综合蓄热法混凝土冬季施工

【摘 要】在严寒地区，建筑工程组织冬季施工，可以加快施工进度，缩短工程建设周期；混凝土工程在极限气温不低于-15°c、平均气温不低于-5°c时，采用综合蓄热法进行混凝土冬季施工，投入费用不多，措施简单可行。

【关键词】混凝土；蓄热法；冬季施工

在我国北部地区，除高纬度严寒地区外，建筑工程组织冬季施工，对于加快工程进度，缩短工程建设周期，是必要的，也是可行的。按照国家的有关规定，大气平均温度连续五天低于5°c，或极限最低温度低于0°c，即进入冬季施工。

进入冬季施工的工程项目一般为结构工程，搞湿作业如装饰抹灰等则容易造成空鼓裂缝，保持不了工程质量，事倍功半，得不偿失。本文针对混凝土工程中冬季施工，混凝土工程在极限气温不低于-15°c、平均气温不低于-5°c，采用综合蓄热法进行冬季施工，所需。

1. 冬季混凝土施工前期准备工作。

1.1 冬季期间对大气温度的了解和撑握，这一点非常重要，不但要了解当天的气温情况，还特别需要了解大气温度变化趋势，以此为据，做出相应对策，确保措施得当，从而保证工程质量。为此，工地应设测温的温度箱，专人负责，每天定时测出最高、最低气温，还应与当地气象部门联系，取得天气趋势预报。

1.2 做好组织工作，落实冬天施工各项工作的负责人员，严格岗位责任，各负其责，人员经培训合格后方可上岗，使其运转正常。

1.3 编制好冬季施工技术措施方案，使其科学化、规范化，确定冬季施工项目、工程数量，编制冬季措施用料，在冬季施工，要做到人员在岗，技术准备到位，工程施工用材料准备到场。

1.4 外加剂、防冻剂选择要慎重、要认真，根据市场情况要选择具有防冻、减水且具有早强效果的防冻剂，不得含有尿素和氯元素，以免影响环境空气质量，造成钢筋锈蚀。防冻剂进场要有出厂质量证明，进场要认真进行复试，掺加防冻剂是防止混凝土冻害的重要环境，不得有丝毫马虎。

1.5 加强测温工作，发现异常情况及时采取措施补救。

2. 预拌混凝土要求。

2.1 混凝土中用水泥要选用32.5r以上普通水泥（因其水化热量较大），不得选用矿渣水泥，水泥用量不得少于300kg/m3，水灰比大于0.6。

2.2 拌制混凝土所用骨料应清洁，不得含有冻雪、冻块。砂子要采用中砂，含泥量小于3%；石子采用5～25mm连续级配的碎石或卵石，含泥量小于1%。

2.3 根据天气情况采用水加热或骨料同时加热，保证混凝土出机温度不低于10°c。水加热温度不得高于80°c。

2.4 防冻剂掺加由专人负责，要做到掺加量准确，掺量根据天气情况，由使用方在混凝土申请单上填写。

3. 综合蓄热法热工计算。

3.1 混凝土拌和物经运输到浇筑入模的温度t 2

公式为t 2=t 1-(at 1+0.032n)(t 1-t a)

=t 1-at 1(t 1-t a)-0.032n(t 1-t a)

式中：

t 1——预拌混凝土出机温度（考虑到冬施期间各种因素，出机温度取10°c），温度损失系数a取0.1；

t 1——从运输到混凝土浇筑时间取1小时。

t 2——为混凝土拌合物经运输至浇筑时间的混度（°c）。

t a——为运输时的环境气温（°c），取最不利t a=-10°c

n——为混凝土转运次数，采用泵送n=1次

t 2= t 1-at 1(t 1-t a)-0.032n(t 1-t a)

=10-0.132［10-（-10）］

=7.36°c＞5°c

符合要求。

3.2 混凝土浇筑完成时的温度。

考虑到模板和钢筋的吸热影响，混凝土浇筑完成时的温度，按下式计算

t 3=（c cm ct 2+c fm ft f+c sm st s）/(c cm c+c fm f+c sm s)

式中：

t 3——考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土浇筑完成时的温度

c c——混凝土比热熔，取1kj/kg.k

c f——钢模板的比热熔，取0.48 kj/kg.k

m c——每m3混凝土重量，取2400kg

m s——每m3混凝土接触的模板的重量，取421kg

m f——每m3混凝土接触的钢筋重量，取120kg

t f——模板温度，未预热时可采用当时的环境温度，取最不利的-10°c

t 3=（c cm ct 2+c fm ft f+c sm st s）/(c cm c+c fm f+c sm s)

=(1.0×2400×7.36-0.48×421×10-0.48×120×10)/(1.0×2400+0.48×421+0.48×120)

=5.7°c

符合要求。

3.3 混凝土保温养护冷却至0°c时的热工计算。

混凝土表面系数m，最不利情况

m=（结构表面积）/v（结构体积）

=2/0.18

=11

综合系数

θ=ωkm/v  cec cp c-ωkm)

=1.35×7.8×11/(0.017×0.96×2500)

=2.84

综合系数

ψ=v  ceq  cem  ce/v  cec cp c-ωkm)

=0.017×330×300/(0.017×0.96×2500-1.35×7.8×11)

=-15.06

综合系数

η=t 0-t  m,a+ψ

=10-(-9)+(-15.06)

=3.94

k——总传导系数，以模板为例，12mm竹浇板+20mm阻燃草帘被+塑料薄膜系数，总传导系数取7.8kj/m 2hk

v  ce——水泥水化速度系数，取0.017h

c c——混凝土比热熔，取0.96kj/kgk

p c——混凝土质量密度，取2500kg/m 3

q  ce——水泥累计最终放热量，取330kj/kg

m  ce——每m3混凝土水泥用量取300kg/m 3

t 0——混凝土入模温度，取5°c

t  m,a——混凝土蓄热养护开始至任一时刻平均温度，取-0.9°c

计算混凝土蓄热养护开始至任一时刻温度计算公式得

t=ηeθvt-ψe-vt+t  m,a

=3.94e-1.93+15.06e-0.68-9

先估计t=30h代入公式。此时t=0.97°c,说明混凝土养护30h后，混凝土的温度为正温，需继续养护混凝土温度才降至0°c

再估计t=36h，代入公式，求得t=-0.14，已接近0。故取t 0=36h。

3.4 混凝土保温养冷却至任一时刻的平均养护温度计算公式

t m=1/(v  cet)［ψe-vt-(η/θ)e-θvt+η/θ-ψ］+t  m,a

将t 0=36h代入公式，求得混凝土养护冷却至0°c时的平均养护温度为t=4.2°c

3.5 混凝土保温养护至0°c的强度计算。

由上述计算得知，混凝土养护冷却至0°c，所需时间约为36h,平均养护温度为4.2°c。

根据掺防冻剂的混凝土的混凝土温度、龄期、强度参考曲线，查得混凝土强度为6mpa，高于抗冻临界强度4 mpa，符合要求。