淺析蒸養混凝土冬季施工的質量控制

王 茜

（天津濱海職業學院，中國 天津 300451）

0 引言

蒸氣養護法是指混凝土構件在澆筑后，構件在高溫、高濕的蒸氣作用下，使構件快凝、早強，避免混凝土澆注后在低溫下凍結，縮短模板周轉、混凝土養護時間，從而提高模板、臺座周轉率，加快構件預制速度的一種有效的施工工藝。蒸汽養護分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段，蒸養工藝對施工過程中各工序的要求嚴格，如控制不當就會出現構件裂縫等重大質量事故。本文結合某工程蒸養混凝土施工，對蒸養混凝土原材料的選擇，入模溫度控制、蒸養制度的確立與控制及混凝土后期強度的增長情況進行了有益的嘗試。

1 工程概況

工程概況：某圍埝工程二標段，位于遼東灣。南距營口港鲅魚圈港區A 港池約4km，混凝土預制構件總工程量27130 塊，為素砼3t 扭王字塊，標號為C30F250，須進行冬季施工。

施工難點：本工程計劃79 個有效工作日計算，計算日工作強度為352 塊，工期緊任務重。且鲅魚圈港為冰凍港，冬季施工年平均最低氣溫7.4℃年極端最低氣溫-22.5℃，冬季預制C30F250 混凝土塊采用蒸汽養護，對混凝土原材料選擇、混凝土入模溫度、蒸養制度的控制及保溫措施都提出了較高的要求。

2 混凝土原材料及配合比的選擇與確定

2.1 原材料的選擇

針對本工程混凝土抗凍等級F250 且處于海水環境下，凍融要求高，在原材料選擇時注意以下問題：

（1）碎石：要求粒徑適宜碎石級配良好，優先選用連續繼配粗骨料，含泥量不大于1.0%，泥塊含量不大于0.5%，堅固性能試驗強度不得低于混凝土的配制強度。本工程采用大石橋5-31.5mm 連續級配碎石。

（3）水泥：采用42.5 級普通硅酸鹽水泥，

（4）外加劑：-15℃防凍劑，松香熱聚物引氣劑。

（5）拌和用水：飲用水，蒸氣加熱到80-90℃。

2.2 配合比的確定

據本工程混凝土特點，抗凍等級F250，且處于海水環境中，動融要求較高，水灰比應滿足所處寒冷地區耐久性要求，且混凝上有較好的和易性，為減少預制塊上斜肩氣泡的產生，坍落度控制在2-4cm 較為適宜,經配合比優化，選定配合比如下：

表1

3 混凝土的拌合與澆筑

3.1 混凝土的拌合控制

據現場情況，拌合物的出機溫度不能低于20℃。且要保證混凝土拌合物經運輸到澆筑時溫度不能低于5℃，在計算中，假定骨料的溫度與大氣溫度相同，取-15℃，水泥在罐內的溫度為25℃。

砼攪拌前應用熱水沖洗攪拌機，適當延長混凝上凈拌合時間，砂石料和熱水攪拌一分鐘后再加入水泥后攪拌時間不少于90sec，以確保防凍劑拌合均勻。設專人測量混凝土出機溫度。

大豆主根具有明晰的粗度變化，拓撲結構可以看作是從上至下半徑逐漸縮小的圓柱體，主根的每一段可以用一個倒置的圓臺進行表示，主根的每個斷面都是一個圓截面；主根可以由無數個圓臺組合逼近來表示，圓臺的長度l越小則得到的圖形就越平滑，就越接近于真實大豆主根。

3.2 混凝土的澆筑

混凝土運至現場設為了保證構件能夠及時進行蒸養，每個養護倉安排集中澆筑，保證混凝土供應連續性，縮短分層澆筑時間。澆筑過程中分5 層每層30cm，用高頻插入式振搗器，從近模處開始，先外后內，移動間距不大于振搗器作用半徑的1.5 倍。每次插入應將振動棒頭插入下層砼中5cm 左右，使上下層砼結合密實。振搗以交錯形式進行，振搗點間距30cm，每個振搗點振搗時間15-20s，快插慢拔，均勻振搗。振搗時避免振搗棒直接接觸模板，已澆筑層的混凝土溫度在被上一層混凝土覆蓋前不能低于2℃。每個蒸養倉按照每小時澆筑20m3計算，整個蒸養倉澆筑完成需1.5 小時，澆筑完成后及時對混凝土表面進行保溫覆蓋，澆筑成型后，立即表面覆蓋一層塑料薄膜，一層保溫棉被，做好測溫記錄。

4 蒸汽養護施工工藝流程與蒸養制度的建立

4.1 施工工藝流程

施工準備→底胎清理→模板拼裝→混凝土澆筑→抹面→頂面養護→拆模→整體蒸汽養護→出池堆放→集中養護

4.2 蒸養制度的建立

蒸汽養護分為靜停階段、升溫階段、恒溫階段和降溫階段，結合相關規范及混凝土蒸汽養護工藝要點，在正式施工前，我們進行了典型施工根據典型施工情況對四個階段總結如下：

4.2.1 靜停階段

靜停階段(預養期)為制品成型后及蒸汽養護開始前所進行的養護期，有助于增加混凝上在升溫期對結構破壞作用的抵抗能力，為使混凝上蒸養效果達到最佳，在施工現場因構件受海風影響，靜停階段水分蒸發量大，需要對構件頂面的混凝土進行保濕，為此在混凝上澆筑完畢、收水抹面結束后，立即覆蓋上土工布，保溫保濕。本工程現場情況靜停3 小時基本滿足要求、混凝上性能及構件混凝土強度能滿足要求。

4.2.2 升溫階段

按照規范規定，表面系數大于和等于5 的結構，每小時升溫15℃；表面系數小于5 的結構，每小時升溫10℃。扭王字塊表面系數大于5，所以每小時升溫控制在15℃。在3 小時內使養護室內溫度達到45℃。為協調溫度與濕度、混凝上、外模板與蒸汽間的溫差根據本工程的實際情況及C30F250 混凝上的性能，前2h 升溫速率控制在6-8℃/h，后1-2h 放寬至10-12℃/h,避免溫升過快引起混凝上細觀結構的破壞，每小時測溫1 次，總升溫時間定為2h。

4.2.3 恒溫階段

恒溫時間根據恒溫溫度、混凝土強度要求，通過實驗確定。按規定，有抗凍性要求的混凝土最高溫度不能超過50℃。經試驗確定恒溫在控制在45℃時，恒溫5 小時混凝土強度達到設計強度的70%以上，另另蒸汽管道的蒸汽孔承斜45°向上形成扇形氣幕，使構件橫斷面及縱斷面左右上下的恒溫溫度基本一致，避免構件上下面間的較大溫差，降低局部熱沖擊對構件混凝上的損害，每2 小時測溫一次。

4.2.4 降溫階段

根據規范要求，當結構表面系數<6/m 時(本工程為5.7/m),蒸養降溫速度應小于5℃/h，降溫開始時，先減小供汽量，降溫速率為7℃/h，當構件溫度降至比環境溫度約高5℃時，停汽。降溫過程中蒸養棚內與環境溫差不超過5℃時，方可撤除蒸養棚(嚴禁在大風、降雨等惡劣氣候條件下撤除)，通過關小閥門，使養護倉內降溫，當養護倉內溫度降低至5℃時，對模板進行拆除。砼拆模后，先用麻袋或土工布覆蓋，待砼預制強度達到70%的設計強度，即可出運轉堆。

4.3 蒸養溫度控制

現場設置50t 蒸汽鍋爐一臺，對砼用水進行及蒸養倉加熱，蒸養初期，由于鋼模的高導熱和低蓄熱性，在鋼模和混凝上的接觸界而上，會形成從混凝上側到鋼模側的溫度差梯度，當該溫度差梯度較大時，混凝上表面將承受較大的拉應力，造成混凝上表面結構的破壞；升溫階段尤其是前2h 必須低溫高濕慢速升溫。

降溫階段根據施工時環境氣溫，由度時積確定恒溫結束時間。進入降溫階段時，應注意以下幾點：（1）表面系數大，降溫迅速，易發生收縮裂紋；（2）構件結構截面尺寸變化大的地方，若突然停汽，蒸養棚內濕度急劇變化，會引起混凝土干裂。

控制措施：每30min 測溫一次，采用熱電偶測量溫度，把降溫速率控制在10℃/h 以內，禁止過快降溫。當構件混凝土表面溫度與環境溫度之差不超過5℃、構件內外溫差不超過5℃時方可揭去土工布，撤除蒸養棚，降溫開始時，調節供汽閥和回汽閥，降低供汽壓力當環境溫度較高時，通過揭開小范圍蓬布來控制降溫；當環境溫度較低時，通過控制供汽量進行調節。

5 幾種養護狀態下的混凝土強度對比與結論

結合現場氣溫情況，現場試驗室對混凝土以下幾種情況下的強度發展情況進行了試驗：

S1：混凝土試塊成型后隨構件放入蒸養室進行蒸汽養護，降溫階段完成，構件拆模時試塊拆模放入標準養護室進行養護試件各齡期強度發展情況。

S2：混凝土試塊成型后隨構件放入蒸養室進行蒸汽養護，降溫階段完成，構件拆模時試塊拆模，放置室外同條件養護各齡期強度發展情況。

S3：混凝土不摻加防凍劑，蒸養完成后放置室外同條件養護試件各齡期強度發展情況。4：混凝土不摻加防凍劑，不蒸養，成型后放置室外同條件養護試件各齡期強度發展情況。

具體實驗數據見下圖：

圖1 各條件齡期強度增長圖

由上圖可以看出：

（1）添加防凍劑采用蒸氣養護的混凝土，降溫階段完成后拆模強度已經達到26.3MPa，28d 標準養護強度46.0MPa，蒸養后同條件強度38.1MPa，滿足要求。

（2）不添加防凍劑混凝土蒸養出池溫度達到27.2MPa（注：同一配合比，防凍劑用水泥等量取代）28d 后同條件強度33.5MPa，滿足要求。

（3）加防凍劑不蒸養混凝土28d 強度30MPa，滿足要求。

（4）不加防凍劑不蒸養28d 強度僅為15.6MPa。

［1］劉紅.淺析混凝土冬季施工措施.中華民居：下旬刊,2014(3).

［2］徐靈歡.淺談工民建中混凝土施工的質量控制措施[J].價值工程,2010(12).

［3］趙保珍,王雪瑞.建筑混凝土冬季施工技術與措施[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2013(10).