蒸汽加熱法在混凝土冬季施工中的應(yīng)用

【摘要】某些工程為了趕進度、保工期，混凝土施工即便在冬季也必須進行。冬季氣溫低下，尤其是在我國的北方地區(qū)，受低溫的影響，混凝土現(xiàn)澆構(gòu)件往往會被早期凍害，導(dǎo)致工程的耐久性和安全性大大降低。為了維持混凝土高性能和高強度，在冬季施工時，就必須對混凝土進行技術(shù)處理。本文在分析了施工的原理和當(dāng)前混凝土冬季施工具體工藝的基礎(chǔ)上，闡述了蒸汽加熱法在混凝土施工中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】蒸汽加熱法；混凝土；冬季施工；應(yīng)用

一、混凝土的定義

混凝土指由無機的、有機的或者無機和有機復(fù)合的膠結(jié)材料、粒狀骨料、水以及其它外摻劑組成的復(fù)合材料，混凝土具有一定耐久性、強度和剛度等性能。混凝土中的骨料是砂、石，起骨架作用。水和水泥形成的水泥漿把骨料表面包裹起來，并填滿其中的空隙。水泥漿在硬化前起著潤滑的作用，使得拌合物具有和易性，極大的方便了施工。骨料和硬化后的水泥漿膠結(jié)在一起，構(gòu)成一個堅固的整體。

二、混凝土冬季施工的特點

1.混凝土質(zhì)量問題往往很隱蔽和滯后。冬天建設(shè)混凝土工程，往往在春季才開始暴露出問題，很難對事故進行處理，事故小的可以修補，但是嚴(yán)重的就必須重來。這種隱蔽性和滯后性一方面給工程造成損失，一方面大大縮短了工程的使用年限。

2.混凝土冬季施工具有準(zhǔn)備工作時間性和計劃性強的特點。如果準(zhǔn)備時間短，計劃不夠周密，再加上倉促施工就很容造成質(zhì)量事故。

三、冬季混凝土施工養(yǎng)護的必要性

混凝土工程在室外溫度連續(xù)120小時不到5攝氏度時，就要采取相應(yīng)的冬季施工措施，同時也必須采取有效措施防止氣溫突然下降造成的凍害。否則，凍融現(xiàn)象會使混凝土的強度增長幅度大大降低。極大損害混凝土后期的耐久性和安全性。

根據(jù)自身溫度的不同，混凝土在冬季施工中大體可以分為以下三類：造強混凝土、冷混凝土和負溫混凝土。

若要讓混凝土完全不遭受凍害，混凝土施工在北方寒冷地區(qū)進行時，保溫材料的需要量就要大大增加，同時還要采取各種各樣的措施進行防護，工期也會隨之延長。有關(guān)研究成果表明，混凝土只要在受凍錢強度達到一定值，后期的各種性能都不會受太大影響，完全可以滿足使用要求和設(shè)計強度。

四、蒸汽加熱法的涵義

蒸汽是利用蒸汽間接或者直接的養(yǎng)護新澆筑的混凝土，讓混凝土結(jié)構(gòu)四周被濕熱包圍，使混凝土加速硬化的方法。這種方法不會引起火災(zāi)而且可以達到均勻加熱的效果，而且成本很低。摻和料的種類和水泥熟料的礦物決定著蒸汽加熱在混凝土施工中的效果。

五、蒸汽加熱法在混凝土冬季施工中的應(yīng)用

混凝土的加熱情況主要分為以下兩種：一是把蒸汽作為熱量的載體，再有散熱器把能量傳遞給混凝土，升高混凝土的溫度，常見的有熱模法和毛管法。二是蒸汽直接接觸混凝土，利用蒸汽所帶有的濕熱讓混凝土得到養(yǎng)護，內(nèi)部通氣法、蒸汽套法以及蒸汽室即屬于此類。

（一）常用方法

1. 熱模法

熱模法是將蒸汽桿配置在模板外，f管內(nèi)通蒸汽是模板受熱，從而給混凝土加熱的方法，這種方法屬于間接加熱。一般情況下為了盡可能少的損失能量，還需在模板外設(shè)置一層保溫層。熱模法具有容易控制溫度、耗氣量小、養(yǎng)護時間短、加熱均勻等優(yōu)點。但設(shè)備費用比其他方法高，一般在柱、墻和框架結(jié)構(gòu)的防護中使用。

2.蒸汽套法

在構(gòu)件模塊之外用木板之類的材料做成蒸汽套，然后通入蒸汽讓混凝土受熱（模板與蒸汽套間大約留15cm的空隙件），這種方法叫做蒸汽套法。蒸汽套法的加熱效果由保溫構(gòu)造決定，能較好的控制混凝土的溫度。缺點在于成本高，預(yù)應(yīng)力錨具設(shè)施較為復(fù)雜。適用于加熱肋型樓板、現(xiàn)澆梁柱等整體結(jié)構(gòu)。

3. 棚罩法

棚罩法又叫蒸汽室法，它是在把能拆卸的蒸汽室健在縣城結(jié)構(gòu)物的周圍，如用木材、篷布等包圍材料在預(yù)制構(gòu)件的周圍做成密封的蒸汽室或者用簡易的蓋子把地槽上部蓋住，然后將蒸汽通入達到加熱混凝土的目的。棚罩法成本低，施工靈活、設(shè)施方便，缺點是混凝土不易均勻受熱且耗氣量較大，適合在地面上的小型預(yù)制張拉設(shè)備和地槽中的混凝土的加熱使用。

4. 毛管法

毛管法是指將斷面為半回形、矩形或者三角形的溝槽做在模板內(nèi)，溝槽間距介于20厘米和25厘米之間，然后再把0.5毫米到2毫米的鐵皮改在溝槽上作為通汽的毛管，往毛管里通入蒸汽從而達到加熱的目的。毛管法耗汽量小，僅對木模板澆筑的機構(gòu)適用，加熱垂直錨具（如墻、柱）效果較好，不宜用于平放的構(gòu)件，因為很難達到均勻加熱的效果。

5. 內(nèi)部通汽法

內(nèi)部通氣法的具體做法是，預(yù)留1.3cm到5cm的孔道在混凝土內(nèi)部，讓蒸汽進入孔內(nèi)從而達到加熱混凝土的目的，當(dāng)混凝土的強度達到要求的時候，將冷凝水排除，最后向孔道內(nèi)關(guān)入砂漿加以密封。內(nèi)部通氣法的優(yōu)點是成本低、耗汽少，但是溫度不容易控制，混凝土回應(yīng)進氣端溫度過高而出現(xiàn)裂縫。適用對框架單梁、柱、梁等構(gòu)件加熱。

（二）注意事項

混凝土散熱降溫一般情況下是由表及里，表里溫度梯度越陡、溫差越大，表層混凝土因為受到內(nèi)層較熱混凝土的約束，產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力相應(yīng)也越大，引發(fā)裂縫的可能性也隨之增大。

養(yǎng)護護構(gòu)件采用蒸汽時，如果沒控制好溫度降溫制度，構(gòu)件急于出或池降溫過快，揭蓋過快，都會導(dǎo)致混凝土表面溫度急速下降，表面就會產(chǎn)生出現(xiàn)裂縫。所以在使用蒸汽加熱進行養(yǎng)護時，必須注意一下幾點：

1.對于蒸汽養(yǎng)護使用普通硅酸鹽水泥的混凝土，養(yǎng)護溫度最高不能大于80℃，如果混凝土是使用的是礦渣硅酸鹽水泥，則養(yǎng)護溫度可以較前者提高5℃。必須注意的是，如果采用的加熱方法是內(nèi)部通汽法時，則養(yǎng)護溫度必須控制在60℃以內(nèi)。

2.蒸汽養(yǎng)護時升降溫的速度不得超過必須在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.蒸汽養(yǎng)護應(yīng)包括升溫—恒溫—降溫三個階段，可根據(jù)養(yǎng)護結(jié)束時要求的強度來確定各階段加熱延續(xù)時間。

4.用蒸汽養(yǎng)護的混凝土，可摻入非引氣型減水劑或早強劑。

5.加熱養(yǎng)護混凝主時，應(yīng)將冷凝水排除，并防止?jié)B入地基土中。當(dāng)有蒸汽噴出口時，噴嘴距離混凝土外露面必須在30厘米以上。

6.蒸汽養(yǎng)護的合理循環(huán)作用（以內(nèi)部通氣法為例）：

（1）加熱升溫必須在混凝土放置3～4小時，直到發(fā)生初凝之后才開始；

（2）以每小時（10～15）℃升溫到升溫到最高溫度60℃為止；

（3） 再通蒸汽4小時，溫度保持在在50℃左右；

（4） 冷卻期時，仍然用帆布罩在混凝土上以防止蒸汽散失，混凝土得以均勻而緩慢的冷卻；

（5）暴露期，拿走防蒸汽逸去的帆布，混凝土直接暴露在大空氣中。這時應(yīng)根據(jù)具體的環(huán)境條件，覆蓋草袋等并加水加以養(yǎng)護，避免混凝土表面收縮、龜裂。

（6）蒸汽養(yǎng)護構(gòu)件時，升溫速度應(yīng)嚴(yán)格控制在10～ 15℃/之內(nèi)，降溫速度在10℃/h內(nèi)，恒溫溫度低于50℃，。

（7）揭開遮蓋物時混凝土構(gòu)件溫度不得高于環(huán)境溫度20℃；氣溫急劇變化或干燥，大風(fēng)天氣最好不要拆模出槽。

結(jié)語

在冬季低溫條件進行下混凝土施工時，當(dāng)采用蓄熱法無法滿足要求時，通常采用蒸汽加熱法施工，以使其較快強度增長。即利用蒸汽的熱濕作用提升混凝土溫度，加快混凝土硬化速度，加快獲得所需要的強度的速度。蒸汽養(yǎng)護雖然簡便，但如何保證獲得混凝土制品的質(zhì)量卻不是一個簡單的問題。如果選擇的養(yǎng)護制度不合理，就很難保證混凝土的質(zhì)量

參考文獻

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