泡沫混凝土保温材料中,混凝土拌合物浇灌之后可以逐渐凝结硬化,直到最终强度的获得,这是由于水泥的水化作用。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外,主要是随着温度的高低而变化的。
当温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快;当温度降至0℃时,混凝土中的部分水开始结冰,并逐渐由液相(水)变为固相(水)。此时,水泥水化所参与的水减少。因此,水化速度减慢,强度增长相应减慢。温度继续下降。当混凝土中的水完全变成冰时,即它完全由液态变为固体,水泥的水化基本停止,此时强度不会增加。
当水变成冰时,体积增加了9%左右,产生了2500 kg/cm?的冰膨胀应力。这种应力值往往大于水泥石中形成的初始强度值,这使得混凝土遭受不同程度的损伤(即旱期冻害),降低强度。此外,当水变成冰时,骨料和钢筋表面会产生大颗粒的冰凌,减弱水泥浆与骨料和钢筋之间的粘结力,从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化时,混凝土内部会形成各种空隙,从而降低混凝土的密实性和耐久性。
因此,在冬季泡沫混凝土保温板施工中,水形态的变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外学者对混凝土中的水形态进行了大量的试验研究。结果表明,新浇混凝土在冻结前有一段预养期,可以增加混凝土内部液相,减少固相,加速水泥水化作用。实验研究还表明,混凝土受冻前预养期越长,强度损失越小。
泡沫混凝土保温板在化冻后(即常温条件下)继续养护,强度会增加,但增长幅度会有所不同。在较长的预养期内,初始强度高(如R28的35%)的混凝土在冻后几乎没有后期强度损失。对于安全预养护期短、获得初始强度低的混凝土,冻后强度会不同程度损失。
可以看出,混凝土在冻结前,要使其在正常温度下有一段预养期,加速水泥水化作用,使混凝土获得最低强度而不遭受冻害,一般称为临界强度,达到预期效果。对于临界强度,各国规定的取值各不相同,我国规定不低于设计标号的30%,不得低于35 kg/cm?。
泡沫混凝土保温板冬季施工方法的选择
从上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,主要解决三个问题:一是如何确定混凝土最短的养护龄期,二是如何防止混凝土早期冻害,三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。
在实际工程中,要根据施工时的气温情况,工程结构状况(工程量、结构厚大程度与外露情况),工期紧迫程度,水泥的品种及价格,早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格,保温材料的性能及价格,热源的条件等,来选择合理的施工方法。
一般来说,对于同一个工程,可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案,应当用较短的工期、较低的施工费用,来获得优良的工程质量。
冬季泡沫混凝土保温板施工四种方法:
1、调整配合比方法
主要适用于在0℃左右的泡沫混凝土保温板施工。
①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明,应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大,且在早期放出强度最高,一般3天抗压强度大约相当于普通硅水泥7天的强度,效果较明显。
②尽量降低水灰比,稍增水泥用量,从而增加水化热量,缩短达到龄期强度的时间。
③掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下,加入引气剂后生成的气泡,相应增加了水泥浆的体积,提高拌和物的流动性,改善其粘聚性及保水性,缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力,提高混凝土的抗冻性。
④掺加早强外加剂,缩短混凝土的凝结时间,提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠(掺用水泥用量的2%)和MS?F复合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。
⑤选择颗粒硬度高和缝隙少的集料,使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
主要用于气温小于10℃左右,结构比较厚大的工程。
是:对原材料(水、砂、石)进行加热,使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后,还储备有相当的热量,以使水泥水化放热较快,并加强对混凝土的保温,以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单,施工费用不多,但要注意内部保温,避免角部与外露表面受冻,且要延长养护龄期。
主要用于气温10℃以上,而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气,将热量传给混凝土,或直接对混凝土加热,使混凝土处于正温条件下能正常硬化。
①火炉加热。一般在较小的工地使用,方法简单,但室内温度不高,比较干燥,且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化,影响质量。
②蒸气加热。用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制,加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备,费用较高。且热损失较大,劳动条件亦不理想。
③电加热。将钢筋作为电极,或将电热器贴在混凝土表面,便电能变为热能,以提高混凝土的温度。此法简单方便,热损失较少,易控制,不足之处是电能消耗量大。
④红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生器,对混凝土进行密封幅射加热。
抗冻外加剂
在低于10℃以上的气温中,对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂,使混凝土在负温下仍处于液相状态,水化作用能继续进行,从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
上述4种冬季施工方法都有利有弊,其适用范围都受一定条件的制约。应根据工地现有条件,采用一种或两种以上施工方法结合作用。