关于冬季混凝土施工设计应考虑问题

'关于冬季混凝土施工设计应考虑问题摘要本文从建筑施工中保证条件的角度，分析了建筑结构设计施工对混凝土冬季施工抗冻临界强度的要求与具体做法,并就引起设计施工结构可靠性下降是因为混凝土冬季施工达不到抗冻临界强度这一问题作了如下论述。关键词结构设计施工抗冻临界强度可靠度下降中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：寒冷地区从事冬施的砼工程结构设计制约着施工,因此,冬期施工的砼工程,摆在结构设计及施工人员面前的第一个问题便是新拌砼在浇注完毕后的抗冻临界强度取值是否应该在结构施工图上标明，而冬施砼工程结构施工图上却疏忽这一点。为了引起在冬施砼工程结构设计施工人员的注意，本文针对结构设计施工中的砼抗冻临界强度问题进行讨论。1JGJ104—96的新规定JGJ104—96规程,即我国1997年1月1日实施的《建筑工程冬期施工技术规程》,该规程明确指出砼早期允许受冻临界强度至关重要,设计施工结构控制砼抗冻临界强度是保证砼工程质量的重要一环。1.1掺防冻剂砼。对于冬施砼在结构设计施工中要求掺防冻剂的砼,按照施工砼所处的气温环境进行划分。(1)当室外最低气温为—15℃以内时,规程规定不低于6 4N/mm2。(2)当室外最低气温为—30℃以内时,规程规定不低于5N/mm2。1.2不掺防冻剂砼。规程规定对于采用蓄热法或未掺防冻剂的普通砼,仍遵守“砼结构工程施工及验收规范”(GBJ50204—92)的规定,即硅酸盐,普通硅酸盐水泥拌制砼为设计等级的30%,矿渣或其它硅酸盐水泥拌制的砼为40%,而最小抗冻临界强度不得低于5N/mm2。由此可见,掺防冻剂的砼抗冻临界强度应为4～5MPa,在所设计施工的结构中需要进行冬施的砼工程一定要在施工图纸上标明抗冻临界强度值。否则施工技术员是不会引起注意的。2各国的具体规定寒冷地区的部分国家都对砼抗冻临界强度作出过一些规定,采用这一数值的目的主要是因为强度属于易于表征值,其物理含义是把砼受冻否的变形控制在不明显破坏砼的耐久性的范围内。各国对抗冻临界强度的规定列于下表。国别f临(MPa)美国3.5瑞典2.5～4.5日本3.5～5.0瑞士3.5～5.06 挪威4.0～8.0加拿大7.0～10.52.1计算方法综合上表的实际情况,砼抗冻临界强度最大值可按两种方法进行计算:2.1.1按设计等级的验收值计算f临=fcu.o×1.15×30%=50×1.15×0.30=17.25MPa2.1.2按95%强度保证率计算f临=fcu.k×30%=(fcu.o+1.645σ)×30%=0.3fcu.o+0.4935σ对于一般施工工地,取σ=5.0MPa,则f抗=0.3×50+0.4935×5=17.5MPa最小抗冻临界强度为瑞典规定的2.5MPa,此时设计施工人员应该理解为砼不被冻坏,但也不能使用强度继续增长的临界强度值,若想使得负温下砼强度能够达到下一层荷载所要求的强度,f临应大于2.5MPa～4.5MPa,但此值能否写入施工图,应按JG104—96要求分两种情况。(1)不要求强度持续增长,维持砼不受冻害状态;—15℃以上时,写明4.0MPa,—30℃以上时,写明5.0MPa。(2)要求强度持续增长的,应按逐级荷载增加的极限条件进行结构计算后写明。3两种条件下的抗冻临界强度概念6 3.1不掺外加剂条件。不掺外加剂的砼,称为空白砼,此种砼在0℃时强度即停止增长。因此,其受冻允许温度规定为0℃,此时施工砼应在0℃以上养护至4.0～5.0MPa后方可允许受冻,其蓄热保温计算温度应以砼内部降到0℃为准,采用的基本方法为蓄热法吴震东公式。3.2掺外加剂条件。掺外加剂的砼,称为外加剂砼,分为早强砼,低温早强防冻剂砼与负温防冻剂砼。根据外加剂的性质,认为早强剂不具有使得砼在负温下硬化的作用,其抗冻临界温度已界定为0℃,后二者可分别界定为—10℃及—15℃,此时砼应在—10℃或—15℃以上的条件下养护至4.0～5.0MPa后方可允许受冻,其蓄热保温计算温度应以砼内部温度为—10℃或—15℃为准,采用的基本方法为广义吴震东公式。3.3连续性理论方程判断。研究结果表明:负温砼的狭义抗冻临界强度fL与防冻剂的掺量有关。当防冻剂的设计掺量(A%)为10%,抗冻临界温度为—15℃时,fL—A%的关系为:dfL/dA=-KfL—15℃时,防冻型防冻剂的砼的临界强度曲线方程为:fL=Ce-KA此时C=5.110K=0.1932当A=0时,C20级空白砼,抗冻临界强度应为5.110MPa,很显然在—15℃以上养护(6 即防冻型防冻剂所规定的设计温度)掺量与所需抗冻临界强度的关系可列于表2。表2不超过防冻设计温度时fL—A%关系A(C%)012345fL(MPa)5.114.213.472.862.361.94A(C%)678910fL1.601.321.100.900.74由此提醒设计施工人员注意,防冻剂对砼的作用至关重要,只要掺入相应的设计温度防冻剂,其抗冻临界强度可通过连续性理论方程判断,故在图纸上必须标明掺入防冻剂的品种。3.4砼受冻可靠性下降问题。抗冻临界强度对砼结构可靠性约束极大,当砼可靠性为S(t),则:fL(T.A.C)≥S(t)当结构允许砼可靠度下降条件为5%时,则fL的设定目标值应为:fL=(30%-40%)(fcu.k+1.645σ)×95%对于C20～C50级砼均可依上式计算,由于篇幅关系,读者可自行计算。4结语4.1结构设计施工人员应了解砼抗冻临界强度的内涵,不掺外加剂时,抗冻临界强度按GB5020—92规定取值,砼设定临界温度0℃,掺外加剂时,—15℃以上为4.0M6 Pa,—30℃以上为5.0MPa。4.2砼强度持续增长的抗冻临界强度值为工程设计施工人员在图纸上必须标明的计算值,对于C50级砼最大值为17.5MPa。4.3防冻剂在其规定温度以上进行施工时,可以按照fL=Ce-KA条件控制,不掺防冻剂时可取C20等级为5.11MPa。6'