混凝土冬季施工工法.doc

中交三航局兰新铁路第二双线

混凝土冬季施工
培训讲义

工程管理部
2023/11/25

1.冬季施工概念
根据铁路工程施工技术规范规定，冬季施工的概念是：当环境昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或本地时间6时、14时、21时室外气温的平均值）连续3天低于5度或最低气温低于-3度时，此时的施工叫冬季施工。
2.施工原理
混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土自身组成材料和配合比有关外，重要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度减少到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相（水）变为固相（水）。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。
水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500公斤每平方厘米的冰胀应力。这个应力值经常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同限度的破坏（即旱期受冻破坏）而减少强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而减少混凝土的密实性及耐久性。
因此，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的实验研究结果表白，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增长其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。实验研究还表白，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。
混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继续养护，其强度还会增长，但是增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高（如达成R28的35%）的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同限度的损失。
由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1 工艺流程
3.2 操作要点
3.2.1 冬施方法选择
从上述原理可以知道，在冬季混凝土施工中，重要解决三个问题：
一是如何拟定混凝土最短的养护龄期。
二是如何防止混凝土初期冻害。
三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足规定。
在施工中，我们根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大限度与外露情况），工期紧迫限度，水泥的品种及价格，早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择施工方法。最后拟定由调整配合比法、蓄热法、外部加热法三种方法相结合来保证冬季混凝土施工的质量。
3.2.2配合比选择（只是方法介绍，我标段配合比不能调整，不能填加防冻剂）
①、选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。根据施工技术规范规定在配制混凝土时,宜优先选择硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不宜低于42.5,水灰比不宜大于0.5。因此根据现场实际情况在选择水泥时选择了42.5#普通硅酸盐水泥用于现场施工，并尽量减少水灰比，稍增水泥用量，从而增长水化热量，缩短达成龄期强度的时间。
②、掺用减水剂。加入减水剂后减少了用水量，可以有效减少混凝土中的冰含量并使冰晶粒度细小且均匀易散 减轻对混凝土的破坏应力。
③掺加抗冻剂，减少水的冰点使水泥在负温下仍能继续水化，提高混凝土的抗冻性。
④选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周边砂浆膨胀系数相近。
3.2.3施工准备
①.加强对搅拌站的保温防护。
②.加强锅炉房等供暖设备的维修保养工作，保证正常供暖，各供暖管沟要进行一次彻底的检查，排除隐患。此外，要注意供暖燃料的储备。
③.提早准备冬季施工用原材料，特别要提早备足三个月的砼用砂，以防冬季购砂困难或临时进砂因含水过大而结成冰块，无法使用。冬季用外加剂要及早与生产厂家联系，安排实验，保证冬季施工外加剂的数量和质量。
3.2.4混凝土拌和
①砂、石料场保温措施：砂、石料场冬季均需采用措施保温防水，防止砂石料冻结影响混凝土质量，砂、石料仓封闭或半封闭，此外将骨料堆存至少在6～8m或更高，可防止底部骨料受冻。当温度出现极低情况时，在仓内生火炉（每料仓内2-4个）提高砂石料温度。
②、砼拌制过程保温措施：为保证冬季施工砼温度，优先采用加热水的方法，采用将蒸气管道伸入到拌合站水池中对水进行加热的方法。根据经验，每方混凝土中掺入总水含量60％的热水（热水温度在50～60℃之间）拌和，可提高混凝土温度达成15℃左右。当加热水仍不能满足规定期，再对骨料进行加热。
水、骨料加热的最高温度应不高于60℃。当水、骨料达成规定温度仍不满足热工计算规定期，可提高水温到100℃，但应改变投料顺序，水泥不得与80℃以上的水直接接触。拌制砼时搅拌机投料顺序为先下砂、石、水搅拌后再下水泥搅拌，搅拌时间比正常季节延长50%。砼出机温度不应低于20℃，砼入模温度不应低于10℃。搅拌站进料斗需搭设暖棚，暖棚主体采用钢管或碗扣脚手架搭设，外部围护采用帆布进行保温和防雨雪，暖棚内部生火炉，用以提高暖棚内的温度。为方便上料铲运车进出，在暖棚前需预留活动门，门前悬挂保暖帘子。
3.2.5砼运送
为防止加温混凝土在运送过程中散热过快，重要从运送车辆、运送路况及施工生产方面下功夫。
① 运送车辆保温
对混凝土运送搅拌车车罐周身包裹泡沫塑料保温被，并用铁丝固定。
②保证运送路况
为减少混凝土在运送过程中散热，路面状况的好坏至关重要，一方面要保持路线畅通，无堵塞，再者就是保证路面无坑坑洼洼，三是修筑路线无急弯，拉直，缩短混凝土运送距离。
③合理安排生产，保证拖运到现场的混凝土料及时入仓
在生产中，随时有各种突发事件，以致耽误混凝土料的入仓时间，使本已加温的混凝土料在空气中逐渐冷却，致使达不到混凝土浇筑中的温度规定。因此在运送过程中，合理调配运送车辆，缩短运送时间，尽量减少转运次数，减少混凝土运送等过程中的温度损失，有效保证混凝土料入仓浇筑温度。
3.2.6混凝土浇注
混凝土浇筑过程中的温度控制是整个温控过程中的关键，重要从以下几个方面着手：一是基岩面或老混凝土面浇筑前的温度，二是模板内升温。
① 基岩面或老混凝土面的升温
在冬季，浇筑仓的基岩面或老混凝土表面的温度一般都很低，为防止入仓的混凝土与基岩面或老混凝土面接触后受冻，在开仓前用碘钨灯、电炉或暖风机加热至正温。
② 提高模板及模板内温度
在砼结构物模板外侧包裹帆布进行保温，在模板内安放取暖设备，保证浇筑时模板内气温达成正温以上。
3.2.7混凝土养生
①混凝土浇筑后的6天内，保温设施不拆除，各种加温设备不撤离，模板外侧的保温被继续覆盖，保持浇筑的混凝土仍然正温。
②为防止拆模时浇筑块的温度与外界温差大，采用将模板预先松开，适当改变混凝土边界环境，即加速降温，又不使混凝土内外温差过大。
③混凝土拆模后，其表面先用塑料薄膜封闭，再用帆布罩在混凝土结构物上，在棚内空位处采用生火或电热器进行加热，形成保温养护层。
4材料进场检查
4.1外加剂
所用外加剂，必须是通过有关部门检查并附有检查合格证明的产品，其质量应符合现行《混凝土外加剂》（GB 8076）的规定，使用前应复验其效果，使用时应符合产品说明及规范中关于混凝土的配合比、拌制、浇注等各项规定以及外加剂标准中的有关规定。外加剂不得受冻，应采用电热毯包裹并加热方式，但需注意温度不得超过30度。
4.2骨料
骨料在生产、采集、运送与储存过程中，严禁混入影响混凝土性能的有害物质。骨料应按品种规格分别堆放，不得混杂。在装卸及储存时，应采用措施，使骨料颗粒级配均匀，并保持洁净。
拌制砼所用的骨料应清洁，不得具有冰、雪、冻块及其他易裂物质，各种材料的含碱量应根据砼使用部位和所处环境的不同，符合规范规定。
加强对原材料的抽检复试工作。水泥入库堆放。砂、石按同批次不超过400ｍ３作实验，严格控制含泥量及泥块含量；水泥按同批次不超过200t复验其强度。
5.施工控制
5.1外界气温采用人工测温，天天测量4次。
5.2水、外加剂及骨料的温度每小时测一次。测量水、外加剂溶液和砂的温度，温度计插人深度不小于10cm，测量粗骨料温度，插入深度不小于10cm并大于骨料粒径1.5倍，且周边用细粒径充填。混凝土的机口温度、运送过程中温度损失及浇筑温度，根据需要测量或每2h测量一次。
5.3已浇混凝土块体内部温度，埋设测温计进行测温。大体积混凝土浇筑后3d内加密观测温度变化：外部混凝土天天观测最高、最低温度；内部混凝土8h观测一次。其后宜I2h观测一次。
5.4气温骤降和寒潮期间，应增长温度观测次数。
5.5砼施工时提前备好砂、石料，减少砂、石料水份，最佳用干料，以免出现冻块现象。
5.6搞好搅拌机室和后台料仓的保温，温度控制在15°C--20°C，减少砼拌制过程中的热量损失。
5.7合理安排生产，防止砼在工地停滞时间过长而导致热量损失，导致砼入模温度低于10°C或初期受冻。
5.8混凝土浇筑过程中需检查混凝土浇筑前仓面是否有结冰，基础面积水是否排干，基础老混凝土加热是否符合规定，钢筋、预埋件是否加热等。在混凝土浇筑过程中随时测量混凝土浇筑温度，如满足不了混凝土浇筑温度规定应及时调整混凝土出机温度。
5.9加强砼的养生工作，混凝土浇筑完后初期要经常检查浇筑块顶面及边角处的温度情况，若温度过低应及时加强保温。
5.10混凝土拌和时除派专人进行常温混凝土坍落度、配合比、搅拌温度定期和随时检查外，还应随时检查混凝土出机温度、拌和材料是否有加热过热现象、加热后的材料配料顺序是否符合规定，检查混凝土是否存在“假凝”现象等。
6.安全措施
6.1做好施工人员驻地的取暖保温工作。
6.2加强锅炉房等供暖设备的维修保养工作，保证正常供暖，各供暖管沟要进行一次彻底的检查，排除隐患。此外，要注意供暖燃料的储备。
6.3每套暖棚应配备消防器材，以防止电焊作业等因素也许引燃防雨保温层、安全网等易燃物而出现的火灾。
6.4遇大风、暴雪等恶劣天气而停工时，注意切断电源，保护好各种设备。
6.5保持工作平台和吊架的步、踏面上的整洁，及时清运冰雪、多余材料和杂物。
6.6经常检查电路，防止发生漏电事故。
6.7施工有关人员均应带安全帽，无关人员不要到墩上去。
6.8应严格制定养护保温制度，避免人员煤气中毒，防止发生火灾事故。