冬期混凝土综合蓄热法施工

文章编号:100926825(2010)0120159202
冬期混凝土综合蓄热法施工
收稿日期:2009208226
作者简介:牛小平(19752),男,工程师,山西四建集团有限公司,山西太原　030001
牛小平
摘　要:结合太原市华德中心广场项目对冬期混凝土结构施工的原理、混凝土养护方法的确定及综合蓄热法施工注意事
项进行了阐述,从而确保了该工程冬施混凝土结构的施工质量。

关键词:冬施原理,方法确定,综合蓄热法施工中图分类号:TU755.8文献标识码:A
华德中心广场位于长风街以北、亲贤街以南、滨河路以东、平阳路以西,是由高层住宅、商铺和办公楼围成一体的群体建筑。

该楼群平面形状呈矩形,场地东西两侧主楼为1号,2号楼,中部主楼为3号楼,裙楼为4号,5号楼,地下为两层车库,建筑面积
140467.69m 2。

根据施工进度安排,地下室结构工程需要组织冬
期施工。

为保证冬季混凝土施工质量,确保项目部质量目标的完成,通过对太原市近几年气象记录的分析,经过方案的优化,确定
混凝土结构采用“综合蓄热法”施工。

1　混凝土冬期施工的原理
混凝土拌合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本身组成材料和配合比有关外,主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;而当温度降低到0℃及以下时,存在于混凝土中的水结冰,由液相变为固相,水泥水化作用基本停止,此时强度就不再增长。

新浇筑的混凝土如果遭冻,水结成冰后的体积增加约9%。

在恢复常温养护以后,会使水泥浆体中的孔隙率比正常凝结的混凝土显著增加,从而使混凝土的各项物理力学性能全面下降,如抗压强度约损失50%,抗渗等级降低为零,混凝土与钢筋的粘结力也有大幅度的降低。

因此遭受过冻害的混凝土不仅力学强度降低,而且耐久性能严重劣化。

如在施工时增加混凝土中的水泥用量提高混凝土的强度等级,虽然抗压强度可以相应增加,但耐久性仍得不到改善。

因此从保证混凝土工程全面质量出发,在冬期施工中必须防止混凝土在硬化初期遭受冻害,并尽早获得强度,使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,规范称之为受冻临界强度。

对于受冻临界强度,规范规定:普通混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时,应为设计的混凝土强度标准值的30%;采用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土,应为设计的混凝土强度标准值的40%;掺用防冻剂的混凝土,当室外最低气温不低于-15℃时不得小于
4N/mm 2,当室外最低气温不低于-30℃时不得小于5N/mm 2。

2　混凝土养护方法的确定
从上述分析可知,混凝土早期受冻对混凝土强度的危害是致命的。

经过对太原市近几年气象记录分析,通常太原市11月15日进入冬施,3月中旬解除冬施,冬施期间平均气温为-3℃,最低气
温为-27℃,T m ,a =-3℃>l [ln (km/a )]/b =-17.8℃。

根据上述资料,查J G J 104297建筑工程冬期施工规程可知,本工程混凝土结构冬季施工应该采用综合蓄热法施工。

3　质量控制措施3.1　温度热工计算
在本工程混凝土冬季施工前对混凝土进行温度热工计算,得
出科学、
合理的数据以更好地指导施工。

1)混凝土拌合温度:T 0=[0.92(m ce T ce +m sa T sa +m g T g )+4.2T w (m w -w sa m sa -w g m g )+c 1(w sa m sa T sa +w g m g T g )-c 2(w sa m sa +w g m g )]÷[4.2m w +0.9(m ce +m sa +m g )],其中,m ce =379kg ;m sa =
897kg ;m g =972kg ;m w =182kg ;T ce =10℃;T sa =5℃;T g =-5℃;T w =70℃;w sa =3%;w g =1%;c 1=2.1;c 2=335。

T 0=[0.92×(379×10+897×5-972×5)+4.2×70×(182-0.03×
897-0.01×972)+2.1×(0.03×897×5-0.01×972×5)-335×(0.03×897+0.01×972)]÷[4.2×182+0.9×(379+897+972)]=12.1℃。

2)混凝土拌合物出机温度:
T 1=T 0-0.16×(T 0-T i )。

其中,T i =5℃。

T 1=12.1-0.16×(12.1-5)=11℃。

3)混凝土拌合物经运输到浇筑场地时温度:
T 2=T 1-(at 1+0.032n )×(T 1-T a )。

其中,a =0.25;t 1=0.02h ;n =2;T a =-5℃。

T 2=11-(0.25×0.02+0.032×2)×[11-(-5)]=9.9℃。

4)混凝土浇筑成型完成时的温度:
T 3=C c m c T 2+C f m f T f +C s m s T s /(C c m c +C f m f +C s m s )。

其中,C c =0.92kJ/(kg ・K );C f =2.51kJ/(kg ・K );C s =
0.48kJ/(kg ・K );m c =2400kg/m 3;m f =31.6kg/m 3;m s =86kg/m 3;T f =-5℃;T s =0℃。

T 3=[0.92×2400×9.9+2.51×31.6×(-5)+0.48×86×0]/(0.92×2400+2.51×31.6+0.48×86)=9.3℃。

5)混凝土蓄热养护开始到任一时刻t 的平均温度:
T m =1/V ce t (<A -ηB/θ+η
/θ-<)+T m ,a 。

其中,θ=ω・K ・M/(V ce ・C c ・ρc )=1.45×
3.5×7.2/(0.013×0.92×2400)=1.3;<=V ce ・Q ce ・m ce /(V ce ・C c ・ρc -ω
・K ・M )=0.013×330×379/(0.013×0.92×2400-1.45×3.5×7.2)=-207.5;η=T 3-T m ,a +<=9.1-(-5)-207.5=-193.4;T m ,a
=-5℃;ρc =2400kg/m 3
;m ce =379kg ;C c =0.92kJ/(kg ・
K );Q ce =330kJ/kg ;V ce =0.013h ;ω=1.45;M =8×(0.65×2+0.35)/
8×0.35×0.65=7.2;K =3.6/(0.04+1)=3.46k J/(m 2・h ・K );A =e
-V ce
・t
=0.392;B =e -
θ・V ce
・t
=0.296;t =72h 。

T m =1/V ce t (<A -
ηB/θ+η
/θ-<)+T m ,a =(-207.5×0.392+193.4×0.296/1.3-193.4/1.3+207.5)/(0.013×72)-5=17.9℃。

3.2　施工技术措施
・
951・
第36卷第1期2010年1月 山西建
筑SHANXI ARCHITECTURE
Vol.36No.1Jan.　2010
对混凝土供应商,要求其在冬施前提供有关防冻剂成分性能
及材料加热的有关资料,经审核后方可使用,并做好现场的检查验收工作,要求出罐温度大于10℃,坍落度应符合要求。

严格施工工艺,分层浇筑、阶梯式推进,每层混凝土在初凝前完成浇筑,接槎时间不超过4h 。

后浇带处理严格认真,要求封堵严密、钢筋位置准确,确保新旧混凝土接槎密实。

冬季施工前对混凝土输送管道进行保温,防止混凝土温度损失过快,保证混凝土的入模温度不低于5℃。

基础混凝土浇筑采用一次浇筑成型,浇筑顺序从西到东,分层斜向推进浇筑,不留施工缝,在浇筑上层混凝土时,下层混凝土的温度不应小于2℃,上层混凝土浇筑完毕,稍收水后用刮杠刮平并用木抹子搓平搓毛。

基础梁板浇筑后覆盖一层塑料薄膜和一层草帘进行保温,混凝土强度达到受冻临界强度时,才能去除保温层进行下道工序的施工。

为利于地下室结构混凝土的加热保温养护,柱墙梁板混凝土采用一次浇筑。

浇筑前应提前1d 在结构顶板下开始进行加热,保证混凝土施工时的温度为正温。

使用与施工混凝土的水泥、砂、石及外加剂和配合比配制试验用混凝土,根据《冬期混凝土综合蓄热法施工成熟度控制养护
规程》留置24h 标养试块,以推算混凝土的成熟度值。

混凝土试
块留置除符合常温要求外,还应增加不少于2组与结构同条件的试块,分别用于检验受冻前混凝土的强度和转入常温养护28d 的强度。

结构施工期间通过推算混凝土的成熟度值确定拆模时间。

冬期混凝土施工,应制定测温和保温制度,并派专人检查执行。

模板和保温层在混凝土施工达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。

拆模时混凝土温度与环境温度差大于20℃时,拆模后的混凝土表面应及时覆盖,使其缓慢冷却。

4　结语
由山西四建承建的太原市华德中心广场项目,根据合同及施工进度安排,地下部分结构全部进行冬期施工。

施工中采用综合蓄热法对混凝土结构进行养护,利用成熟度法进行混凝土早期强度测算。

冬施期间共制作标养试块142组,同条件试块80组,经具备资质的检测机构试压全部符合设计要求。

检测结果证明,该工程冬期施工组织是成功的,混凝土结构施工质量是合格的。

参考文献:[1]　J G J 104297,建筑工程冬期施工规程[S].
[2]　冯香全.浅谈冬季混凝土的施工[J ].山西建筑,2008,34
(13):1532154.
Comprehensive thermos method of concrete in winter construction
NIU Xiao 2ping
Abstract :Combined with Huade center plaza project in Taiyuan the principle for the construction of concrete structure in winter ,the determi 2nation of curing method and matters deserving attentions in construction of com prehensive thermos method are elaborated ,in order to ensure winter construction quality of concrete structures.
K ey w ords :winter principle ,method determination ,com prehensive thermos method (上接第49页)　中“条块分割、多头管理、缺乏统一、职责不清”的弊端越来越突出,严重制约了城市地下空间的开发建设。

3)法
制不健全,执法难度大。

人防部门的执法只能管理人防工程建设,对其他地下空间开发无权干涉,使地下空间开发中非人防部分随意性较大。

即使是人防工程部分,由于投资导向、建设思想“重个体、轻网络”等原因,使专业队掩蔽、疏散、地下干道等工程的建设受到很大影响。

同时各级政府因招商引资、政策性减免或异地配套等原因,使人防工程总建设量大大低于应配建量。

以上这些现象的出现,使人防工程执法的难度加大,仅靠人防执法力量来监管规划落实,实现地下空间的有效开发利用是不现实的。

3　郑州市地下空间开发的解决对策3.1　重视城市地下空间规划
从形态上说,城市空间作为一个整体,地上、地面(基面)和地下空间是它的三个组成部分,各部分间不是相互隔离的,而是密切联系、相互作用的。

因此,为了实现城市功能系统的整体协调与效率的最大化,地下空间建设应纳入城市的整体规划。

同时,地下空间应被视为一个有机联系的整体。

当前,郑州市地下空间开发各自为政的现状与地下空间的整体属性不符,必须结合城市总体规划。

统筹安排解决其利用方式、投融资渠道、技术质量标
准的制定等问题,政府各个部门结合城市总体规划,共同制定地下空间规划和人防规划,使地下空间开发高效有序地进行。

3.2　完善地下空间利用的法规政策
根据国外经验,随着地铁、地下街、地下车库、共同沟、平战结合人防工程等各类地下空间设施的大量兴建,相关政策和法规必须先行,一方面起到引导作用,同时将更好的规范行为,提高效率和减少资源浪费。

政府应制定地下空间规划和开发相关法规,严格管理条例的实施,以保证地下空间开发有序,并保障业主投资地下空间开发的经济利益。

4　结语
合理规划、开发地下空间,不仅能实现土地集约利用,还能促进城市功能的多样化,是城市进一步实现可持续发展的必经之路。

参考文献:[1]　刘　叶,许　萍.浅析西安城市地下空间的开发利用[J ].山
西建筑,2008,34(9):68269.[2]　钱七虎.城市可持续发展与地下空间开发利用[J ].地下空
间,1998(2):35236.[3]　陈立道,朱雪岩.城市地下空间规划理论与实践[M ].上海:
同济大学出版社,1997:12.
Initial analysis on underground space exploration and utilization in Zhengzhou city
HE Bin ZHANG G uo 2xian
Abstract :It describes significance of the urban underground space exploration and utilization ,concludes current situation and existin g problems of the current underground space utilization in Zhengzhou city ,discusses on solving countermeasures of the underground space exploration at the same time ,thus realizing intensive utilization of the city earth ,promoting diversification of urban function.K ey w ords :underground space ,exploration ,utilization ,civil project
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061・第36卷第1期2010年1月
山西建筑 。