浅谈混凝土工程冬季施工注意事项

1浅谈混凝土工程冬季施工注意事项薛大海（江苏省交通工程集团有限公司镇江212003）[摘要]本文论述混凝土工程在冬季施工时的措施，对其施工提出注意事项。[关键词]混凝土冬季施工当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时混凝土工程施工属于冬季施工。为了保证冬季混凝土施工正常和质量，使人们对冬季施工有正确的认识。本人结合近几年在冬季混凝土工程施工中采取的一些措施和方法，提出冬季施工注意事项以供参考，不足之处希望同行指正。1.做好冬季混凝土施工组织计划及准备工作1.1对搅拌站上下水管道、机械设备的保养防护和检修，蓄水箱保温围护及大功率电热管安装准备。1.2提前准备冬季施工混凝土的原材料（1）水泥：优先使用硅酸盐、普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于42.5等级，采用蒸养时优先使用矿渣硅酸盐水泥；采用加热养护时严禁使用高铝水泥。（2）粗、细集料：防止冬季因材料采购困难影响工程施工进度，避免临时进料因含水率过大而结冰成团，不仅给施工带来不便，还影响混凝土拌和温度，所以在冬季来临之前在料场或码头储备优质砂石材料，降低其含水量并进行蓬布覆盖，这样集料不易冻结，也可防止冰雪侵入。（3）外加剂：为适应冬季施工需要，优先使用无氯、低碱、低硫酸钠的防冻剂产品，来降低水等组分的冰点，其低碱含量避免混凝土碱骨料反应。使防冻剂和非引气型高效早强减水剂进行双掺，减少水灰比降低单位用水量。早强减水剂可加速凝结和硬化，低温、负温效果较好。（4）拌和水：当材料原有温度拌制混凝土不能满足冬季混凝土入模温度5℃需要时，首先考虑对拌和水加热，仍不能满足需要时，应对集料进行加热。各项材料需要加热温度应按冬季施工配合比热工计算公式计算确定，水温一般不得超过80℃。21.3为了确保冬季混凝土生产施工正常进行，应组织进行冬季施工技术交底并进行防火、防冻、安全知识专题讲座和培训，提高施工人员对冬季施工认识水平。1.4派专人每天密切关注天气变化情况，定时做好环境气温观测，各项材料温度，混凝土出料、入模的温度，以及混凝土养护时温度观测工作。1.5积极做好防寒防冻物资准备，如：锅炉、塑料膜、草帘、蓬布等。2.混凝土配合比设计及热工计算冬季施工配合比采用冷混凝土配比，要求混凝土水灰比不宜大于0.5，最小胶凝材料用量均不小于300Kg/m3，根据当地天气气温的变化情况，应积极准备各种原材料进行试配，建立几个负温段冬季防冻混凝土配合比数据库，并进行优化设计，并对施工配合比进行热工计算，确定拌和用水和原材料加热温度，保证混凝土入模温度，控制混凝土质量。现示例对昆山翔鹿水泥制品有限公司冬季C50梁板混凝土配合比设计及热工计算：（1）水泥取P.O42.5等级，选用JD无氯、低碱、低硫酸钠的早强防冻剂，与非引气型高效早强JC-2型减水剂进行双掺，可加速混凝土凝结和硬化，当防冻剂掺量达到2.5-3.0时，可用于-10℃-15℃冬季混凝土施工。按《普通配合比设计规程》JGJ55-2000要求，至少做三个不同水灰比进行强度试验其中三个水灰比分别为0.36、0.35、0.34。试配表如下：编号水灰比水Kg/m3水泥Kg/m3黄砂Kg/m3石子Kg/m3减水剂Kg/m3防冻剂Kg/m3坍落度mm实际容重Kg/m3理论容重Kg/m3砼强度MPa弹模×104MPa备注7d28d10.3615843962312096.5858.78902430244050.357.8.374江苏金峰牌20.3515845158312396.7659.02752440245053.760.43.86江苏金峰牌30.3415846559712126.9759.30702440245058.964.2.3.90江苏金峰牌综合选定试验强度达到设计120%以上，3号配比为试验室冬季混凝土配合比。3编号水灰比水Kg/m3水泥Kg/m3黄砂Kg/m3石子Kg/m3减水剂Kg/m3防冻剂Kg/m3坍落度mm实际容重Kg/m3理论容重Kg/m3砼强度MPa弹模×104MPa备注7d28d30.3415846559712126.9759.30702440245058.964.23.90江苏金峰牌（2）对现场砂、石进行含水量的测试，获得平均值：Ps=4.5%，Pg=0%，下面根据施工配合比进行热工计算：按《公路桥涵施工技术规范》要求，取混凝土入模温度T2=5℃，并考虑江苏省当地较冷月份白天环境温度平均在0℃以上，如果浇筑混凝土的天气情况较差，按最不利施工条件：气温为零下4℃。通过公式：T2=T1－（a*T＋0.032N）（T1－Ta）N—混凝土转运次数；T—混凝土运输时间；a—温度损失系数；Ta—运输时环境温度取N=1a=0.25T=1/3hTa=－4℃可得混凝土的出机温度T1=6.2℃通过公式：T1=T0－0.16（T0－Tb）取混凝土搅拌机棚内温度Tb=-2℃可得混凝土拌和物的温度T0=7.8℃通过公式：T0=[0.9(WcTc＋WsTs＋WfTf＋WgTg)＋4.2Tw(Ww-PsWs-PfWf-PgWg)＋c1(PsWsTs＋PfWfTf＋PgWgTg)－c2(PsWs＋PfWf＋PgWg)]÷[4.2Ww＋0.9(Wc＋Ws＋Wf＋Wg)]将数据代入上面公式得：T0=[0.9*(465*(-4)+597*(-4)+1212*(-4))+4.2Tw(158-597*4.5%-1212*0%)+2.1*(597*4.5%*(-4)+1212*0%*(-4))-335*(597*4.5%+1212*0%)]/[4.2*158+0.9*(465+597+1212)]=7.8℃Ww、Wc、Ws、Wf、Wg——水、水泥、砂、粉煤灰、石的用量（㎏）Tw、Tc、Ts、Tf、Tg———水、水泥、砂、粉煤灰、石的温度（℃）4Ps、Pf、Pg———砂、粉煤灰、石的含水率（%）c1、c2———水的比热容（KJ/㎏·K）及溶解热（KJ/㎏）按砂、石、水泥都在同一最低温度考虑，取Tc=Ts=Tf=Tg=－4℃根据《公路桥涵施工技术规范》要求：当骨料温度≤0℃时，公式中的c1=2.1c2=335可得混凝土搅拌时所需要的水温Tw=70℃如果浇筑混凝土的天气情况较好，按最不利条件：气温为零上1℃取Tc=Ts=Tf＝Tg=1℃Ta=1℃Tb=2℃根据《公路桥涵施工技术规范》要求：当骨料温度＞0℃时，公式中的c1=4.2c2=0通过计算，可得混凝土搅拌时所需要的水温Tw=32℃由上面计算结果可知，混凝土搅拌时所需水温均满足《公路桥涵施工技术规范》要求拌和水温度≤80℃的条件；当气温在零上1℃时，水温≥32℃就能够满足冬季施工混凝土的要求；当气温在零下4℃时，水温≥70℃才能够满足冬季施工混凝土的要求。在昆山翔鹿水泥制品有限公司冬季C50梁板施工中，根据热工计算确定水需要加热的温度，提前安排通过几组大功率电热管，对有保温围护措施的蓄水箱的水进行加温，并保证水面高度，防止电热管干烧损坏。实测水温50-80℃之间，而施工日常气温在-3-+5℃之间，未达到所设最不利施工条件，现场对混凝土出料温度、入模温度进行检测均在15℃以上，能够满足《公路桥涵施工技术规范》对冬季混凝土施工拌和物的出料温度不低于10℃，入模温度不低于5℃的要求。3.冬季混凝土搅拌运输冬季搅拌混凝土时，骨料不得带冰雪和冻结团块。对各项材料根据热工计算确定需要的温度进行加热，严格按施工配合比和塌落度要求进行生产，搅拌投料顺序先骨料、水、搅拌再加入水泥搅拌，避免水泥与加热到80℃以上的水直接接触，搅拌时间较常温延长50%，拌和物出机温度不得低于10℃，混凝土搅拌要连续，要求运输距离尽量要缩短，运输混凝土容器要采取保温措施。4.施工的准备及浇筑5混凝土在浇筑前应清除模板、钢筋上冰雪污垢，到现场混凝土应及时浇注，连续施工，不但要遵行普通混凝土浇筑要求，而且要遵行冬季混凝土施工特殊要求，混凝土拌和物入模温度不得低于5℃。密切关注天气变化情况，尽量放在白天气温较高时候施工，避开气温过低时浇注混凝土，这样在夜里最低气温来临时混凝土已经凝固，并具有一定的抗冻强度。冬季混凝土施工不宜留施工缝，如果是技术或施工组织上的原因不能连续施工时，应正确留置施工缝。冬季施工接缝混凝土时，易在接缝部位产生水膜，降低接缝处混凝土强度，如果新旧混凝土温差过大，温度应力作用造成新旧混凝土开裂。在新混凝土浇筑前应加热使接合面有5℃以上的温度，浇筑完成后，应采取措施使混凝土结合面继续保持正温，至到新混凝土达得一定的抗冻强度。5.养护工作5.1对浇注完毕混凝土立即用塑料膜或蓬布外加草帘等覆盖保温，适应混凝土强度增长速度的要求，在混凝土负温到来时具有抗冻强度不受冻害，所以混凝土的养护十分重要。优先采用廉价方便的蓄热法养护，用蓄热法养护时，要求成型开始养护温度不得低于10℃。采用逐次逼进方法计算施工混凝土从蓄热养护开始在凝结不受冻害的条件下冷却到0℃的时间。当气温偏低、结构表面系数较大，蓄热法不能满足强度增长速度的要求时，可选择锅炉蒸气输入布设的排管加热、混凝土部位搭设暖棚加热及电热法，或采用以上方法综合。对混凝土采用蒸汽养护时，根据表面系数升温速度控制10-15℃/H之间；降温控制5-10℃/H之间。并做好温度观测记录，升降温度1次/H；恒温1次/2H；蓄热养护每昼夜4次。5.2在负温条件下不得向混凝土洒水，并防止混凝土失水，任何混凝土不得敞露在冷空气中，对结构容易受冻部位，应加强保温措施。5.3由于冬季气温低，水泥水化反应速度缓慢，尽量延长拆模时间根据结构同条件养护试件的试验，混凝土已达到要求的抗冻强度及拆模强度后，模板方可拆除。5.4根据结构要求留置好同条件试件同时，做好标准养护试件，因为它是该结构强度评定依据。6.几点体会6.1冬季混凝土施工必须做好组织计划、防冻物资准备，进行热工计算决定材料加热温度，和养护方法。6.2在冬季混凝土配比设计中，早强减水剂和防冻剂双掺，加速混凝土硬化速度，降低混凝土冻结温度6措施，降低水灰比，减少用水量。6.3对容易冷却部位，加强覆盖保温。6.4定人定时进行环境温度，各项材料温度，混凝土出料、入模的温度，以及混凝土养护时温度观测。6.5尽量避免气温过低时进行混凝土施工。参考文献[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）