天津港預制構件水工混凝土冬季施工保溫措施

游漢宇

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

天津港地區屬于東亞大陸性季風氣候，冬季寒冷且持續時間有156～167 d。冬季平均氣溫-3～-5℃。根據規范規定，日平均氣溫連續5 d穩定低于5℃時，應采取冷天施工措施。天津港地區碼頭多為高樁碼頭，其所需的樁、梁、板、廊道、靠件等多為預制構件。當養護期超過28 d，且強度達到設計強度值時，預制構件即可運輸至碼頭進行安裝。在跨年度的工程中，預制場會接到次年年初的構件安裝計劃，所需要安裝的構件在當年冬季必須預制并養護，以確保構件滿足安裝要求。本文分兩方面闡述混凝土冷天施工保溫措施：一是混凝土攪拌的加溫措施；一是混凝土澆筑完畢后的苫蓋保溫措施。

1 混凝土攪拌的加溫措施

1.1 冷天施工與一般天氣施工配合比比較

以天津某工程海事業務基地預制預應力混凝土板為例，其一般天氣及冷天的施工配合比見表1。一般天氣的混凝土要求為：高性能混凝土C45F350，坍落度80～120 mm，委托時間2012-05-16，3 d抗壓強度32.9 MPa。冷天的混凝土要求為：高性能混凝土C45F350，坍落度80～100 mm，委托時間2011-10-18，3 d抗壓強度36.5 MPa。

采取如下措施可增強冷天施工混凝土強度，特別是早期強度：1）添加防凍劑可有效保證混凝土在冷天施工時不結冰；2）適當增加水泥用量可以提高早期強度，最好選用早強型水泥；3）適當減少坍落度，可保證混凝土用水量受控，避免冷天混凝土早期強度增長緩慢。

1.2 冷天施工中混凝土原材料選用的注意事項

1）冷天施工應優先選用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，使用其他品種水泥時，強度等級不應低于42.5，并應注意其中摻合料對混凝土抗凍、抗滲等性能的影響。冷天施工不得使用高鋁水泥。

2）骨料不得含有冰、雪等凍結物和易凍裂的礦物質。

3）冷天施工應使用無氯鹽類及低堿含量的防凍劑或低溫早強劑，對有抗凍要求的混凝土應摻入引氣劑，且不得采用蒸養法養護。

表1 一般天氣及冷天的施工配合比

1.3 冷天施工中混凝土攪拌用水的溫度控制

1.3.1 混凝土添加水的組成分析

在混凝土配合比設計中，水的用量是在所有其他材料都是干料，和固體時的理論用量。在實際施工中必須刨除其他材料的含水量和溶液用水量。實際施工中的材料含水量或用水量主要包括：1）粗、細骨料的含水；2）外加劑溶液的用水量；3）拌制硅粉懸浮液或者礦粉懸浮液的用水。在冬季施工中去除或盡量減少其他材料的用水，而添加經過加溫的拌合水，有利于提高混凝土的出機溫度。

1.3.2 冷天施工中骨料與氣溫的關系

膠凝材料和外加劑使用周期短，且不露天存放，溫度可維持常溫水平。而砂、碎石等骨料使用周期很長，且露天放置，其溫度隨氣溫下降而下降，根據實際測定，其溫度變化曲線如圖1所示。

圖1 骨料溫度隨大氣溫度變化圖

1.3.3 冷天施工中拌合用水溫度與出機溫度關系

冷天施工拌合用水需加熱至75℃～85℃，過高會造成水汽化，導致熱量損失，水溫無法繼續升高。加熱水通過管道進入拌合設備后，溫度降至50℃以下。拌合用水溫度越高，則混凝土出機溫度越高（溫度過高將造成水泥假凝），水溫對混凝土出機溫度影響見圖2。

圖2 混凝土出機溫度隨拌合水溫變化曲線

1.4 混凝土澆筑時及澆筑后，其強度增長與氣溫的關系分析

1.4.1 入模溫度與出機溫度關系

預制場構件預制場地與拌合站距離不超過500 m，入模溫度與出機溫度視為一致。如果運輸距離較長，應采取措施保證混凝土溫度及流動性。

1.4.2 澆注時混凝土的溫度變化

單次混凝土澆注流程需歷時2～2.5 h。規范規定，冬季施工時混凝土的入模溫度不小于10℃。通常混凝土實際生產過程中入模溫度在12～15℃之間。經歷2～2.5 h以后，混凝土表面溫度已降低至室溫，通常為1～3℃。混凝土水化熱高峰期為混凝土澆注后的24～48 h期間，澆注完成后應當及時采取保溫養護措施，能夠保障混凝土水化熱蓄熱引起的溫度回升。

2 混凝土成型后苫蓋保溫措施

2.1 加熱法和蓄熱法的對比

加熱法是采取在模板上粘貼加熱帶，通過接通電流加熱模板，達到從外對混凝土加溫的效果，以提高混凝土的養護溫度。蓄熱法是通過在混凝土構件上苫蓋保溫保濕的苫蓋物，維持混凝土自身水化熱的累積熱量，以保證混凝土的養護溫度。加熱法具有明顯的溫度提升效果，且能夠適應較低的氣溫，但是成本投入較大，而且有火災安全隱患，在特殊的地區（如石化區等）不能使用。而蓄熱法蓄熱效果溫和，利用混凝土自身水化熱量，節能環保，故在大部分情況下都可以使用。

2.2 蓄熱法使用苫蓋物的選擇

藍銀布/塑料膜：藍銀布是塑料材質，具有隔光和保水的特性。在混凝土構件表面覆蓋一層藍銀布，能夠有效防止陽光直射造成的混凝土表面失水開裂，防止雨雪天氣對混凝土表面破壞，并保持混凝土處于濕潤的養護環境；

無紡布/土工布/麻袋片：在混凝土表面覆蓋一定厚度的無紡布具有保溫性能。如果在無紡布上灑水，能夠保持混凝土養護條件濕潤；

草簾子：草簾子是將干草編織成厚草簾，并在外面套一層纖維袋。覆蓋草簾子可有效保持混凝土構件自身水化溫度，是冷天施工中蓄熱法苫蓋物的主要保溫材料。

蓄熱法苫蓋物可選用藍銀布+無紡布+草簾子的配置，草簾子的層數根據氣溫降低而增加。

2.3 苫蓋對混凝土構件的影響

苫蓋時間必須得到保證，且水化熱產生期間，苫蓋物不得被掀開，避免水化熱損失。苫蓋時期需使構件達到設計強度后方能結束，過程中不得無故去除苫蓋物。當氣溫處于-10～5℃之間時，以苫蓋藍銀布（1層）+無紡布（1層）+草簾子（2層）為例，對采取苫蓋蓄熱的混凝土構件測溫，其養護溫度隨時間變化如圖3所示。冷天苫蓋保溫情況下混凝土強度增長與普通天氣混凝土強度增長對比如表3。通過藍銀布+無紡布+草簾子的蓄熱苫蓋，可有效保證冷天施工混凝土的養護溫度及強度增長。

圖3 混凝土表面溫度隨時間變化曲線

表3 蓄熱苫蓋后冷天施工混凝土強度增長與普通天氣混凝土強度增長對比MPa

3 結語

根據以上分析，在冷天施工中，采取一些措施，可有效保證混凝土強度提升。實踐證明：設計冷天施工配合比，增加水泥用量及使用防凍劑來保證混凝土強度；通過熱水攪拌來提升混凝土出機溫度和入模溫度；通過苫蓋草簾子，利用混凝土自身水化熱來保持養護溫度。采取諸多經濟合理的措施，使得混凝土在冷天施工時能夠保持與普通天氣施工一樣的強度增長，達到利用天津港地區較長的低溫時期施工，并保證預制構件滿足設計安裝需要的目的。

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