50田伟-冬施混凝土与温差控制.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006 年 冬施混凝土与温差控制 田 伟 陶国英 （河北建设集团有限公司一分公司，保定 101300） 摘摘 要要 通过对有关规范、标准及技术资料的学习及工程实践，将冬施混凝土与温度有关的部分集于本 文，并浅谈冬施混凝土的温差控制技术。 关键词关键词 冬季施工、混凝土、温度、信息、温差控制 概述 在工程主体结构的冬季施工中，混凝土的浇注和养护关系到整体工程的质量。因此， 必须引起高度重视，要有极其负责的精神，加强对混凝土冬期施工的质量管理。国内外有 关专家、学者对混凝土的冬施进行了大量的科学研究，并将研究成果形成标准、规范，指 导我们施工单位执行，确保冬施混凝土满足结构要求。 混凝土强度的增长，混凝土的质量等，无不与温度、湿度有关。 1 气温等级划分及冬期施工期限 1.1 气温是指大气的温度，表示大气冷热的程度。气温等级的划分为极寒等于或 小于-40℃；严寒-20℃至-29.9℃；大寒-10℃至-14.9℃；小寒-5℃至-9.9℃；温暖 18℃至 19.9℃；热22℃至 24.9℃；暑热28℃至 29.9℃；极热等于或大于 40℃。混 凝土冬期施工规定寒冬地区系指最冷月份平均气温在-5℃至-15℃，严寒地区系指最冷 月份平均气温低于-15℃。 1.2 我国混凝土冬期施工期限规定为当室外日平均气温连续 5D 稳定低于 5℃，即 进入冬期施工，当室外日平均气温连续 5D 高于 5℃时，解除冬期施工。内蒙地区冬期施 工时间，一般自 10 月 20 日至翌年 4 月 10 日，最近几年最低气温在-25℃至-29℃，平均 日温差 13℃。 _______________________ 田 伟，1970.8 出生，工程师 陶国英，1963.2 出生，工程师 中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006 年 1.3 混凝土冬期施工使用温度系指掺防冻剂混凝土的浇筑现场 5-7D 内的最低气温；规 定温度系指防冻剂 5-7D 内混凝土内部最低温度。混凝土冬施规定温度为-5℃、-10℃、- 15℃；使用温度为-10℃、-15℃、-20℃；冬施采取覆盖保温时，一般混凝土内部温度比气 温高 5℃；施工时可按月平均气温掌握，也可按日最低气温掌握。 1.4 当日平均气温低于 5℃时，混凝土养护不得浇水，可用塑料布覆盖保温，保湿、 保养，混凝土养护温度低于 5℃时，强度增长缓慢；试验得知在 5℃条件下养护 28D， 混凝土强度只达标养强度 50-60，当温度降到 0℃以下时，特别是降到混凝土液相冰点 温度以下时，混凝土中的水开始结冰，其体积膨胀约 9，使未达到临界强度的混凝土结 构造成破坏，这是混凝土冬期施工采取所有技术措施的关键所在，千方百计防止混凝土遭 到冻害。 2 冬施外加剂的选择 2.1 混凝土冬期施工，一般都选择掺防冻剂及其复合剂的办法。防冻剂配方设计，一 般是在恒定负温下实验所得，在实际施工时如按日最低气温掌握是偏于安全的，因一天中 有正负温，或高低温交替循环。 2.2 掺防冻剂的混凝土预养很重要，预养温度规定当规定温度为-5℃时，试件预养 时间为 6H 或 180℃H；为-10℃时预养时间为 4H 或 120℃H；为-15℃时，预养时间为 2H 或 60℃H，试验知掺防冻剂混凝土，在规定温度-10℃养护 3D 强度达到 0.7MPA， 再放到-20℃下受冻，后期强度损失达 32，如在-10℃预养 7D 达到 3.5MPA 后，再在- 20℃下受冻，则后期强度不损失，所以说冬施混凝土预养很重要。 2.3 掺防冻剂混凝土临界强度规定当日最低气温不低于-10℃时为3.5MPA；当最低 气温不低于-15℃时为4.0MPA；当日最低气温不低于-30℃时为5.0MPA。拆模后混凝土 的表面温度与环境温度温差不能大于 20℃，如大于 20℃应采取保温材料覆盖养护，使其 缓慢冷却。 2.4 冬施混凝土日最低气温为 0 至 5℃时，混凝土采用塑料薄膜和保温材料覆盖养护 时，不要单独使用减水剂，可采用早强剂或早强减水剂或防冻剂，混凝土不会受到冻害， 当温转正温后能较快的提高温度；在日最低气温-5℃至-10℃、-10℃至-15℃、-15℃至- 20℃时，采用上述措施后，应分别采用规定温度为-5℃、-10℃、-15℃的防冻剂。 2.5 冬施混凝土掺高效减水剂后，虽然混凝土强度也随着温度降低而降低，但在 5℃ 左右条件下养护最适宜，因此，高效减水剂可用于日最低气温 0℃以上施工混凝土。 冬施掺缓凝剂，缓凝减水剂及缓凝高效减水剂的混凝土，随着气温降低早期强度也 降低，因此，它不适宜用于 5℃以下的混凝土，但很适宜冬期大体积混凝土施工。 3 冬期施工混凝土温度信息 3.1 冬施原材料加热温度，气温低于 5℃时，可用热水搅拌混凝土，水温高于 65℃时， 应改变投料顺序；气温低于-10℃时，骨料可以入暖棚或采取加热措施，骨料冻结成块时， 中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006 年 须加热后使用；冬施混凝土拌合水及骨料加热温度限制水泥等级小于 PO42.5、PS42.5 级 时，拌合水加热不大于 80℃，骨料不大于 60℃；水泥等级高于或等于 PI、PII42.5 级或 PO42.5、PS42.5 级时，拌合水加热不大于 60℃，骨料不大于 40℃。 冬施商品混凝土气温在 0-5℃时，水温控制在 20℃至 30℃；气温在-5℃至-10℃时， 水温控制在 30℃至 40℃，当水温大于 40℃时，应先投骨料后投水泥。 3.2 混凝土出机温度控制严寒地区不低于 15℃，寒冷地区不低于 10℃； 混凝土入模温度控制严寒地区不低于 10℃，寒冷低于不低于 5℃； 混凝土出机温度可参考以下经验公式计算 Y3.30.16X10.32X2 式中Y混凝土出机温度（15℃） ，X1水加热温度（15℃） ，X2砂加热温度（15℃） 。 3.3 混凝土冬期施工常规方法是混凝土表面覆盖一层塑料薄膜再覆盖 1-2 层毛毡，以 利挡风，保温，保湿，实测覆盖一层薄膜能提高混凝土温度 1-2℃，覆盖两层毛毡，可提 高混凝土温度 3-7℃。 3.4 混凝土冬期施工采取“外围，上盖，内加热”的立体保温措施，特适宜框架结构工 程的冬期施工；既施工层立面用毛毡一层，彩条布一层封闭，使整个施工层形成一个封闭 的暖室，混凝土时室内生炉火加热，混凝土表面用塑料布覆盖。该法可在较低气温下施工， 可提高施工层内温度 6-18℃。 3.5 当采用负温养护法施工时，应选用硅酸盐或普通水泥，混凝土浇筑后起始养护温 度不低于 5℃，并应以浇筑后 5D 内的预计日最低气温选用防冻剂。 3.6 冬季混凝土模板和保温层应在混凝土达到强度并冷却到 5℃后，方可拆除。 4 冬施大体积混凝土温差控制 混凝土冬期施工和温度相关，而混凝土无论常温施工，还是冬期施工，更和温度相 关。 冬期混凝土与普通混凝土有其不同的技术要求，其技术要求关键是控制中心温度与 表面温度温差不能大于 25℃，混凝土表面温度和气温（环境温度）的温差也不能大于 20℃。施工所采用的一系列技术措施都是围绕这一中心服务的，温差小于 25℃是关键。 因此，我认为混凝土配合比设计是前提，选用材料是基础，施工措施是保证，保湿、保温 养护是关键。 4.1 呼和浩特白塔机场航站楼基础框架柱及 3.835 米夹层梁板共 3022M2进行冬期施 工，其中夹层梁板于 2005 年 12 月 19 日至 2005 年 12 月 24 日采用暖棚法施工。2006 年 3 月 21 日至 2006 年 4 月 11 日 4 个主拱拱脚大体积混凝土施工，总混凝土量 5100M3；2006 年 4 月 4 日至 2006 年 4 月 18 日 7.035 米梁板混凝土施工，总混凝土量 6327M3，梁板超长为膨胀无缝混凝土施工一次连续浇筑成型。 施工期完全处于冬期施工，浇筑梁板（本工程 B 段 17-36 轴 3.835 顶板）时最低气温 -8℃，最高气温 1℃，为确保混凝土工程质量，严格控制温差不大于 25℃，采取了一系列 技术措施。施工单位购买商品混凝土，要求商品混凝土生产单位要优选原材料和配合比。 中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006 年 4.2 根据混凝土技术要求，保证混凝土强度情况下，水泥用量用到低限， （呼市质监 部门规定冬施工程混凝土标号提高一级） ，和选择降低水泥水化热的掺合料，搅拌水温 度不要太高，尽量降低混凝土出机温度-入模温度，以降低混凝土中心温度。 4.3 商品混凝土生产单位选用了呼市 42.5水泥，掺入磨细复合粉，以增强混凝土和 易性，粗细骨料选用符合标准中的中沙和连续粒级 5-31.5MM 的机碎石，选用缓凝型泵送 剂及低减 UEA 膨胀剂。 4.4 经试验优选了商品混凝土最佳配合比 C40 水泥 砂 石 水 防冻剂 膨胀剂 复合粉 KG/M3 452 650 974 195 28 50 53 塌落度控制在 140-170MM 范围内，泵送施工。 4.5 此段梁板施工时间是 2005 年 11 月 24 日，正值冬季，考虑天气情况为降低混凝 土入模温度，原材料不加热，只将水加热到 60-80℃，保证出厂混凝土在 10℃左右，实测 12℃。 4.6 施工时采取了“外围，上盖，内加热”的立体保温措施，用毛毡及彩条布将施工层 围护封闭，防止风吹。混凝土浇筑完成表面处理后，立即用一层塑料薄膜覆盖，上面再盖 两层毛毡，施工层下面生炉火加温，以保证混凝土表面温度和中心温度温差不大于 25℃ （实测 12℃） ，表面温度和环境温度温差不大于 20℃（暖棚内实测 15℃） 。 混凝土浇筑的混凝土时，按测温图要求布置测量孔，共计 18 个，分别测定混凝土梁、 板的温度。 4.7 商品混凝土厂家实测 28D 共计 12 组试块平均强度达 56.638MPA，达到设计强度 的 142，现场同条件养护试块平均强度 51.23MPA，达到设计强度 128，确保了工程质 量，未出现温差裂缝，这和采取了一系列确实可行的有力措施分不开。 该工程质量受到了质监站、建设单位、监理单位的一致好评。 关于混凝土冬期施工的温度信息仍有很多，尚需今后通过实践，实验和总结来发现， 以服务于混凝土科技的发展。 至此，为保证冬期混凝土质量，在施工中要有谨慎敬业的工作作风；行之有效的技 术组织；科学合理的管理方法；安全可靠的保温措施。