低溫環(huán)境下混凝土保溫技術(shù)措施

崔澤軍

(福建省百川建設(shè)發(fā)展有限公司)

0 概述

混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑工程中，混凝土的施工質(zhì)量嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性、可靠度和耐久性。在西藏、新疆、青海等高海拔地區(qū)及北方寒冷地區(qū)的冬季，日平均氣溫低、晝夜溫差大，自然環(huán)境惡劣，混凝土施工質(zhì)量難以得到有效保證，往往在冬季選擇停止混凝土工程施工作業(yè)，這就導(dǎo)致工程建設(shè)周期延長。為了縮短工期，混凝土工程需要在冬季連續(xù)施工。西藏那曲地區(qū)聶榮縣查當鄉(xiāng)至永曲鄉(xiāng)公路改建工程第三合同段項目在具體實施過程中，混凝土拌合站采用了先進的蒸汽鍋爐配合管道鋪設(shè)系統(tǒng)加熱材料，并對料倉、蓄水池、標養(yǎng)室、外加劑儲存?zhèn)}及拌合樓等臨時建筑物進行加熱保溫。根據(jù)具體的數(shù)據(jù)指標，經(jīng)過分析和試驗，嚴格控制各施工環(huán)節(jié)的具體操作，保證混凝土工程在低溫環(huán)境下高效完成。

1 主要保溫措施

1.1 原材料的選用

⑴水泥和摻合料的檢驗與選型。混凝土在寒冷地區(qū)低溫季節(jié)施工，應(yīng)保證耐久性滿足相關(guān)規(guī)范要求。水泥一般選用42.5及以上等級、水化熱高的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。如需要添加粉煤灰（摻合料），則優(yōu)先選用I、II級灰，替代摻量，宜超量替代。

⑵粗細集料檢驗分析。細度模數(shù)、針片狀含量、堅固性及堿活性等直接影響混凝土質(zhì)量的技術(shù)指標應(yīng)經(jīng)過反復(fù)試驗收集數(shù)據(jù)進行分析確定。細集料應(yīng)選用良好級配的中、粗砂；粗集料要堅硬，且其中不能含有活性材料，避免產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)。

圖1 寒冷地區(qū)低溫季節(jié)混凝土施工工藝流程圖

⑶外加劑的檢驗與選型。對有抗凍性能技術(shù)要求的混凝土，使用引氣減水劑和防凍劑。外加劑生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計文件中對混凝土耐久性技術(shù)要求提供具體技術(shù)參數(shù)指標（含氣量、凝結(jié)時間、減水率等）。外加劑摻量，應(yīng)結(jié)合具體技術(shù)參數(shù)指標和具體項目所在地自然環(huán)境等通過試驗確定。

1.2 混凝土配合比設(shè)計

通過混凝土配合比設(shè)計，滿足設(shè)計文件要求的混凝土強度、耐久性和其他性能指標，同時要滿足施工過程中的工作性能。在配合比設(shè)計過程中，根據(jù)設(shè)計文件要求并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)的分析比較，明確各種類混凝土各項性能技術(shù)指標要求中的主控指標。根據(jù)各種材料的具體物理化學(xué)性質(zhì)（試驗檢測報告），通過試驗及數(shù)據(jù)分析設(shè)計出粗集料的混合比例、水灰比、膠骨比及砂率（砂率很大程度影響混凝土的抗凍性能）。配合比設(shè)計中還要考慮混凝土在生產(chǎn)、施工過程中的損耗量。

1.3 建立保溫拌合站

建立全封閉拌合站，砂石集料料倉與拌合機配料機相鄰，采用封閉式保溫棚建設(shè)拌合站和料倉，僅在車輛通行處留設(shè)出入口。采用蒸汽鍋爐配合鋪設(shè)管道對集料進行加熱，保證材料能達到并維持3℃以上。

⑴拌合用水的加熱及保溫措施：蒸汽鍋爐加熱拌合用水，加熱溫度為35～60℃（混凝土拌和物出機溫度控制在10～30℃范圍內(nèi)），采用復(fù)合保溫板包裹水箱四周及頂口進行保溫。

⑵主機操作室的保溫：為使拌料系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，主機房溫度需保證維持在0℃以上。主機操作室采用空調(diào)調(diào)節(jié)主機、過渡艙及計量稱等設(shè)備設(shè)施溫度，主機房門窗均懸掛棉門簾封閉保溫。

⑶集料輸送上料過程的保溫措施：采用皮帶輸送機直接將分別堆放的粗、細集料從保溫料倉內(nèi)輸送至拌合站的集料自動計量料斗內(nèi)。輸送帶周邊包裹設(shè)置鋼筋骨架，再用彩鋼復(fù)合保溫板對骨架四周進行全封閉保溫。為減少熱量的損失及保溫材料的用量，粗細集料保溫料倉宜設(shè)置在離拌合站最近的地方。

⑷主機攪拌倉內(nèi)鋪設(shè)加熱管道保溫，確保混凝土出機放料至輸送車時不受凍。

⑸拌和用水的上水管道和外加劑管道采用套橡膠保溫管措施保溫。外加劑儲存室內(nèi)采用蒸汽鍋爐配合鋪設(shè)管道進行保溫，門窗懸掛棉門簾保溫，保證室溫維持在0℃以上。

1.4 混凝土拌合物熱工計算

以項目橋梁下部結(jié)構(gòu)混凝土（C30混凝土）為例進行熱工計算。

混凝土出料溫度的估算公式：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

式中：

m1——每m3混凝土水泥質(zhì)量，kg；

m2——每m3混凝土砂質(zhì)量，kg；

m3——每m3混凝土碎石質(zhì)量，kg；

m4——每m3混凝土水質(zhì)量，kg；

t1——水泥入罐溫度，℃；

t2——砂子入罐溫度，℃；

t3——碎石入罐溫度，℃；

t4——水入罐溫度，℃。

本項目根據(jù)實際情況，制定了《混凝土工程冬季施工專項方案》，方案中要求混凝土入模溫度按10℃來控制。考慮到混凝土實際運距等，要求混凝土出機溫度不低于15℃，按15℃控制。集料堆場采取封閉加熱保溫措施，保證集料能達到并維持3℃以上，粗細集料按3℃取值。罐中保存水泥，保溫性能良好，水泥從罐中取料運輸至拌合站過程中基本無溫度損耗，故水泥入倉溫度以5℃計。

本項目C30混凝土配合比為：

mca（水泥）:ms（砂）:mg（碎石）:mwa（水）=382:709:1156:150

根據(jù)以上條件反推出拌合用水需要加熱到的溫度：

t4=｛t×［（m1+m2+m3）×0.2+m4］－（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2｝/m4

=｛15×［（382+709+1156）×0.2+150］－（382×5+709×3+1156×3）×0.2｝/150

=49.93℃

項目部拌合用水加熱按55℃加熱控制。

反算C30混凝土的出機溫度：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

=［（382×5+709×3+1156×3）×0.2+150×55］/［（382+709+1156）×0.2+150］

=16.27℃

符合要求。

1.5 混凝土攪拌

混凝土拌合過程要盡量減少熱量損失。投料遵循：粗細集料→水→水泥→外加劑的順序。集料上料隨上隨用。

⑴混凝土攪拌前，需要通過熱工計算確定原材料所需的最高溫度（需經(jīng)過試拌驗證計算數(shù)據(jù)），保證混凝土出機溫度不低于15℃。

⑵混凝土原材料的加熱應(yīng)優(yōu)先加熱拌合用水（采用蒸汽鍋爐加熱）。具體加熱溫度根據(jù)要求的混凝土出機溫度，通過熱工計算確定。加熱拌合用水的同時對骨料進行加熱保溫，根據(jù)每天用量集中在室內(nèi)通過蒸汽鍋爐管道加熱。

⑶加強混凝土配合比和坍落度控制。在投料前，要先用熱水沖洗攪拌機，按照規(guī)范順序投料。混凝土的攪拌時間要比常溫狀態(tài)延長50%，等到混凝土拌合均勻時為止。

1.6 混凝土運輸

采用保溫材料包裹混凝土運輸車罐體。混凝土輸送泵要固定設(shè)置在保溫棚或洞室內(nèi)，混凝土輸送管溫度低于10℃時用橡膠保溫管包裹保溫，以保證混凝土入模溫度。

1.7 混凝土澆筑

⑴混凝土澆注前，做好保溫設(shè)施的全面檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。具體操作要由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)且具備一定的工作經(jīng)驗的技術(shù)人員進行，定員定崗，以保證混凝土質(zhì)量。

⑵混凝土澆筑前，還應(yīng)保證鋼筋和模板表面清潔。施工環(huán)境溫度不低于5℃，必要時，澆筑前可對模板、鋼筋進行預(yù)熱。

⑶盡量縮短混凝土從出料點運送至澆筑地點的時間，做好現(xiàn)場組織調(diào)度，快速完成混凝土澆筑施工，減少熱量損失。

⑷采用機械振搗，分層連續(xù)澆筑混凝土，分層厚度控制在20～30㎝，間歇時間最長不得超過30min。已澆筑下層混凝土在被后續(xù)新澆筑的混凝土覆蓋前，不應(yīng)低于5℃。

⑸保證混凝土的入模溫度不低于10℃。澆筑全過程做好溫度檢測工作。

⑹混凝土澆筑完成后，對混凝土進行養(yǎng)護（蓄熱法），保證混凝土水化反應(yīng)速率。

1.8 混凝土保溫養(yǎng)護措施

常規(guī)混凝土構(gòu)件澆筑完成后，表面及時覆蓋塑料薄膜等材料，混凝土水化反應(yīng)趨于穩(wěn)定后，在塑料薄膜等材料外加蓋保溫性良好的棉被等材料，覆蓋時間不少于設(shè)計文件及規(guī)范要求的養(yǎng)護時間。大體積混凝土澆筑完成后，表面及時覆蓋保溫性良好的棉被等材料，利用混凝土自身水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱保溫，覆蓋養(yǎng)護材料的覆蓋時間不少于設(shè)計文件及規(guī)范要求的養(yǎng)護時間。

2 施工質(zhì)量控制措施

⑴拌合樓溫度需要持續(xù)保持在10℃以上。

⑵嚴禁直接加熱水泥。投料過程應(yīng)避免水泥和熱水直接接觸。

⑶粗細集料要清潔，含有凍結(jié)物和易凍裂礦物質(zhì)的集料不得使用。為避免發(fā)生堿－骨料反應(yīng)，混凝土防凍劑中如含有鉀、鈉離子，則不得使用混有活性材料的集料。

⑷派專人負責測量和加熱攪拌站料倉和水池溫度，保證材料環(huán)境溫度。

⑸混凝土攪拌、運輸應(yīng)在封閉環(huán)境下作業(yè)。料倉內(nèi)鋪設(shè)加熱管道（配合蒸汽鍋爐加熱），保持集料溫度。

⑹確保混凝土拌合用水溫度（根據(jù)不同混凝土配合比及環(huán)境溫度，經(jīng)過熱工計算得出），并注意及時補水調(diào)節(jié)。

⑺料倉內(nèi)的粗細集料要及時按規(guī)定數(shù)量補充，以保證新入倉集料有充足的升溫時間。

⑻現(xiàn)場檢測坍落度、含氣量等參數(shù)指標，以便分析混凝土拌合質(zhì)量，隨時調(diào)整拌合物的合易性。

3 安全措施

⑴進入冬季施工前，對全體施工人員進行冬季施工安全教育和培訓(xùn)交底。

⑵加強用電管理，統(tǒng)一布置變壓器、配電箱、控制箱等設(shè)施，柜體箱門要加鎖保護。必須由專業(yè)電工進行拆接電作業(yè)，嚴禁私自亂接電線，嚴禁使用裸線作為臨時接線。大風雪等惡略天氣后要全面檢查供電線路。

⑶雪后及時清理主要道路的積雪，做好冬季防滑措施。室內(nèi)的廢料及時清出，保持良好通風。

⑷加強施工及駐地用火管理，消防器材按要求足量配備，由專人定期檢查、維護。施工現(xiàn)場消防水源及設(shè)備設(shè)置明顯標記。現(xiàn)場明火作業(yè)前，必須辦理動火證。

⑸加熱鍋爐置于獨立的鍋爐房內(nèi)，針對鍋爐設(shè)備的使用維護，制定詳盡的安全操作規(guī)程并嚴格執(zhí)行，嚴格做好交接班工作。

4 結(jié)束語

西藏那曲地區(qū)聶榮縣查當鄉(xiāng)至永曲鄉(xiāng)公路改建工程第三合同段項目合理采用低溫環(huán)境下混凝土施工保溫技術(shù)措施，有效、高質(zhì)量、綠色節(jié)能地解決冬季低溫環(huán)境下混凝土連續(xù)施工難點，既保證了施工質(zhì)量與安全，也符合國家提倡的節(jié)能減排目標，經(jīng)濟效益與社會效益明顯。