混凝土工程冬季施工蓄热法养护保温措施

混凝土工程冬季施工蓄热法养护保温措施1、概况冬期施工的起止日期为：当冬天到来时，如连续五天的日平均气温稳定在5℃以下，则此5d的第一天为进入冬期施工的初日，当气温转暖时，最后一个5d的日平均气温稳定在5℃以上，则此5d的最后一天为冬期施工的终日。（日平均气温是1d内2、8、14和20时等4次室外气温观测结果的平均值，这是在地面以上1.5m处，并远离热源的地方测得的）。钢筋混凝土工程当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃或最低气温降低于0℃或0℃以下时，砼施工进入冬期施工。施工现场的具体控制时间以实测气温为准。2.冬季施工热工计算当室外日平均气温为-10℃，最低温度不低于-15℃时，地面以下工程或表面系数（结构冷却的表面积与结构体积之比）M≤5的结构，优先采用蓄热法养护。蓄热法是指混凝土灌注后，利用原材料加热储存的热量及水泥水化热的热量，通过适当保温延缓混凝土结构物温度的降低，使混凝土结构物表面温度降到至0℃前达到预期强度的施工养护方法。蓄热法由于成本低操作当便是冬期施工养护的首选方法。2.1热工计算公式2.1.1材料加热计算a)混凝土拌和物的理论温度，按下式计算：(式1)式中：T0——混凝土拌合物温度（℃）；Ts、Tg——砂石的温度（℃）；Tc、Tw——水泥、拌合用水的温度（℃）；mc、ms、mg、mw——水泥、砂、石、水的重量（kg）Cc、Cs、Cg、Cw——水泥、砂、石、水的热容（kj/kg.k）b)混凝土自搅拌机中倾出时的温度,可按下式计算：（式2）式中：——混凝土自搅拌机中倾出时的温度（简称出机温度）（℃）；——混凝土拌合物的温度（℃）；——搅拌机棚内的温度（℃）。c)混凝土经运输和灌筑成型后的温度混凝土有出机到灌筑过程的温度损失，因运输工具、倒运次数、运输时间、出机温度和室外气温的变化而异，混凝土经过运输和灌筑成型后的温度可按下式计算：（式3）式中：——混凝土经过运输和成型后的温度（℃）；——混凝土自运输至成型的时间（h）；——混凝土倒运的次数；——温度损失系数（h-1）。当用混凝土运输车时，开敞式自卸汽车时，用封闭式自卸汽车时，用手推车时。d)混凝土入模后，由于模板和钢筋吸收热量而引起混凝土温度的降低，按下式计算：（式4）式中：——混凝土在钢模板和钢筋吸收热量后的温度（℃）；——1m3混凝土的重量（kg）；——混凝土比热，取1kJ/（kg·K）；——与1m3混凝土相接触的钢模板和钢筋的总重量；——钢材比热，取0.48kJ/（kg·K）；——钢模板，钢筋的温度，即当时大气温度（℃）。2.1.2混凝土蓄热冷却计算蓄热法计算采用单向稳定传热理论建立的斯克拉姆塔耶夫公式，即单位体积混凝土从灌筑完毕时的温度降至0℃过程中所放出的热量，应等于混凝土所含热量及水泥水化热之和，按下式计算：（式5）式中：——混凝土的冷却时间（h）；——混凝土的热容量（kJ/m3·K）；——混凝土灌筑完毕时的温度（℃）；——每立方米混凝土所用水泥量（kg/m3）；——每千克水泥的水化热（kJ/kg）；——结构的表面系数（m-1）；——混凝土养护期间的平均温度（℃）；——混凝土养护期间室外平均温度（℃）；——模板及保温材料的总热阻（m2·K/W）；——保温材料的透风系数（表3）在应用（式5）时，其计算步骤如下：a)结构表面系数M（式6）式中：——结构表面系数（m-1）；——结构的冷却表面积（m2）；——结构的体积（m3）。b)混凝土灌筑完毕时的温度混凝土灌筑完毕时的温度，除考虑运输、振捣的温度损失外，还应该考虑混凝土入模后被模板钢筋及保温材料吸收的一部分热量。则混凝土灌筑完毕时的温度应按（式7）或（式8）计算：（用两种以上保温材料）（式7）（用一种保温材料）（式8）式中：——混凝土的热容量（J/m3·K）；——混凝土的入模温度（℃）；——保温材料的热容量（J/m3·K）；——混凝土养护期间的室外平均温度（℃）。c)混凝土养护期间的平均温度该温度为一当量值，并非混凝土冷却过程中真正的平均温度。混凝土的温度是逐步降低的，其强度增长亦是逐步减慢的，为简化计算而引入“混凝土养护期间平均温度”这一概念，即假设混凝土处于某一恒温状态下达到某要求强度所需的时间，正好等于其处于变温状态下达到同样强度的时间。平均温度与混凝土结构的表面系数及混凝土灌筑完毕时的温度有关，可按表1或式9计算。表1混凝土养护期间平均温度表面系数34～89～12>12平均温度（式9）d)混凝土养护期间的室外平均气温该温度是根据当地历史气象资料，并结合当年长期气象预报来确定的，应采用养护期间外界的平均温度，并非最低温度。2.1.3保温材料的传热及热阻系数见（表2）表2常用建筑材料物理性能计算参数序号材料名称干容重（kg//m3）计算参数导热系数（W//m·K）比热容[kJ//（kg·K）]1钢筋砼25001.741.002砖砌体18000.811.053木模板7000.2332.754钢模板750058.20.635聚苯乙烯板300.0381.476岩棉毡1000.040.757稻草板3000.1051.688木屑板2000.0652.109锯末200～25000.0932.5110干炉渣9000.2910.7611毛毡1500.0580.18912草袋1500.11-13麻袋1800.07-14稻草及草板12000.0471.47蓄热法的保温外套一般由两层或多层不同材料组成，其总传热系数为K，热阻为R，因热阻与传热系数成反比，故可用式10求R：（式10）式中：——模板或保温材料的热阻（m2·K/W）；——模板或保温材料的导热系数（W/m/℃）；——模板或保温材料的厚度（m）。2.1.4混凝土的热容量C混凝土热容量与混凝土比热及容重有关，当容重取2400kg/m3时，比热一般波动在0.84～1.05（kJ/kg·K）之间。由此混凝土的热容量一般取2010～2512（kJ/m3·K）。2.1.5透风系数透风系数与施工中养护期间的风速、结构所处位置及保温层的结构有关，可按表3采用。表3透风系数参考数项次保温层组成透风系数1单层模板2.03.02不盖模板的表面面，用芦苇苇、稻草、锯锯末、炉渣渣覆盖2.63.03密实模板或不盖盖模板的表表面用毛毡毡、棉毛毡毡或矿物棉棉覆盖1.31.54外层用第2项材材料、内层层用第3项材料做做双层覆盖盖2.02.35外层用第3项材材料、内层层用第2项材料做做双层覆盖盖1.61.96内外层均用第33项材料，中中间夹层用用第2项材料做3层覆盖1.31.5注：⑴为风速小于4m/s（相当于3级以下），结构物高出地面不大于25m情况下的系数；⑵为风速和高度大于注1情况的系数。2.1.6水泥的水化热量水泥的水化热与水泥品种、标号、用量及硬化时间有关，可按表4选用。表4水泥水化热量水泥品种水泥强度等级每千克水泥的水水化热（KJ）3d7d28d普通硅酸盐水泥泥52.531435437542.525027133432.5208229292上述热工计算一般用于两种情况：一是求总热阻以选择保温材料的种类及厚度。初步假定混凝土灌筑完毕时的温度，求在的养护期间的平均温度，参考混凝土温度龄期对混凝土强度的影响曲线，查出混凝土达到临界强度所需的时间T，由此可反求得总热阻：（式11）根据求得之总热阻，可以选择保温材料的种类和厚度。二是验算选定的保温材料和混凝土入模温度，计算出混凝土冷却至0℃的延续时间和混凝土养护的平均温度，借助于混凝土温度龄期对混凝土强度的影响曲线来检验混凝土强度是否达到临界强度。同时也可以利用下列经验公式估算：（式12）式中：——混凝土养护x天后的相对强度；——混凝土养护期间的平均温度（℃）；——混凝土冷却的时间（d）；A、B——系数，见表5。表5A、B系数表项次水泥品种AB1普通硅酸盐水泥泥12.650.482矿渣硅酸盐水泥泥6.00.852.2现场计算现场承台和墩身冬期施工方案：在气温不低于-10℃时，采用蓄热法养护；低于-10℃时，采用暖棚法养护，混凝土浇注时，混凝土的入模温度不低于10℃，模板外侧贴泡沫板，泡沫板的外侧用篷布悬挂覆盖，浇注完成后，顶面采用一层塑料布和一层棉被覆盖保温。拌合站采取的保温措施是所有的料仓全部用密封，用篷布做的门帘；拌合站、水罐和外加剂盖得简易板房，房内生煤炉，拌合用水进行了加热，温度控制在40—60℃，混凝土出机温度实测在15—20℃之间，按假定情况计算的各种温度如下：混凝土经运输和灌筑成型后的温度假定混凝土出机温度15℃，室外气温-5℃，运输时间1小时，倒运次数3次，模板不加热，混凝土经运输至成型后的温度按以下公式计算：其中T2为混凝土经运输至成型后的温度；T1为混凝土出机温度；Ta为外界气温；α为每小时温度损失系数，用搅拌运输车式，取0.25；℃模板、钢筋不进行预热，与每1m3混凝土相接触的钢模板和钢筋共重约360Kg，混凝土经钢模板和钢筋吸热后的温度T3：℃2.2.2混凝土冷却时间计算：其中对于桥墩混凝土由浇筑到冷却的平均温度Tm：℃保温层的热阻系数R：(a为保温层厚度，取0.03m，λ为保温的导热系数，采用聚氯乙烯泡沫板，为0.06)cc为混凝土的热容量，取2510kJ/m3·K；mce每立方米米混凝土的的水泥用量量，根据配配合比取2200Kgg；Qce为1Kgg水泥在冷冷却期间的的水化热，P.O442.5水泥取270kkJ/kgg；根据混凝土强度度曲线，水水泥采用P.O442.5水泥，蓄蓄热养护冷冷却至0℃时抗压强强度为设计计强度的60%以上，满满足规范要要求（7天强度即即达到规范范规定的最最小抗冻强强度——设计强度度的40%）。3、冬期施工控制制措施3.1冬期期施工组织织管理为保证冬期施工工的施工质质量，项目目部成立以以项目总工工程师为首首的冬期施施工领导小小组，工程程管理部、工工地实验室室、拌和站站成立温度度监控小组组，各个管管理部门和和各作业队队共同参与与组织机构构。为保证人员员设备满足足施工需要要，施工人人员按正常常施工的120%配备，并并确保工人人出勤率；；设备按正正常施工的的数量配备备，加强保保养保证设设备的完好好率；工区区成立冬期期温度监控控小组，确确保各项试试验检验及及时准确，并并指派专人人进行天气气预报的收收集，按时时观测室外外气温，作作为施工的的参考。3.2施工工准备期控控制措施施工准备期应对对钢材、水水泥、砂石石料、水及及外加剂进进行妥善保保管，按区区域整齐排排放，确保保施工所用用材料备料料充足、质质量合格、保保温措施到到位。在气气温过低时时，对钢筋筋、砂石料料进行围挡挡覆盖保温温，对水泥泥罐、外加加剂罐进行行包裹保温温，防止水水池送水管管输受冻，保保证用水正正常。施工准备期还做做好以下几几个方面工工作：1.热工计算算；2.保温材料料的准备（包包括保温材材料的选择择和保温材材料数量及及计划）；；3.施工燃料料准备；4.热源设备备的准备；；5.测试仪器器仪表准备备；6.职工劳动动保护用品品的准备。3.3拌和和用水加热热及温度控控制措施根据项目的施工工条件，原原材料加热热优先采用用加热水温温的方法。如如只加热拌拌制用水尚尚无法满足足拌合物出出机温度时时，则应加热骨骨料（先砂后石子）。根据初初步的热工工计算以及及山东滕州州的气候特特点，七工工区所处区区段只采取取加热水温温的方式可可解决冬期期施工混凝凝土拌制、运运输、入仓仓、养护期期间的温度度要求。由于冬期施工工工效降低，按按照目前现现场墩台身身及灌注桩桩混凝土的的浇筑速度度，每小时时浇筑强度度均在200m3/h以内，拌拌和站配备备1台2t/h燃煤热水水锅炉和5立方的储储水箱，锅锅炉热水进进入后，搅搅拌均匀，水水箱内带自自动报警装装置的水温温监控设备备，对水温温进行实时时监控。每次开盘前，测测定现场大大气温度、原原材料温度度，并进行行热工计算算，采用EXCEEL电子表格格编制程序序，加快了了计算速度度，从而确确定水的加加热温度。并并通过试拌拌进行修正正混凝土拌拌合物的出出机温度控控制在15～20℃之间。3.4砂石石骨料防冻冻结及升温温措施所有的料仓进行行了全封闭闭，防止“穿堂风”，为防止止砂石骨料料冻结，在在料仓中间间的隔墙上上安装了煤煤炉烟筒通通道，利用用三芯煤炉炉供热，每每100m2设置1个，在施施工期间检检查，砂石石骨料的温温度在0～5℃之间，没没有发生冻冻结现象。3.5混凝凝土搅拌站站及运输车保温温措施搅拌站主机采取取全封闭措措施，整个个混凝土搅搅拌站用彩彩钢板围护护，内部供供应暖气。搅拌站配料机加盖顶棚，防止雨雪进入，在料斗底部的基坑内生煤炉作为加温措施，防止料斗内剩余砂石骨料冻结。混凝土垂直运输宜采用吊车吊吊罐上料和汽车泵两种入仓方式，汽车泵和吊罐都进行了保温。混凝土运输采用密封式混凝土搅拌车，搅拌车料斗采用专用保温设施包裹。3.6混凝土土的拌制运运输过程控控制措施混凝土采用热水水搅拌，但但水温不得得超过60℃。投料前前，应先用用热水冲洗洗搅拌机，搅搅拌时应先先投入骨料料和已加热热的水，搅搅拌均匀后后再投入水水泥和外加加剂，以防防止发生假假凝现象，搅搅拌时间应应较常温时时延长50%（3～3.5mmin）。拌制制的混凝土土出现坍落落度减小或或发生速凝凝现象时，应应重新调整整拌合料的的加热温度度，保证混混凝土出机机温度不宜宜低于10℃。在搅拌拌混凝土前前和停止混混凝土搅拌拌后，用热热水及时冲冲洗搅拌机机，保证拌拌合机温度度始终处于于适宜的工工作状态。混凝土的运输路路线应提前前考察，统统筹安排，保保证运输道道路畅通。混混凝土的运运输时间应应尽可能短短，并尽量量减少中间间倒运环节节。混凝土土搅拌运输输车外侧要要包裹保温温材料进行行保温，混混凝土罐车车出口在运运输过程中中要遮挡，尽尽量减少温温度损失。混混凝土入模模前，应测测定混凝土土的温度、坍坍落度、含含气量及泌泌水率等性性能，符合合设计或配配合比要求求时方可浇浇筑，并做做好相关的的检查记录录，保证混混凝土的入入模温度不不低于5℃。3.7承台台混凝土浇浇筑保温措措施承台混凝土浇筑筑施工应尽尽量避开雨雨雪天气，并并尽可能安安排在每天天的10：00～17：00之间进行行。承台模模板安装完完成后，安安排专人清清除模板、钢钢筋上的冰冰雪和污垢垢，模板四四周用篷布布进行包裹裹。承台模模板主要采采用750××15000mm宽幅幅组合钢模模板，所有有模板板肋肋之间粘贴贴5cm厚的的聚苯乙烯烯泡沫保温温板，施工工过程中注注意保持保保温板的干干燥。混凝凝土浇筑前前对仓面进进行清理，避避免积雪，灌灌注安排在在白天进行行。混凝土土浇筑完成成后，采用用彩条布对对基坑进行行覆盖，如如气温较低低，可在基基坑内采用用煤炉加温温。模板拆拆除时应注注意对上部部彩条布进进行保护，避避免冷风灌灌入。混凝凝土等强超超过临界受受冻强度后后，可选择择无风时段段拆除模板板。模板拆拆除后，四四周及时用用土回填，顶顶面包裹塑塑料布并覆覆盖草袋或或土工布等等材料进行行养护，养养护期间不不得拆除顶顶部覆盖的的彩条布。3.8墩台身身混凝土浇浇筑保温措措施墩身混凝土浇筑筑施工也应应尽量避开开雨雪天气气，并尽可可能安排在在每天的10：00～17：00之间进行行。墩身所所有模板板板肋之间粘粘贴5cmm厚的聚苯苯乙烯泡沫沫保温板，模板四周用篷布包裹，篷布和模板之间采用电吹热风或者锅炉蒸汽保温。蒸汽养生使用0.5t无压力锅炉，模板与篷布之间大约每间隔50cm设一供热管道，管道采用直径大约5cm的薄壁钢管，钢管沿环线扎三个喷气孔喷蒸汽，孔间距大约50cm。混凝土到工地前尽早安排蒸汽或热风加热，并向模板浇灌热水，保证模板温度满足规范要求；同时混凝土的入模温度不得低于5℃，现场准备温度计随时对混凝土温度进行量测。浇筑时，应加快振捣速度，保证混凝土的均匀性和密实性。混凝土等强超过临界受冻强度后，选择无风时段拆除模型和加温设备，内侧包裹塑料布保湿，外侧包裹棉被保温，最后在顶面包裹棚布隔风进行等强养生。4混凝土温度监测测冬季混凝土施工工必须严格格控制施工工环境温度度和混凝土土的温度变变化，对施施工全过程程进行有效效监控，及及时采取预预防措施，确确保工程施施工质量。4.1施工环环境温度监监测冬季施工对环境境温度的掌掌握十分重重要，项目目试验室在在工地现场场安排专人人对每日6、12、18、24时的气温温进行实时时监测记录录，准确计计算出日平平均气温。若若施工现场场日平均气气温连续3天稳定低低于5℃时，试验验室根据量量测数据及及时通知各各部门按冬冬季施工要要求进行施施工；冬季季施工期间间安排专人人对气温、混混凝土原材材料、混凝凝土机口及及入仓温度度、钢筋模模板温度和和暖棚温度度进行测量量，为施工工生产安排排提供依据据。测量大大气温度时时，可使用用普通温度度计，也可可使用最高高最低温度度计。4.2混凝凝土温度监监测承台、墩身等混混凝土结构构温度监测测应设测温温孔或者预预埋测温元元件，有专专人对内部部温度进行行测量与记记录分析，发发现问题及及时采取预预防措施。4.2.1测温设备备混凝土测温设备备主要有红红外线电子子测温仪和和玻璃液体体温度计，其其中红外线线电子测温温仪主要用用于测量表表面的温度度，玻璃液液体温度计计用来测量量大气温度度和混凝土土内部温度度。4.2.2温度度监测预埋埋孔混凝土承台共布布设3个测温点点，承台上上布置1个，距承承台边角分分别为155cm，预预埋φ40mmmPVC管，埋置置深度155cm。加加台上布置置1个，距加加台边角分分别为155cm，预预埋φ40mmmPVC管管，埋置深深度15ccm。另在在承台中心心设一测点点，监控承承台混凝土土内部温度度，预埋φ40mmmPVC管，预埋埋管底部距距离承台底底面20ccm。混凝土墩柱的顶顶部和底部部各设置一一个测温孔孔，预埋直直径30mmmPVC管，埋置置深度1mm。4.2.3混凝土温温度测量测温人员工作前前应检查所所需用工具具是否齐全全，夜间测测温还应带带好手电筒筒，测温时时，按测温温孔编号顺顺序进行。温温度计插入入测温孔后后，堵塞住住孔口，留留置在孔内内3～5min，然后迅迅速从孔中中取出，使使温度计与与视线成水水平，仔细细读数，并并记入测温温记录表，同同时将测温温孔用保温温材料按原原样覆