防止失水外加一層15mm厚保溫草簾
草編產(chǎn)品：草支墊，草袋，草簾，草繩 聯(lián)系人：張經(jīng)理 銷售電話：15937370357 點(diǎn)擊： 字號：大中小
1引言
根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104-2011規(guī)定：根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5℃即解除冬期施工。
冬期施工中關(guān)鍵點(diǎn)在于抗凍臨界強(qiáng)度的控制，實(shí)際施工過程中具體方法一般有蓄熱法、綜合蓄熱法、暖棚法和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法。除了負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法外，其它幾種方法都是為了在混凝土降溫到零度之前達(dá)到所需要的抗凍臨界強(qiáng)度。負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法是為了在混凝土降溫到防凍劑規(guī)定溫度之前達(dá)到所需要的抗凍臨界強(qiáng)度。
根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104-2011規(guī)定，冬施期間混凝土最小水泥用量不宜小于280kg/m3，標(biāo)準(zhǔn)條文說明中表示：“考慮現(xiàn)代混凝土配制和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，在有能力確?；炷猎缙趶?qiáng)度增長速率不下降，混凝土能盡快達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度的條件下，混凝土的最小水泥用量也可小于280kg/m3，體現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材的綠色施工宗旨，故本條最小水泥用量由“應(yīng)”改為“宜”。[1]實(shí)際冬施過程中攪拌站設(shè)計冬施混凝土配比時，該條文一直是比較爭議的條款，出于成本的考慮，想突破但沒有更有說服力的技術(shù)條文支撐。
2試驗(yàn)設(shè)計
本文通過設(shè)計幾個不同水泥用量的C30配合比進(jìn)行試配得到相應(yīng)的強(qiáng)度增長規(guī)律，從而分析出不同水泥用量對實(shí)際施工過程中混凝土的早期強(qiáng)度增長速率的影響。相對于同成本不同水泥用量的配合比，同膠凝材料不同水泥用量的配合比更能拉開不同配合比之間強(qiáng)度增長速率的差距，得到的結(jié)果更能說明問題。
本次采用的試配原材料信息如下：
水泥：唐山泓泰水泥有限公司P·O42.5，比表面積：349m3/kg；標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：26.8%；3d強(qiáng)度：30.1MPa；28d強(qiáng)度：52.1MPa。
粉煤灰：天津大唐電廠F類Ⅱ級，細(xì)度：15.0%，燒失量：2.91%，需水量比：99%。
礦粉：唐山港陸鋼鐵有限公司S95級，密度2.91g/cm3，比表面積：446m3/kg，流動度比：99%，7d活性：81%，28d活性：116%。
砂子：河北淶水中砂，細(xì)度模數(shù)：2.7。
石子：首云礦業(yè)5～25mm連續(xù)級配。
防凍劑：河北東遠(yuǎn)川大建材有限公司-15℃型復(fù)合防凍劑，減水率：28%，含氣量：3.1%，密度：1.148g/cm3，含固量：32.7%，氯離子含量：0.02%，總堿量：0.80%，R-7d抗壓強(qiáng)度比：15%，R28d抗壓強(qiáng)度比：105%，R-7+28d抗壓強(qiáng)度比：98%，R-7+56d抗壓強(qiáng)度比：110%。試配的配合比如表1（表中材料用量單位：kg/m3，材料摻量單位：%）。
試配過程中保持用水量和水膠比不變，微調(diào)防凍劑摻量使各盤之間保持出機(jī)狀態(tài)和坍落度基本一致，混凝土狀態(tài)參考現(xiàn)場出泵狀態(tài)。留置24h、48h、72h、7d、28d共5組試塊，試塊成型后立即放入混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，上面覆蓋塑料薄膜防止流水沖刷，24h、48h、72h試塊抗壓齡期誤差控制在15min之內(nèi)，試壓速率嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的速率進(jìn)行。試壓強(qiáng)度得到如表2所示（表中坍落度單位：mm，強(qiáng)度單位：MPa）。
采用蓄熱法或綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)時，混凝土成熟度計算公式為：M=Σ（T+15）t，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室溫度為20℃。得到混凝土強(qiáng)度與成熟度的數(shù)據(jù)，如表3所示（表中成熟度單位：℃·h，強(qiáng)度單位：MPa）：
本文按照標(biāo)準(zhǔn)給定的關(guān)系式f=a×exp(-b/M)進(jìn)行曲線的回歸處理。由于28d強(qiáng)度數(shù)據(jù)的代入使得曲線回歸方程式的相關(guān)系數(shù)小于0.98，而要預(yù)估的強(qiáng)度值遠(yuǎn)小于表中7d強(qiáng)度數(shù)據(jù)，所以回歸曲線所用數(shù)據(jù)舍棄28d強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
借助計算機(jī)進(jìn)行回歸分析得到如表4所示回歸方程：
3施工環(huán)境和氣象條件
下面本文通過強(qiáng)度與成熟度的關(guān)系式進(jìn)行熱工計算來預(yù)測結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展變化。
在北京地區(qū)，冬期施工采用的主要是綜合蓄熱法和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法結(jié)合的方式來保證混凝土和工程質(zhì)量，具體來說同時包括如下措施：對混凝土原材料加熱、使用復(fù)合型防凍劑提高混凝土早期強(qiáng)度并降低混凝土中自由水的冰點(diǎn)、工程施工過程中采取保溫措施進(jìn)行蓄熱養(yǎng)護(hù)。
每年的冬期施工基本上從11月15日開始到3月15日結(jié)束，通過查詢北京地區(qū)歷史天氣得知2011年12月01日到2012年2月29日以及2012年12月01日到2013年2月28日每天的最低溫度和最高溫度，平均兩個數(shù)據(jù)得到日平均氣溫。以時間順序?yàn)闄M軸，日平均溫度為縱軸繪制出如1、圖2。
通過兩年的數(shù)據(jù)可以看出北京地區(qū)日平均氣溫基本大于-10℃，觀察圖1和圖2發(fā)現(xiàn)可以把數(shù)據(jù)分成兩個階段，每年都有連續(xù)大約20天時間內(nèi)日平均氣溫基本處于-5℃～-10℃，其余大部分時間基本處于0℃～-4℃?；炷翜囟鹊纳吆徒档托枰粋€熱量交換的過程，是漸變的，并且天氣溫度的變化也是一個漸變的過程，所以用某一時刻或某一天極端高點(diǎn)溫度或極端低點(diǎn)溫度進(jìn)行熱工計算并沒有太大的意義。冬施大部分時間內(nèi)本文用-3℃作為代表溫度進(jìn)行計算，更低氣溫的時間內(nèi)（大約20天）本文用-7℃作為代表溫度進(jìn)行計算。
選取最具代表性的民用建筑為研究對象，民用建筑中最常見的結(jié)構(gòu)形式不外乎板面結(jié)構(gòu)、墻體結(jié)構(gòu)、柱式結(jié)構(gòu)，最常見的模板材料為木模板，實(shí)際模板厚度一般為18㎜，實(shí)際施工中一般只對板面結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫，采取的保溫方式為覆蓋一層塑料薄膜防止失水外加一層15mm厚保溫草簾。板面結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度一般為120mm～150mm，墻體結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度一般為150mm～250mm，框架柱結(jié)構(gòu)的實(shí)際邊長一般為350mm～500mm。
對這三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的熱工計算，按最不利于保溫的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計算，取板面結(jié)構(gòu)厚度為120mm，墻體結(jié)構(gòu)厚度為150mm，框架柱結(jié)構(gòu)邊長為350mm。
板面結(jié)構(gòu)的圍護(hù)層為下表面覆蓋18mm厚木模板，上表面第一層塑料薄膜厚度計1mm，第二層15mm厚保溫草簾。表面系數(shù)Ms=2/0.12=16.7m-1，上表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)Ks=3.6/（0.04+0.001/0.1+0.015/0.08）=15.2kJ/(m2·h·K)，下表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)Kx=3.6/（0.04+0.018/0.17）=24.7kJ/(m2·h·K),平均傳熱系數(shù)K=（Ks+Kx）/2=20.0kJ/(m2·h·K)，板面散熱系數(shù)L=K×Ms=16.6×20.0=332.0kJ/(m3·h·K)。
墻體結(jié)構(gòu)的圍護(hù)層為兩側(cè)覆蓋18mm厚木模板。墻體的表面系數(shù)Ms=2/0.15=13.3m-1，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=3.6/（0.04+0.018×0.17）=24.7kJ/(m2·h·K)，墻體散熱系數(shù)L=K×Ms=24.7×13.3=328.5kJ/(m3·h·K)。
框架柱結(jié)構(gòu)的圍護(hù)層為四周覆蓋18㎜厚木模板。柱子的表面系數(shù)Ms=4/0.35=11.4m-1，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=3.6/（0.04+0.018×0.17）=24.7kJ/(m2·h·K)，墻體散熱系數(shù)L=K×Ms=24.7×11.4=281.6kJ/(m3·h·K)。
由上述計算可知，在板面進(jìn)行覆蓋保溫的情況下，其散熱系數(shù)仍然是最大的。故本次選取板面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究能確保最不利于質(zhì)量控制的情況得到重視。樓板結(jié)構(gòu)最常用的混凝土標(biāo)號為C30，而C30混凝土也是目前用量最大的標(biāo)號，以C30為代表最能有代表性也足以說明問題。
4混凝土養(yǎng)護(hù)過程熱工計算
根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104-2011規(guī)定，入模溫度不應(yīng)低于5℃，故我們進(jìn)行熱工計算時選取入模溫度為5℃能確保安全。以配合比A為例計算混凝土蓄熱過程中的溫度變化，并最終推算出混凝土到達(dá)受凍臨界強(qiáng)度或某一強(qiáng)度所需的時間，計算公式根據(jù)JGJ/T104-2011。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，抗凍臨界強(qiáng)度為4Mpa。
混凝土養(yǎng)護(hù)t時間后該時刻的溫度：
T4=η·exp（-θ·Vce·t）-φ·exp（-Vce·t）+Tm,a
其中θ=ω·L/(Vce·Cc·ρc)=1.8×332.0/（0.015×0.92×2400）=18.04
φ=Vce·Qce·mce/（Vce·Cc·ρc-ω·L）=0.015×350×190/（0.015×0.92×2400-1.8×332.0）=-1.77
η=T3-Tm,a+φ=5-1.77-Tm,a=3.23-Tm,a
Tm,a=-3℃時，η=6.23
T4=6.23×exp（-18.04×0.015×t）+1.77×exp（-0.015×t）-3
采用逐次逼近的計算方法得到，當(dāng)t=53h時，混凝土從蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到t時間的平均溫度Tm。
Tm=1/（Vce·t）·（φ·exp（-Vce·t）-η/θ·exp（-θ·Vce·t）+η/θ-φ）+Tm,a=1/(0.015×53)×(-1.77×exp（-0.015×53）-6.23/18.04×exp（-18.04×0.015×53）+6.23/18.04+1.77)-3=-1.35℃
溫度降到0℃時混凝土成熟度M=（-1.35+15）×53=723.6℃·h，由混凝土強(qiáng)度與成熟度關(guān)系得到：f=37.6×exp(-1484/M)=37.6×exp(-1484/723.6)=4.84MPa
混凝土實(shí)際強(qiáng)度需乘上綜合蓄熱法調(diào)整系數(shù)0.8，f′=0.8f=3.87MPa
用同樣的計算過程推算出t=54h時，f′=4.01MPa，由此可知，混凝土入模54h后，混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。
Tm,a=-7℃時，按同樣的計算方法得到混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時間是78h。
配合比B、C、D可按同樣的計算方法得出兩種環(huán)境溫度下達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度所需的時間，并列入表5。由于成熟度法推算混凝土強(qiáng)度只適合預(yù)估混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值60%以內(nèi)的強(qiáng)度值，本文按上述計算過程推算出不同環(huán)境下不同配合比混凝土達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的50%的時間差異來說明水泥用量的不同帶來的中期強(qiáng)度的發(fā)展變化。
達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度所需要的養(yǎng)護(hù)時間的推算結(jié)果匯總于表5：
由表中項目可知，入模溫度為5℃時，在-3℃環(huán)境下，在120mm板厚一層薄膜和草簾保溫的板面結(jié)構(gòu)中，每減少30kg/m3水泥用量，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時間增加約6～8h，達(dá)到50%的設(shè)計強(qiáng)度的時間增加約19～32h。在-7℃環(huán)境下，在120㎜板厚一層薄膜和草簾保溫的板面結(jié)構(gòu)中，每減少30kg/m3水泥用量，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時間增加約8～13h，達(dá)到50%的設(shè)計強(qiáng)度的時間增加約30～49h。總體來說，三天齡期之內(nèi)基本能達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，十天齡期之內(nèi)基本能達(dá)到50%的設(shè)計強(qiáng)度。由推理過程所知，本文的假設(shè)條件均是對蓄熱養(yǎng)護(hù)不利的，入模溫度是允許的最低溫度，結(jié)構(gòu)形式是最易散熱的板面結(jié)構(gòu)，保溫形式是最基本的保溫方式，任何假設(shè)條件的改善都會縮短達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時間差距。
5結(jié)語
在北京地區(qū)，某一時刻極端低溫溫度基本大于-15℃，個別年份極端低溫低于-15℃時也不低于-20℃。從防凍劑的使用理論上講，采用-15℃型號的防凍劑完全可以滿足-20℃以上溫度的施工要求并不需要進(jìn)行其他加熱或保溫措施。在防凍劑質(zhì)量有保證的前提下，合適的配合比中水泥用量的多少并不必然影響最終混凝土的冬期施工質(zhì)量，但會影響混凝土強(qiáng)度發(fā)展的速率。工程施工并不是一次成活，施工過程需要模板周轉(zhuǎn)，保溫材料的周轉(zhuǎn)，支撐腳手架的周轉(zhuǎn)，更需要下部混凝土的強(qiáng)度支撐上部結(jié)構(gòu)的施工。從施工材料的周轉(zhuǎn)和工程進(jìn)度上講，我們需要混凝土盡快的提供早期強(qiáng)度。在不使用防凍劑的情況下，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度是能不能撤掉保溫材料的必要條件，在使用合適的防凍劑的情況下，抗凍臨界強(qiáng)度是重要的參考條件，但什么時候撤掉保溫材料要結(jié)合工程和天氣的實(shí)際情況。
實(shí)際配合比選用過程中如何確定水泥用量應(yīng)根據(jù)具體工程施工的材料周轉(zhuǎn)和工程進(jìn)度要求來確定。事前進(jìn)行必要熱工計算預(yù)測混凝土強(qiáng)度發(fā)展，事中進(jìn)行溫度測量和同條件試塊留置來多方確認(rèn)混凝土實(shí)體強(qiáng)度，事后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行必要的配合比調(diào)整?！?/span>
