南水北调工程冬季保温施工课件

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）.原

2、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

3、土，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），膜面

6、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。b具体

7、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，帆布搭

8、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LSF0.5-0.4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

9、，即通过主管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

10、致。最高升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部位试块制作日期龄期（天） 强度（MPa）底板2008.12.236.3 平7.5底板2008.12.2718.9 平17.75立墙、顶板2009.12.1937.1 48%718.0 75%1424.6 平24.2底板2008.12.437.6716.5立墙、顶板2009.12.1838.9

11、 标养15717.6 标养281423.8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。 4.2两布一膜暖棚蓄热法保温效果两布一膜暖棚7d养护强度增长效果试块制作日期强度（Mpa）试块制作日期强度（Mpa）2008.12.822.72008.12.1423.82009.12.919.02008.12.1423.52008.12.10 18.22

12、008.12.1424.72009.12.1226.22008.12.1424.92009.12.1223.92008.12.1523.22009.12.1224.32008.12.1126.62009.12.1225.52008.12.1123.1两布一膜暖棚顶板养护强度洞身编号试块制作日期龄期强度（Mpa）洞身编号试块制作日期龄期强度（Mpa）93#2009.2.6830.188#2009.2.11 1828.3100#2009.2.181228.491#2009.2.121727.3102#2009.2.21925.890#2009.2.161328.1103#2009.2.161426

13、.196#2009.2.121727.199#2009.2.122335.786#2009.2.151434.489#2009.2.191026.798#2009.2.151427.0109#2009.2.22724.584#2009.2.191026.3 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

14、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

15、。 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

16、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

17、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序名称掺量（CX%）标

18、养28d强度-10养护28d强度-10养护28d+标养28d强度（空白）023.60.511.41硝酸钾510.80.59.32碳酸钾518.90.69.43硝酸钙525.20.812.34硫代硫酸钠522.51.88.55氯化钙523.72.020.26尿素624.83.212.47甲醇10（水重%）25.35.118.98乙酸钠524.45.315.99硝酸钠518.76.714.210食盐524.79.015.211亚硝酸钠525.79.717.76.3 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

19、0.5%1%时,NaNO2: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

20、引气减水剂，经搅拌后，再加入氯化钙溶液；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

21、靠掺加防冻剂来促使混凝土硬化增强,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施工方法施工方法的特点适宜条件 蓄热法1冷混凝土（养护期间不加热）1 原材料除水以外不加热2用一般或高效保温材料覆盖于塑料薄膜上，防止水分和热量

22、散失。3混凝土温度降至0时要达到受冻临界强度。4混凝土硬化慢，但费用低。5使用防冻剂。1 自然气温不低于-15 2 地面以下的工程3 大体积混凝土和表面系数不大于5的结构。 掺外加剂法1冷混凝土（养护期间不加热） 低蓄热法2负温混凝土（综合方法）1 原材料除水以外不加热2 以防冻剂为主，适当覆盖保温。3 混凝土温度降至0时要达到受冻临界强度。4 混凝土硬化慢，但费用低，施工方便。1 原材料加热2 掺低温早强剂或防冻剂3用一般保温材料或高效能保温材料保温4 防止水分和热量散失。5 混凝土硬化慢，费用低1 自然气温不低于-20 ，混凝土冰点在-15以内。2 外加剂品种、性能应与结构特点及施工条件相

23、适应。3 表面系数不大于5的结构。1 自然气温5-15 之内2 大模板墙结构、框架结构梁、板、柱等3 混合结构4表面系数不大于10 高蓄热法2负温混凝土（综合方法）1 原材料加热2 掺防冻剂3高效能保温材料4 短时加热5 混凝土能达到常温硬化；费用稍高。1 框架结构梁、板、柱2 自然气温-15 左右3 表面系数可大于10 蒸汽加热法3低温早强砼（加热方法）1 原材料加热视气温条件2 利用结构条件或将混凝土罩以外套，形成蒸汽室3 有混凝土予留孔道通气。4 利用模板通气形成热模5耗能大，费用高6 使用减水剂或早强减水剂1 现场预制构件、地下结构、现浇梁、板、柱等2 较厚的构件、柱、梁和框架3竖向结

24、构4 表面系数6-8 电热法3低温早强砼（加热方法）1 利用电能转换为热能加热混凝土2 利用磁感应加热混凝土3 利用红外辐射加热混凝土4耗能大，费用高5混凝土硬化快6 可使用减水剂或早强减水剂1 墙、梁和基础2 配筋不多的梁、柱及厚度大于20cm的板及基础。3 框架梁、柱接头4 表面系数 8以上 暖棚法3低温早强砼（加热方法）1使用减水剂或早强减水剂2 封闭工程的外围护结构，设热源使室内保持正温。3原材料是否加热也视气温条件而定4 施工费用高1工程集中的结构2 有外围护结构的工程3表面系数610的结构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

25、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