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1、南水北调东线混凝土工程混凝土冬季保温防冻施工技术,山东省南水北调工程质量监督站 2009年12月6日,目 录,混凝土冬季保温防冻施工措施 1制定冬季施工技术要求 2混凝土拌和站技术要求 3混凝土养护技术要求 4暖棚法施工技术 5模板外层保温法 6 掺加防冻剂法 7 温度观测 建议,1 冬季施工技术要求：,（1）混凝土冬期施工应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不低于42.5 MPa。最小水泥用量不应小于300kg/m3。（2）拌制混凝土所采用的骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其他易冻裂物质。在掺用含有钾、钠离子的防冻剂混凝土中，不得采用活性骨料或在骨料中混有这类物质的材料。（3）.
2、原材料的储存、加热、输送和混凝土的拌和、运输、浇筑仓面，均应根据冬期气候条件通过热工计算，选择适宜的保温措施。（4）采用非加热养护法施工所选用的外加剂，优先选用含引气成分的外加剂，含气量宜控制在4%6%。（5）在钢筋混凝土结构中，不得掺用氯盐类防冻剂。（6）冬期浇筑混凝土时，基土不得遭冻。,（7）混凝土的浇筑温度应不低于5。分层浇筑厚大的整体式结构混凝土时，已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2。（8）模板外和混凝土表面覆盖的保温层，不应采用潮湿状态的材料，也不应将保温材料直接铺盖在潮湿的混凝土表面，新浇混凝土表面应铺一层塑料薄膜。（9）采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土
3、，其受冻临界强度应为设计混凝土强度标准值的85%。（10）整体结构如采用加热养护时，浇筑程序和施工缝位置的设置，应采取能防止发生较大温度应力的措施，当加热温度超过45，应进行温度应力核算。,砼允许受冻临界强度：,（1）水工混凝土施工规范（SDJ207-82）规定：大体积外部砼和钢筋砼应不低于10MPa;（2）建筑工程冬期施工规程（JGJ104-97）规定：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的砼，应为设计的砼强度标准值的30%。如C30砼受冻临界强度应为9MPa;（3）混凝土结构耐久性设计规范GB/T50476-2008规定：冬季施工中砼接触负温时的强度应大于10MPa;（4）水工建筑物抗冰冻设计规
4、范（SL211-2006）规定：钢筋砼不应低于设计强度级别的85%;(5)水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）规定：钢筋砼不应低于设计强度级别的85%;如设计强度级别C30砼受冻前的强度应不低于25.5MPa。如设计强度级别C25砼受冻前的强度应不低于21.5MPa。,2 混凝土拌和站技术要求,（1）拌制砼应优先采用加热水的方法，当加热水仍不满足要求时，再对骨料进行加热。拌和水的温度一般不宜超过60。（2）骨料不得含有冰块，骨料堆放应有足够的高度，并进行覆盖，以防冰雪和冻 结。（3）水加热宜采用蒸汽加热、电加热或汽水热交换罐等方法。加热水使用的水箱或水池应予保温，其容积应能使水达到
5、规定的使用温度要求。,（4）砂加热应在开盘前进行，并应掌握各处加热均匀。（5）水泥不得直接加热，使用前宜运入暖棚内存放。（6）搅拌混凝土时，骨料中不得带有冰、雪及冻团。拌制混凝土的最短时间90s。（7）混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。运输和浇筑混凝土用的容器应有保温措施。（8）冬季搅拌混凝土时，混凝土的出机温度不宜低于10，入模温度不宜低于5。,3 混凝土养护技术要求,（1）输水暗涵、水闸、泵站、橡胶坝等建筑物，冬期混凝土施工宜优先采用暖棚蓄热法养护。（2）混凝土浇筑后应在裸露混凝土表面采用塑料布等防水材料覆盖并进行保温。保温材料采用一布一膜（无纺布300g，塑膜0.3mm），
6、膜面朝上，或两层塑膜一层毡布。对边、棱角部位的保温厚度应增大到面部位的23倍。混凝土在养护期间应防风防失水。（3）模板保温层保温，应结合模板类型、外粘贴50mm厚聚苯乙烯保温板，或贴面帮扎500g无纺布，必要时采用模板内贴保温材料板。保温模板应严密，保温层应搭接牢靠。外挂保温层须牢靠地固定在模板上，内贴保温层的表面应平整。（4）混凝土浇筑后立即将暗涵空腹封闭，两端开口及有孔洞和迎风面的部位，应增设挡风保温设施，所有孔洞缝隙均须填塞封堵。腹腔内可设置自制蒸汽炉保温。,（5）冬期施工的混凝土模板，一般在整个低温期间都不宜拆除。如果需要拆除，必须遵守下列规定：a混凝土强度必须大于允许受冻的临界强度。
7、b具体拆模时间和拆模后的要求，应满足温控防裂要求。避免在夜间或气温骤降期间拆模，当预计拆模后混凝土表面温降可能超过69时，应推迟拆模时间；如必须拆模时，须紧贴外表面贴紧一层塑料薄膜，帮扎500g无纺布进行保湿、保温、防裂。c采用组合钢模板时，宜采用整装整拆方案，当混凝土强度达到1N/mm2，可使侧模板轻轻脱离混凝土后，再合上继续养护至拆模。d箱涵的空腹内墙壁保温：混凝土浇筑后立即将箱涵空腹封闭，内壁保温措施应视空腹内温度情况而定，冬季低温季节可设置自制蒸汽炉保温。,4 暖棚法施工技术,帆布暖棚结构,暖棚支架采用脚手钢管DN50mm，与模板脚手架连接，两侧用地龙木固定斜撑。骨架外侧采用帆布覆盖，
8、帆布搭接不小于50cm，搭接处用胶布密封。暖棚搭好后用揽风绳固定。,加热方式底板暖棚高度超出砼收仓面为1m，棚内每个洞身安设5盏碘钨灯供热，每盏灯1kw。立墙、顶板暖棚高出砼收仓面1.52.2m，根据施工工作面，共安设4台1t蒸汽锅炉，暖棚内每个洞身安设DN50mm U型供热管道（管道布眼，间距0.5m），为提高供热效果，棚外管道长度最长不超过150m，外敷设石棉保温。,一布一膜暖棚结构,加热方式暖棚高度超出砼收仓面为1.82.05m。根据施工工作面，共安设4台型蒸汽锅炉，锅炉额定工作压力0.4MPa，蒸汽出口温度为150，供热管道采用主管DN80和支管DN50，搭设暖棚后开始供暖，即通过主管
9、将蒸汽送至暖棚用支管连接2个自制暖气片供暖。砼浇筑后拆除暖气片，采用带孔钢管（孔间距0.1m）蒸汽养护，同时暖气片移至待施工段，且支管延伸至待施工段。棚外主管最长150m左右，外敷设石棉保温。,暖棚蓄热法保温效果,4.1 帆布暖棚蓄热法保温效果,入仓温度为12，实测棚内温度保持8-20，平均14.2。混凝土浇筑后大约3d达到水化热最高升温35，6d之后混凝土内部温度降至棚内温度。混凝土内部温度的3d积温为61，7d积温139，与标准养护温度20基本相等。但是混凝土的3d和7d抗压强度低于标准养护的混凝土强度。,棚内温度受外界气温影响很大，其原因是防雨帆布保温性能较差和四周密封不严密所致。最高升
10、温时段的棚内温度正处在下降势头，因此，混凝土内外温差拉大为21。虽然未能超出温控25的范围，但在最高升温时段的夜间降温阶段，很可能产生较大的混凝土内外温差而发生混凝土表面裂缝。采用暖棚供蒸汽的方法进行保温防冻施工的成本（只考虑制造蒸汽费用），大约m3混凝土增加14元。,帆布暖棚-养护期强度增长效果,混凝土强度增长曲线,暖棚采用两布一膜搭建，四周封闭严密，保温效果 很好。混凝土入仓温度为12，实测棚内温度25 左右，浇筑后1.5d就达到水化热最高升温32，2d之 后内部温度降至棚内温度。1.0d的积温为25.6;1.5d 积温39.6，比标养护高5.6-9.6。2d内的强度增长 要高于标样试块。
11、,4.2两布一膜暖棚蓄热法保温效果,两布一膜暖棚7d养护强度增长效果,两布一膜暖棚顶板养护强度,由于两布一膜暖棚蓄热温度较高，切稳定，最高升温时段的混凝土内外温差仅为8度，不存在温度裂缝问题。,4.3暖棚法养护拆模、拆棚的时间,一 帆布暖棚养护:底板养护后第4天拆除侧模、继续暖棚养护至第14天；立墙养护后第7天拆除侧模，14天停止供暖，第14天拆除顶板底模；数日后可拆除暖棚。二 两布一膜暖棚养护:底板、立墙养护第3天拆除侧模,顶板养护后第8天拆除底模；停止供暖，继续暖棚养护至第810天拆除暖棚。三拆除暖棚应具备的条件：砼温度接近棚内温度、且与外界气温相差不超过10左右时开始拆除暖棚。四 拆棚后
12、覆盖薄膜和棉被（侧墙覆盖棉毡）继续保温14天。,4.4拆棚后砼的保温养护,暖棚养护后期棚内温度缓慢降低，控制砼降温速率。砼温度逐步接近棚内温度，砼及棚内温度缓慢降低，与外界气温相差不超过10时开始拆除暖棚，拆模时间安排在白天1016点之间气温高时进行，并避开气温骤降期。以避免温降速率过高产生裂缝。拆棚后立即在裸露砼表面覆盖薄膜和棉毡（或棉被）继续进行保温养护，使其缓慢冷却，砼继续保温一般为714天，保证砼强度达到设计强度等级的85%以上。,5 模板外层保温法,在日平均温度0-5期间施工时，可采用模板外粘贴保温板法,1 模板外层保温法，应结合模板类型、外粘50mm厚聚苯乙烯板保温。如钢模板有纵横
13、交错的肋，可依据肋间的面积将保温板进行切割、粘接，做到粘接密实，尽量不留缝隙。保温模板应严密，保温层应搭接牢靠。,2 模板外挂600g/m2一布一膜，膜面朝外。用绳索将一布一膜封闭，底部插入土内，外挂一布一膜必须牢靠地固定在模板上。3 模板内贴保温板，此法效果最好，但可能是一次性使用，保温板不耐久，容易破损，投资较大。,6 掺加防冻剂法,防冻剂由减水组分、防冻组分、引气组分早强组分等组成。其作用是使混凝土不仅在负温下硬化，且使其最终能达到常温养护的混凝土质量水平。而防冻组分是指一种使混凝土拌和物在负温环境下，免受冻害的化学物质。在混凝土工程中可采用的防冻剂的品种：1 氢盐类，用氢化钙、氢化钠为
14、主的与其他早强剂、引气剂、减水剂复合的外加剂。2 氢盐阻锈类：氢盐与亚硝酸钠为主复合的外加剂。3 无氯盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸钠或尿素为主符合的外加剂。,6.1 防冻剂的使用条件,氯盐类和氢盐阻锈类防冻剂不得用于以下混凝土结构：1与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露钢筋予埋件的结构；钢筋混凝土结构不得用。2使用直流电源的工厂、使用电气化运输设施的钢筋混凝土结构。3 含有活性骨料的混凝土结构,6.2 无氯盐类防冻剂,无氯盐类防冻剂可用于钢筋混凝土工程和予应力混凝土工程。但是硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐类外加剂不得用于予应力混凝土工程以及与镀锌钢材或与铝铁相接触部位的钢筋混凝土结
15、构。含氯盐的防冻剂只使用于不含钢筋的素混凝土，水泥砂浆。含足够量阻锈剂可用于一般钢筋混凝土，但不使用于予应力钢筋混凝土。,不含氯盐的防冻剂使用于各种冬季施工的混凝土。（包括一般钢筋混凝土和予应力混凝土）水工混凝土、桥梁及抗冻性有特殊要求的混凝土工程，选择抗冻剂的品种及掺量时应通过试验确定。防冻剂的掺量，应根据产品说明或根据施工温度，通过试验来确定。含有六价铬盐、亚硝酸盐等有毒防冻剂，严禁用于饮水工程。,防冻组分混凝土的强度,6.3 防冻剂的最大掺量限制,1 氯盐类防冻剂的掺量不能大于拌和水的7%;2 氯盐阻锈型防冻剂总量不能大于拌和水的15%,当氯盐掺量为水泥重量的0.5%1%时,NaNO2:
16、CI1：1；当氯盐掺量为水泥重量的1%2%时,NaNO2:CI1：1.3。3无氯盐防冻剂总量不能大于拌和水的20%,其中碳酸钾用量不大于水泥重量的10%，亚硝酸钠、硝酸钠用量不应大于水泥重量的8%，亚硝酸钙、硝酸钙用量不应大于4%，尿素用量不应大于4%。,6.4 防冻剂的选用,1 在日最低气温为-5，混凝土采用一层塑料薄膜和两层草袋或其它代用品覆盖养护时，可采用早强剂或早强减水剂代替防冻剂。2在日最低气温为-10、-15、-20，采用上述保温措施时，可分别采用规定温度为-5、-10和-15的防冻剂。,6.5 防冻剂的掺加方法,氯化钙与引气减水剂复合使用时，应先加入引气减水剂，经搅拌后，再加入氯
17、化钙溶液；钙盐与硫酸盐复合使用时，先加入钙盐溶液，经搅拌后再加入硫酸盐溶液。以粉剂直接加入的防冻剂，如有受潮结块，应磨碎通过0.63mm的筛后方可使用。,混凝土冬季施工的特点,冬季混凝土凝结时间延长:浇筑温度04 的混凝土凝结时间比15 时延长3倍;温度低到-0.3 0.5 时,混凝土开始冻结,冻结后水化反应基本停止,在-10时,水泥水化完全停止,混凝土强度不再增长.混凝土中的水分冻结时体积膨胀9%,使硬化的混凝土结构遭到破坏,即发生冻害.,冬季施工混凝土的分类,1 冷混凝土:除水以外的混凝土组分不加热,混凝土入模温度一般低于5,混凝土成型后也基本没有保温措施.只靠掺加防冻剂来促使混凝土硬化增
18、强,主要采用负温自然养护.2 负温混凝土:在负温环境中施工,对骨料进行保温加热,养护过程中采用蓄热保温措施,尽量延长混凝土在正温状态下硬化增强的时间,主要采取综合蓄热工艺养护（骨料加热、掺低温早强剂、保温材料保温、搭简易棚，短时加热等综合法）。3 低温早强混凝土:不仅对除水泥以外的混凝土组分材料加热，也对施工环境进行保温、加热，使混凝土完全在正温条件下硬化、增强。（暖棚法、蒸汽加热法、电热法等）,冬季施工混凝土及外加剂选择,冬季施工混凝土的材料要求,1 水泥：选用42.5硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，也可选用早强硫铝酸盐水泥,避免用矿渣水泥、粉煤灰水泥；大体积混凝土避免使用R型早强水泥;严禁使用
19、高铝水泥。2 外加剂：首先选用与浇筑时预计环境温度相适应的防冻剂。严格控制防冻剂的含碱量，混凝土内的含碱量不应大于3.0kg/m3;执行正确的掺加顺序。3 拌合水:选用饮用水、洁净的天然水，不得采用污水、工业废水、pH值小的酸性水、硫酸盐含量超过1%的水、海水等。,负温混凝土施工工艺要点,1 气温低于-5-8时，热水拌和，水温65时（1：5）,先热水拌和骨料,再加入水泥;2气温低于-10时,骨料加热,温度不得高于60;3 搅拌时间延长50%;4 出机温度不得低于10,入仓温度不得低于55 严格掌握防冻剂的掺量;（早期受冬、不掺强度损失40-60%，抗渗为0）6 严格控制水胶比.7 负温下不得浇
20、水养护.8 混凝土的强度检验：一组标养，3组同条件养护。试压时间：28d、拆模前、拆支撑前。9 检验抗冻、抗渗性能：试件同条件养护28d后再标养28d进行试验。,负温混凝土强度增长率,冷拌混凝土强度增长率,冬期施工期间的温度观测,（1）外界气温采用人工测温，每天应测量四次。（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，温度传感器或温度计插入深度不小于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，且周围用细粒径充填。用点温计测量，应自15cm以下取样测量。（3）混凝土的机口温度、运输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。温度传
21、感器或温度计插入深度不小于10cm。（4）浇筑混凝土块体内部温度观测：在混凝土内部、表面埋设热电偶温度计进行观测。观测断面应不少于3处。（5）混凝土浇筑后3d内应加密观测温度变化：外部混凝土每天应观测最高、最低温度；内部混凝土8h观测一次。其后12h观测一次。气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。(6)使用电热偶温度计,测温探头18元一支,接受仪70元/台,建 议,1 冬季施工采用暖棚蓄热法进行保温养护是项行之有效的防冻措施。暖棚采用两布一膜防渗无纺布搭建，四周严密封闭，购置小型（1t）蒸汽锅炉，依据施工作业面分工计划安排，按施工处配置蒸汽锅炉及管道数量。2 控制棚内温度稳定在20-25，连续供蒸汽3-5d，最高升温时刻的内外温差小于12，混凝土3d强度等于或大于同期标养试块，便于及时拆模。,3 水化热降温阶段要严格控制降温速率和混凝土内外温差。一般规定降温速率 2/d，内外温差10。4 在日平均温度0-5期间施工时，可采用模板外粘贴保温板法施工或外挂600g/m2一布一膜密封保温防冻。5严格掌握防冻剂的掺量;6严格控制水胶比。,结 束,
