区地 下水漏斗现象。整个漏斗区地下水位比调整开采布局前同 期提升了 1 m， 漏斗中心区水位提升了 1 8 m。之前的大面 积漏斗已不复存在 。 受城市水源供水影响， 娄相屯水源地 只是较少开采量 ， 并未移动开采井的位置， 所以娄相屯处 地下水位要明显低于周边地下水位， 但尚未形成有危害性 的地下水降落漏斗， 通过预测后 3年的数据对 比， 该地点 水位并没有明显变化 ， 娄相屯水源地可继续用于开采 。预 测时段内 ，模拟模型的各排泄项和各补给项保持稳定不 变， 开采井的开采模式和开采井布局保持不变， 因此， 预测 时段内， 全区地下水位整体变化很小， 基本处于均衡状态。 说明研究区地下水系统拥有较强的自我调节能力， 为开采 利用地下水提供了良好的条件。 【 收稿日 期】 2 0 1 3 - 0 3 - 1 9 ( 上接第 2 7页) 势 ， 将一些已掌握的冷天混凝土施工技术应用在管理房和 泵站工程建设上来， 按时保质地完成了工程建设任务。目 前该工程经过 5 年来的实际运行， 施工质量良好。 4 结语 彰武解放河污水整治工程中， 由于管理房和泵站工程 的混凝土施工受冷天温差变化的影响比较大 ， 若按正常施 工技术， 混凝土砌体极易产生裂缝 ， 从而影响混凝土砌体 36 的整体质量 。实践证明 ， 采用冷天混凝土砌体施工技术是 可行的 ，是按时保质完成工程建设任务的一条有效途径， 为当地延长冬季施工奠定了基础。同时， 采用冷天混凝土 砌体施工技术 ，充分利用了当地冬季丰富的劳动力资源 ， 为严寒地区同类工程提供了宝贵经验。 【 收稿日期】 2 0 1 3 - 0 4 - 2 5