冬季水泥混凝土路面早期草簾凍害事故
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20XX年12月23日，天氣：睛轉(zhuǎn)多云，白天氣溫3~9℃，西北風(fēng)3~4級(jí)；夜里睛，氣溫-1~-6℃，西北風(fēng)4~5級(jí)。23日晚上11點(diǎn)對(duì)某街道工程近3km混凝土路面澆筑完畢，路面寬5.5m，厚20 cm，強(qiáng)度等級(jí)為C25，運(yùn)距約為1.5krn，混凝土運(yùn)至工地15 min內(nèi)澆筑完畢。進(jìn)行混凝土路面澆筑施工時(shí)，天氣突然變冷，估計(jì)當(dāng)時(shí)氣溫在-1~-3 ℃。在進(jìn)行混凝土路面施工時(shí)，澆筑后抹平立即用草氈覆蓋路面，沒有采取有效的保溫措施，導(dǎo)致120m的混凝土路面在澆筑7h后出現(xiàn)混凝土路面表層有結(jié)冰現(xiàn)象。由于夜間溫度達(dá)到-6℃左右，第二天早晨進(jìn)行壓面時(shí)發(fā)現(xiàn)表面冰渣較多且有冰紋、螺旋紋、直立紋等現(xiàn)象，表面混凝土已經(jīng)受凍，經(jīng)檢測(cè)冰凍層厚度為3~5mm，施工方一度手足無措。此次質(zhì)量事故受到工程各方的高度重視。施工方在查看路面受凍的基礎(chǔ)上，經(jīng)請(qǐng)教有關(guān)專家后，采取的應(yīng)急處理措施及時(shí)合理，使混凝土路面的工程質(zhì)量得到保證，維護(hù)了公司信譽(yù)，經(jīng)濟(jì)上甲、乙雙方都沒有受到損失。
1混凝土冬期施工的一般原理
JGJ/T 104-2011是針對(duì)建筑工程混凝土冬期施工規(guī)范中的“冬期”，與其冬季施工在概念上不完全相同。在我國的冬季是指一年12個(gè)月中11月、12月和元月，而規(guī)范中的冬期施工有其另外明確界定。JGJ/T 104-2011規(guī)范總則的1.0.3條規(guī)定“冬期施工期限劃分原則是:根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃時(shí)即進(jìn)人冬期施工，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天高于5℃即解除冬期施工”。公路養(yǎng)護(hù)網(wǎng)微信公眾號(hào)提醒此規(guī)定的冬施與一年的月份沒有直接關(guān)系。該工程所在地區(qū)屬于冬期施工的月份有可能在11月、12月和元月。但應(yīng)該注意的另一問題是，并非是日平均氣溫非連續(xù)5天低于5℃時(shí)才有冬季施工問題，突遇寒潮大風(fēng)降溫天氣，也可能偶遇氣溫出現(xiàn)0℃以下的情況，就是說雖不屬冬期而是冬季施工，同樣需采取一定的防寒防凍措施，以防混凝土受凍。此種凍害，多是發(fā)生在未終凝前的混凝土。對(duì)此，如能及時(shí)處理，措施得當(dāng)，混凝土表面受凍的質(zhì)量事故是可以避免的。
1.1混凝土凍害的原理
混凝土通過水泥的水化作用，逐漸凝結(jié)和硬化。直至獲得最終強(qiáng)度。其中水泥水化作用的速度與氣溫有密切關(guān)系。5℃以下時(shí)水化速度很慢，而當(dāng)溫度降低到0℃時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰，逐漸由液相變成固相，水化幾乎停止?？梢哉J(rèn)為，在當(dāng)時(shí)-1℃以下的氣溫條件下，路面混凝土離澆筑時(shí)間在7h以內(nèi)，還遠(yuǎn)沒達(dá)到終凝，甚至連初凝都未到。
已硬化的初齡期混凝土抗拉強(qiáng)度極低，其中的水變成冰后，體積約增大9%，同時(shí)產(chǎn)生204~240MPa的膨脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值遠(yuǎn)大于水泥石的初齡期強(qiáng)度，便使混凝土受到不同程度的破壞。此外，當(dāng)水變成冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋底部產(chǎn)生較大的冰凌，冰凌像楔子一樣，發(fā)揮著劈裂作用，使已存在的微縫逐漸向深度發(fā)展。公路養(yǎng)護(hù)網(wǎng)微信公眾號(hào)提醒如果水分存在于較深的裂縫中，也可在不斷的凍融循環(huán)作用下，使裂縫向四周的軟弱處發(fā)展。如果遇不到緩沖(例如氣泡)將直達(dá)混凝土表面造成開裂而釋放冰凍的膨脹能量。這會(huì)減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而使混凝土遭到破壞，此破壞由表及里變酥。由此可見，在冬季或突遇寒潮時(shí)，無論是新澆混凝土還是已硬化的初齡期混凝土，加強(qiáng)防凍措施是十分必要的，在混凝土硬化未達(dá)到足夠的強(qiáng)度前，使其始終處于0℃以上才能確保工程質(zhì)量。
1.2新澆筑混凝土的受凍
混凝土剛澆筑完畢，還沒有來得及水化，立即遭受負(fù)溫受凍結(jié)冰。由于解凍前混凝土沒有達(dá)到初、終凝，處理起來還比較簡(jiǎn)單，只需氣溫上升解凍后，及時(shí)抹壓收光并及時(shí)覆蓋蓄熱養(yǎng)護(hù)，硬化后一般不會(huì)有太大的影響，后期強(qiáng)度基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
但對(duì)已硬化的初齡期混凝土、特別是水泥用量小，水化熱極低的低強(qiáng)度混凝土，在混凝土硬化未達(dá)到足夠的強(qiáng)度時(shí)，受凍害的影響還是比較大的。其受害程度，從以下統(tǒng)計(jì)資料可見，低溫條件下，水泥石中游離水凍結(jié)情況如下:
-4℃水泥石中的水分60%凍結(jié)
-12℃水泥石中的水分80%凍結(jié)
-30℃水泥石中的水分98%凍結(jié)
-50℃水泥石中的水分99%凍結(jié)
大量試驗(yàn)表明，在此情況下，不管凍結(jié)時(shí)間多久，待恢復(fù)正溫養(yǎng)護(hù)后，水泥水化雖還會(huì)繼續(xù)，但后期強(qiáng)度或多或少都會(huì)受到一定程度影響?？梢暺溆绊懗潭群凸こ填愋妥们榉謩e處理。一般而言，路面的耐磨性會(huì)受到嚴(yán)重影響，會(huì)產(chǎn)生起粉、露砂現(xiàn)象。嚴(yán)格的說，應(yīng)最少將表層鑿除不少于100px，重新用小石子混凝土鋪設(shè)抹壓，并嚴(yán)防再受凍害。
2混凝土早期凍害養(yǎng)護(hù)
2.1保溫蓄熱法
對(duì)黃河以南的廣大地區(qū)，冬季氣溫最低一般在-8℃以上，可稱之為“寒冷地區(qū)”。相對(duì)于新澆混凝土盡量避開在終凝前處于負(fù)溫環(huán)境，最好安排在上半天，抹光搓壓好后，加強(qiáng)保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)(如在第一層塑料薄膜上覆蓋棉氈、無紡布、草簾，其上再覆蓋防風(fēng)黑色塑料薄膜等)，利用混凝土自身水化的水化熱和吸收太陽能防止其受到凍害，一般是有效的，可有望解決冬害問題。有關(guān)冬季混凝土施工技術(shù)論文中提到的對(duì)砂石加熱、熱水拌合、電熱法、蒸汽養(yǎng)護(hù)的方法，除三北嚴(yán)寒地區(qū)外，對(duì)一般寒冷地區(qū)不現(xiàn)實(shí)，也是沒有必要的。
2.2混凝土凍害的處理
針對(duì)上述提到的街道工程的混凝土路面，在12月23日混凝土施工過程中，由于沒有采取必要的防凍措施所遇到的凍害，結(jié)冰厚度僅3~5mm,其凍害程度應(yīng)該說是輕微的，且發(fā)生在混凝土初凝之前。公路養(yǎng)護(hù)網(wǎng)微信公眾號(hào)提醒水泥水化程度很低，大可不必驚慌失措。只需在白天氣溫恢復(fù)到正溫以上，混凝土解凍以后，及時(shí)抹壓搓光，待表面水分蒸發(fā)吸收后進(jìn)入終凝前，再抹壓拉毛(路面抗滑的需要)，并及時(shí)認(rèn)真地進(jìn)行保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)，路面質(zhì)量一般不會(huì)受到影響。但不處理是不行的。雖然混凝土路面受凍部分僅3~5mm，但其漿體結(jié)構(gòu)已因游離水結(jié)冰析出而遭到破壞，硬化后結(jié)構(gòu)疏松，耐磨性將受到極大的影響。
3結(jié)束語
本次混凝土路面凍害事故處理，方法簡(jiǎn)單易行，減少了工程損失，保障了工程質(zhì)量，維護(hù)了企業(yè)名譽(yù)?；炷炼谑┕な俏覈こ探ㄔO(shè)的重要組成部分，混凝土凍害又是建筑工程施工者必須面對(duì)的問題?；炷羶龊σ龅皆珙A(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早處理，減少工程損失，確保工程質(zhì)量。來源基業(yè)長(zhǎng)青，公路養(yǎng)護(hù)網(wǎng)微信公眾號(hào)編輯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。
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