寒冷地区的混凝土冬季施工保温措施

浅谈寒冷地区的混凝土冬季施工保温措施

【摘要】根据笔者参加甘肃张掖黑河流域的几个水电站施工经验，阐述冬季混凝土施工所采取的保温措施，针对混凝土的配合比、砂石骨料、生产及运输系统、混凝土养护期的保温措施进行介绍。

1、概述

张掖黑河三道湾水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县和青海省

祁连县之间的黑河（界河）上的夹道沟至柳树园河段，工程以发电为主，装机容量112mw。

黑河流域为大陆性气候，夏季酷热，雨量稀少，蒸发强盛，冬季严寒，冰期长达四个月之久。据气象站气象资料统计：多年平均年降水量为175.4mm；多年平均年水面蒸发量为1378.7mm；平均气温为8.5℃，绝对最高气温37.2℃，绝对最低气温-33.0℃，日温差较大；最大冻土深度1.5m。

整个施工过程中，三道湾电站引水发电洞施工历时为最长，经历的冬季施工期也长，下面以引水隧洞混凝土施工为例，谈下混凝土冬季施工保温措施的一些应用。

2、冬季混凝土施工的气温条件

按《水工混凝土施工规范》规定，根据当地多年气温资料，室外日平均气温5d稳定低于5℃时或最低气温连续5d稳定下-3℃以下时，混凝土工程即进入了冬季施工。

三道湾电站工程位于北部寒冷地区v区。每年-5℃以下时间为121天，-10℃以下时间为75天。11月下旬至次年3月中旬属于冬季施

工季节，工程特点就是最低气温低（达到-33.0℃），冬季施工时段较长。

3、混凝土受冻后的危害分析

一、混凝土捣拌浇灌后之所以能逐渐凝结和有高的温度，是由本身水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土组合材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也快；而当温度降至 0℃时，存在于混凝土中的游离水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相，这时水泥水化作用基本停止，强度也不再上升。温度继续下降，当混凝土中的水全部结成冰，由液相变为固相时，体积膨胀约9%，同时产生大约20kn/m 的侧压力。这个应力值一般大于混凝土浇筑后内部形成的初期强度值，致使混凝土受到程度不同的早期破坏而降低强度。此外当水结成冰后会在骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌，这种冰凌会减弱水泥浆与骨料同钢筋的粘结力，也会影响混凝土的抗压强度。当气温回升冰融化后又会在混凝土内部留下众多的空隙和孔洞，降低混凝土的密实性和耐久性。

二、分析国内外关于水在混凝土中的形态的一些资料可以看出，新浇灌的混凝土立刻冻结时，有80%以上的水变成冰，液相不足20%，水化反应极其微弱了；当混凝土经过 24h的标准养护后再冻结，只有 60% 的水变成冰；当混凝土强度达到设计标准的50% 以上时，即使温度降至-40℃以下，而含水量也维持在 60% 以下，还有 40% 的水未转变为固相，水化作用也能继续进行。

从以上的浅析可以看出，混凝土冬季施工，要保证混凝土质量，一是要混凝土在拌和及浇筑过程中不能受冻，二是要在初期养护期不受冻。

4、工程中实际采取的保温措施

在冬季浇筑混凝土，一、要保证混凝土的性能满足抗冻要求；二、是要保证混凝土运输和浇筑过程中不能受冻；三是在浇筑完成拆除模板后，混凝土强度还比较低，要跟上保护措施。针对上述要点，我们采取了如下措施：

一、采用合理的混凝土配合比

水泥冬季施工的混凝土宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不宜低于32.5，这样有助于水泥水化热反应早，使早期强度提高快。

外加剂我国混凝土冬期施工使用外加剂始于1954 年，到现在大致可分为五种类型，即氯盐及其复合剂、三乙酵胺及其复合剂、硫酸钠及其复合剂、亚硝酸钠及其复合剂、减水剂及其复合剂。本工程中以掺用主要是早强型高效加气减水剂为主，提高早期强度，并增加混凝土中4% ～6% 的含气含量，可以截断渗水通道，使孔隙互相封闭形成连贯毛细孔，从而提高混凝土内密实性和耐久性。实践明掺入水泥重量的0.5%～2%，可以减少用水15%～25%，使混凝土强度提高20%～30%，抗冻性提高10%左右，

提高混凝土的抗冻性，必须从降低水灰比入手，在实际施工中，混凝土级配中掺入15%粉煤灰，对控制水灰比，提高混凝土的密实

性有显著效果。

二、料仓和拌和楼

根据工程实际条件，当日平均低于-5℃以下时，需对骨料进行保温，工程中主要是采用蓄热法。蓄热法就是将混凝土的原材料（水、砂、石）预先加热，经过搅拌、运输、浇筑成型后的混凝土仍能保持一定正温度，以保温材料覆盖保温，防止热量散失过快，充分利用水泥的水化热，使混凝土在正温条件下增长强度。

采取的方法是搭设骨料棚。骨料棚的搭设为封闭形式，可以有效防止冰雪落在骨料上，并保证骨料棚内的温度在0℃以上。砼施工所需的砂、石料提前堆存于料仓进行储存保温。

在料仓施工时，在地弄下料口两侧预埋直径100钢管作为预热管，需要时采用锅炉将蒸汽通入管道对骨料进行加热。

为减少拌和过程中的热量的损失，利用10cm厚保温板对拌和楼四周进行包裹，并在拌和搅拌层放置煤炉，以保证拌和楼内的温度。通向拌和楼的外露水管采用岩棉管和两层3cm厚保温被包裹。三、砼拌和时的温控措施

将骨料送至拌和站的输送皮带等部位采用蓬布等材料遮盖，以尽量减少输送过程中的原材料的温度损失；

拌和时优先采用加热水并拌和一段时间后再加入水泥进行拌和。热水采用锅炉水，加入热水的温度控制在80℃以内。

适当增加砼拌和的时间，冬期拌制混凝土时应比常温规定的搅拌时间适当延长。一般搅拌时间是取常温搅拌时间的1.5 倍左右。

保证砼入仓温度不低于5℃，拌和物出机口温度控制在10-18℃。

四、混凝土运输

混凝土拌和物出机后，应及时运到浇筑地点。在运输过程中，采取措施防止混凝土热量散失和冻结等现象。实际工程施工时，主要采用混凝土运输搅拌车运输混凝土，根据测算，距离在0.5km左右，混凝土在运输过程中温度损失1～2℃。因些，混凝土运输车要求运输速度要快，车要到就卸料，不等车，避免混凝土倒运。并在混凝土搅拌车罐体包裹一层棉被，用铅丝绑牢。

五、混凝土浇筑仓面保温

隧洞内保温相对容易些，一般在洞口覆盖棉被进行保温，并利用碘钨灯及电暖风机取暖。

气温低于-10℃，在洞外浇筑混凝土土时，则搭设采用彩条布外挂草帘，顶盖旧绒毯的暖棚围盖混凝土，暖棚高度以超出混凝土收仓面1.5m，顶棚挂溜管下料，下料时揭开暖棚顶对应的牛绒毯即可，利用取暖。

浇筑采用砼泵送施工，待混凝土泵安装到位后，用帆布搭设保温棚，泵管外包岩棉和双层麻袋布。

六、施工缝面处理

混凝土施工缝一律采用人工手钎凿毛，用高压风吹干净，而不用高压水冲洗，采用干法施工，以免打湿保温被。

混凝土施工缝或基岩表面以下10～20cm利用碘钨灯加热至正温。一般情况下建基面清理干净后，用保温被覆盖，直至混凝土浇筑时