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大体积混凝土冬期施工的技术措施探析
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内容提示：与工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工相比，除防止早期混凝土被冻外，大体积混凝土的冬期施工还存在着控制温差、防止裂缝的问题，在设计和施工中，必须善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。提出了大体积混凝土的冬期施工的原则和技术措施。
摘 要：与工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工相比，除防止早期混凝土被冻外，大体积混凝土的冬期施工还存在着控制温差、防止裂缝的问题，在设计和施工中，必须善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。提出了大体积混凝土的冬期施工的原则和技术措施。
关键词：大体积混凝土；冬期施工；措施
随着城市建设与大型工矿企业的发展，高层、超高层、特殊功能的构筑物及大型设备基础等都采用体积庞大的混凝土结构。大体积混凝土已大量用于工业与民用建筑中。
工业与民用建筑中，混凝土、钢筋混凝土是建筑结构中的主要组成材料与工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工相比，除防止早期混凝土被冻外，大体积混凝土的冬期施工还存在着控制温差、防止裂缝的问题，在设计和施工中，必须善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。混凝土冬期施工，尤其是在严寒地区，无论采用何种施工方法，为了防止早期混凝土被冻，一般都要求混凝土具有较高的浇筑温度。但另一方面，正是由于气候寒冷，基础温差和内外温差必然加大，往往超过允许温差，不能满足防止混凝土裂缝的要求。因此，大体积混凝土冬期施工中防冻与防裂的矛盾，集中在混凝土浇筑温度的选择上。实践经验表明，如果单纯从防止混凝土早期被冻出发，选择过高的浇筑温度，往往会导致混凝土开裂，造成混凝土施工出现质量问题，所以要选择合理的浇筑温度。
1 大体积混凝土冬季施工的原则
连续5天日平均气温在5℃以下，即进入混凝土的冬期施工阶段。大体积混凝土冬期施工应兼顾防冻与防裂两方面的要求，因此应遵循以下三条基本原则:
(1)砂、石等原材料中不能含有冻块，混凝土拌和物也应该具有一定的温度，以保证在运输和浇筑过程中不致冻结。
(2)混凝土在达到临界强度之前不能受冻，以免混凝土内部结构受到破坏，最终强度受到损失。
(3)混凝土的内外温差和最高温度均不能超过规定数值，以免发生裂缝，破坏结构的整体。
上述三条原则中，第1, 2条是为了防冻，第3条是为了防裂。
2 大体积混凝土冬期施工的技术措施
2.1 混凝土出机温度与浇筑温度的选择
混凝土的浇筑温度系指经过平仓震捣，将要盖上第二层混凝土拌和物之前的温度。为了防止早期混凝土受冻，浇筑温度当然越高越好，规范规定入模温度不低于5℃，没有上限控制。但大体积混凝土，除了防冻外，还有防裂要求，由于体积大，浇筑以后，虽然表面温度很低。内部温度却因水化热而急剧上升。为了减小内外温差和基础温差，浇筑温度越低越有利，一般说最好不超过10℃。因此，大体积混凝土施工的浇筑温度一般以5-10℃为宜。如果气温很低，在达到临界强度以前，表面混凝土有遭受冻害的可能，应加强保温措施，不可单纯为了防冻而随意提高浇筑温度，以致引起裂缝。
根据当地的气候条件和保温方法，由浇筑温度，加上运输及浇筑过程中的热量损失，就可得到混凝土的出机温度。规范规定不低于10℃，一般控制在10-15℃为宜。
2.2 基础及冷壁的预热
在浇筑混凝土以前，对基础、预埋铁件及与新混凝土接触的冷壁(老混凝土、预制混凝土模板等)，应用蒸汽清除所有的冰、雪、霜冻，并使其表面温度上升。如果基岩及冷壁的内部温度较低，还需要提前进行预热。如果不进行预热，浇筑混凝土以后，接触面附近的新混凝土温度将很快降至零度以下。预热所需温度、深度和持续时间，由温度计算决定。计算原则应使接触面附近的新混凝土在达到临界强度之前不被冻结。一般来说，应使基岩深度10cm内温度在5℃以上。
2.3 原材料加热
当气温不低于-1℃时，一般只须将拌和水加热，以满足出机温度的要求。水温不能超过600C，以免水泥发生假凝。当气温低于-1℃时，须将水与细骨料加热，同时加热粗骨料使其中的冰雪融化。加热砂石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不宜超过75 C。
水的加热可用锅炉、电热或蒸汽，砂料加热可用封闭的蛇形管，石料加热使用蒸汽最方便。
2.4 运输中的保温
运输中的热量损失与运输工具有关。如使用大型运输罐，热损失一般不大。如使用自卸卡车，可用废气加热车底，车皮外面应加保温层并在车身上面加以覆盖，如使用皮带输送机，最好搭盖帐篷，完全封闭，否则热量损失很大。此外，运输中应尽量减少倒转次数。
2.5 浇筑过程中减少热量损失
混凝土是分层浇筑的，每层厚度20-50cm，由于厚度薄，散热面积大，浇筑过程中的热量损失是很大的。减少热量损失的办法:加快浇筑速度，缩短浇筑时间;用保温被或聚乙烯泡沫塑料板覆盖保温。当气温低于-5℃时，即停止浇筑。在更低的气温下浇筑混凝土，一般以采用暖棚法为宜。 2.6 控制裂缝的措施
(1)选择合理的结构形式和分缝分块。
结构形式对温度应力和裂缝的出现具有重要影响。浇筑块尺寸对温度应力影响也非常大，浇筑块越大，温度应力
也越大，越容易产生裂缝，因此合理的分缝分块防止裂缝有重要意义。实际经验和理论分析都表明，当浇筑块平面尺寸控制在15mX 15m左右时，温度应力比较小。
(2)合理选择混凝土原材料，优化混凝土配合比。
合理选择混凝土原材料，优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，具体说就是要求混凝土的绝热温升较小，抗拉强度较大，极限拉伸变形能力较大，热强比较小，线膨胀系数较小，自生体积微膨胀。
选择水泥:混凝土主要考虑低热和高强，一般采用矿渣水泥。
掺用混合材料:掺用混合材的目的是降低混凝土的绝热温升，提高混凝土抗裂能力。混合材包括矿渣、粉煤灰等。目前粉煤灰采用较多，前面对掺粉煤灰己经进行了论述。
掺用外加剂:外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂，早强剂等多种类型。前面对掺UEA已经进行了论述。
优化混凝土配合比:在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
(3)严格控制混凝土温度，减小基础温差，内外温差及表面温度骤降。
严格控制混凝土温度是防止裂缝的最重要措施:
①降低混凝土出机温度，可采用预冷骨料，冷水拌和，加冰拌和等方法。
②加快浇筑速度，减少暴露时间。
③采用台阶式浇筑法，把混凝土浇筑方式从全平面浇筑改为台阶浇筑，这样可缩短混凝土面层暴露时间。
④在混凝土表面覆盖保温材料，以减少内外温差，降低混凝土表面温度梯度。
⑤冬季尽量在暖棚内浇筑。
(4)重视施工前准备工作，将人员、设备、器材、制度等质量保证体系建全，准备充分。
(5)加强施工管理。
2.7 保温养护
保温方法大致有以下三类:
(1)表面保温法。侧面用保温模板、保温被、聚苯乙烯泡沫塑料板等，顶面用聚乙烯泡沫塑料板、保温被、砂、锯末等保温，将混凝土浇筑时所包含的热量(决定于浇筑温度)及水化热保存起来，维持所需温度。保温层厚度应通过计算确定。
(2)主动加热法。在模板内侧以蒸汽或电热线加热，或在表层混凝土内插入电极，利用混凝土的电阻，以低压(50-100V)加热。
(3)暖棚法。在混凝土块外面搭盖暖棚，在棚内利用电热风机、蒸汽热风机或火炉加热，创造人工气候。
参考文献
［1］叶昌琳.大体积混凝土施工［M］.北京：北京中国建筑工业出版社，1987.
［2］吴中伟，张鸿直.膨胀混凝土［M］.北京：中国铁道出版社，1990.
［3］冯桂恒等.工业建筑大体积混凝土结构施工［J］.建筑技术，1988，（2）. 来源: 《建筑中文网》.
关键词：大体积混凝土；冬期施工；措施
随着城市建设与大型工矿企业的发展，高层、超高层、特殊功能的构筑物及大型设备基础等都采用体积庞大的混凝土结构。大体积混凝土已大量用于工业与民用建筑中。
工业与民用建筑中，混凝土、钢筋混凝土是建筑结构中的主要组成材料与工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工相比，除防止早期混凝土被冻外，大体积混凝土的冬期施工还存在着控制温差、防止裂缝的问题，在设计和施工中，必须善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。混凝土冬期施工，尤其是在严寒地区，无论采用何种施工方法，为了防止早期混凝土被冻，一般都要求混凝土具有较高的浇筑温度。但另一方面，正是由于气候寒冷，基础温差和内外温差必然加大，往往超过允许温差，不能满足防止混凝土裂缝的要求。因此，大体积混凝土冬期施工中防冻与防裂的矛盾，集中在混凝土浇筑温度的选择上。实践经验表明，如果单纯从防止混凝土早期被冻出发，选择过高的浇筑温度，往往会导致混凝土开裂，造成混凝土施工出现质量问题，所以要选择合理的浇筑温度。
1 大体积混凝土冬季施工的原则
连续5天日平均气温在5℃以下，即进入混凝土的冬期施工阶段。大体积混凝土冬期施工应兼顾防冻与防裂两方面的要求，因此应遵循以下三条基本原则:
(1)砂、石等原材料中不能含有冻块，混凝土拌和物也应该具有一定的温度，以保证在运输和浇筑过程中不致冻结。
(2)混凝土在达到临界强度之前不能受冻，以免混凝土内部结构受到破坏，最终强度受到损失。
(3)混凝土的内外温差和最高温度均不能超过规定数值，以免发生裂缝，破坏结构的整体。
上述三条原则中，第1, 2条是为了防冻，第3条是为了防裂。
2 大体积混凝土冬期施工的技术措施
2.1 混凝土出机温度与浇筑温度的选择
混凝土的浇筑温度系指经过平仓震捣，将要盖上第二层混凝土拌和物之前的温度。为了防止早期混凝土受冻，浇筑温度当然越高越好，规范规定入模温度不低于5℃，没有上限控制。但大体积混凝土，除了防冻外，还有防裂要求，由于体积大，浇筑以后，虽然表面温度很低。内部温度却因水化热而急剧上升。为了减小内外温差和基础温差，浇筑温度越低越有利，一般说最好不超过10℃。因此，大体积混凝土施工的浇筑温度一般以5-10℃为宜。如果气温很低，在达到临界强度以前，表面混凝土有遭受冻害的可能，应加强保温措施，不可单纯为了防冻而随意提高浇筑温度，以致引起裂缝。
根据当地的气候条件和保温方法，由浇筑温度，加上运输及浇筑过程中的热量损失，就可得到混凝土的出机温度。规范规定不低于10℃，一般控制在10-15℃为宜。
2.2 基础及冷壁的预热
在浇筑混凝土以前，对基础、预埋铁件及与新混凝土接触的冷壁(老混凝土、预制混凝土模板等)，应用蒸汽清除所有的冰、雪、霜冻，并使其表面温度上升。如果基岩及冷壁的内部温度较低，还需要提前进行预热。如果不进行预热，浇筑混凝土以后，接触面附近的新混凝土温度将很快降至零度以下。预热所需温度、深度和持续时间，由温度计算决定。计算原则应使接触面附近的新混凝土在达到临界强度之前不被冻结。一般来说，应使基岩深度10cm内温度在5℃以上。
2.3 原材料加热
当气温不低于-1℃时，一般只须将拌和水加热，以满足出机温度的要求。水温不能超过600C，以免水泥发生假凝。当气温低于-1℃时，须将水与细骨料加热，同时加热粗骨料使其中的冰雪融化。加热砂石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不宜超过75 C。
水的加热可用锅炉、电热或蒸汽，砂料加热可用封闭的蛇形管，石料加热使用蒸汽最方便。
2.4 运输中的保温
运输中的热量损失与运输工具有关。如使用大型运输罐，热损失一般不大。如使用自卸卡车，可用废气加热车底，车皮外面应加保温层并在车身上面加以覆盖，如使用皮带输送机，最好搭盖帐篷，完全封闭，否则热量损失很大。此外，运输中应尽量减少倒转次数。
2.5 浇筑过程中减少热量损失
混凝土是分层浇筑的，每层厚度20-50cm，由于厚度薄，散热面积大，浇筑过程中的热量损失是很大的。减少热量损失的办法:加快浇筑速度，缩短浇筑时间;用保温被或聚乙烯泡沫塑料板覆盖保温。当气温低于-5℃时，即停止浇筑。在更低的气温下浇筑混凝土，一般以采用暖棚法为宜。 2.6 控制裂缝的措施
(1)选择合理的结构形式和分缝分块。
结构形式对温度应力和裂缝的出现具有重要影响。浇筑块尺寸对温度应力影响也非常大，浇筑块越大，温度应力
也越大，越容易产生裂缝，因此合理的分缝分块防止裂缝有重要意义。实际经验和理论分析都表明，当浇筑块平面尺寸控制在15mX 15m左右时，温度应力比较小。
(2)合理选择混凝土原材料，优化混凝土配合比。
合理选择混凝土原材料，优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，具体说就是要求混凝土的绝热温升较小，抗拉强度较大，极限拉伸变形能力较大，热强比较小，线膨胀系数较小，自生体积微膨胀。
选择水泥:混凝土主要考虑低热和高强，一般采用矿渣水泥。
掺用混合材料:掺用混合材的目的是降低混凝土的绝热温升，提高混凝土抗裂能力。混合材包括矿渣、粉煤灰等。目前粉煤灰采用较多，前面对掺粉煤灰己经进行了论述。
掺用外加剂:外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂，早强剂等多种类型。前面对掺UEA已经进行了论述。
优化混凝土配合比:在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
(3)严格控制混凝土温度，减小基础温差，内外温差及表面温度骤降。
严格控制混凝土温度是防止裂缝的最重要措施:
①降低混凝土出机温度，可采用预冷骨料，冷水拌和，加冰拌和等方法。
②加快浇筑速度，减少暴露时间。
③采用台阶式浇筑法，把混凝土浇筑方式从全平面浇筑改为台阶浇筑，这样可缩短混凝土面层暴露时间。
④在混凝土表面覆盖保温材料，以减少内外温差，降低混凝土表面温度梯度。
⑤冬季尽量在暖棚内浇筑。
(4)重视施工前准备工作，将人员、设备、器材、制度等质量保证体系建全，准备充分。
(5)加强施工管理。
2.7 保温养护
保温方法大致有以下三类:
(1)表面保温法。侧面用保温模板、保温被、聚苯乙烯泡沫塑料板等，顶面用聚乙烯泡沫塑料板、保温被、砂、锯末等保温，将混凝土浇筑时所包含的热量(决定于浇筑温度)及水化热保存起来，维持所需温度。保温层厚度应通过计算确定。
(2)主动加热法。在模板内侧以蒸汽或电热线加热，或在表层混凝土内插入电极，利用混凝土的电阻，以低压(50-100V)加热。
(3)暖棚法。在混凝土块外面搭盖暖棚，在棚内利用电热风机、蒸汽热风机或火炉加热，创造人工气候。
参考文献
［1］叶昌琳.大体积混凝土施工［M］.北京：北京中国建筑工业出版社，1987.
［2］吴中伟，张鸿直.膨胀混凝土［M］.北京：中国铁道出版社，1990.
［3］冯桂恒等.工业建筑大体积混凝土结构施工［J］.建筑技术，1988，（2）. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200905/12388.htm
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