寒冷条件下混凝土结构施工的技术关键
关键词：冬季施工,混凝土,电热毯养护,工频涡流养护
1 引言
萨哈林州位于俄罗斯的最东方，属于大陆性气候，气候寒冷，夏季短暂，冬季长达六个月，冬天的平均气温都在-19°C 至-24°C 之间，北方地区气温最低可到-40°C。笔者曾常年在俄罗斯萨哈林州工作，先后参与实施了南萨哈林斯克太平洋酒店项目、办公楼项目及现浇混凝土立体停车楼项目等多项工程，根据多年冬季施工经验，总结了在寒冷条件下混凝土结构施工的技术关键。
2 结构工程寒冷条件下施工原理及注意事项
(1)结构工程冬季施工的原理
混凝土是由水泥、集料、水和外加剂等物质组成的混合物。混凝土硬化的过程主要是水泥的水化反应，温度越高水化速率越高。冬季施工时，受冻后的混凝土若正温中融解并重新结硬时，强度可继续增长;若混凝土在常温下浇注7-10天后再受冻，混凝土解冻后强度增长的最终值几乎不受影响;混凝土越早受冻，对其强度增长越不利。由此可见，冬季结构施工的关键在于浇注初期水化反应能否顺利进行。
(2)结构工程寒冷条件下施工时应注意的问题
从结构工程冬季施工的原理可知，冬季浇注混凝土时，温度对于混凝土强度的增长起着至关重要的作用，混凝土搅拌时，出料温度不能低于10 ，且搅拌时间应较常温施工增加50%左右。运输时间应尽可能的缩短，运输途中应有保温措施。浇筑后的混凝土要求在72小时内养生温度应保持在10 以上，接下来7天尽可能保持在5 以上。
3 结构工程寒冷条件下施工技术方法
冬季混凝土施工的方法大致分为两个环节：一是在混凝土拌制运输过程中采取一定的温控措施，使混凝土在拌合楼出机口的温度满足一定的要求;另一环节为混凝土浇注及养护期间的温控措施。这两个环节的温控主要以加热和保温蓄热为主[1]。
3.1 寒冷条件下施工对原料的处理方法
混凝土在冬季施工问题的实质，在于使新浇筑的混凝土的强度在受冻前就能大于某临界强度或者在处于负温时就能保证水泥水化继续进行的液相存在，为达到此目的对原料可采取的工艺措施有冷法和热法两种。
冷法施工主要是采用物理方法---增加水泥的磨细程度，制成快硬水泥。通过试验证明：400号普通水泥，水灰比0.5，水泥用量250 ，制成的混凝土，成型后立即在 下养护28天，强度仅为正常养护28天的5%，磨细后可达正常养护28天强度的19%;成型后现在 下养护40小时，再在 下养护28天，未磨的强度达到正常养护28天的60%，重磨的达到正常养护28天强度的72%[2]。
为保证冬季混凝土的拌制温度，原材料加热应优先采用水加热的方法，当热水不能满足要求时，再对骨料进行加热。当水、骨料达到规定温度仍不能满足热工计算要求时，可提高水温到100 ，但水泥不得与80 以上的水直接接触。
3.2 混凝土的运输
采用混凝土罐车运输。应根据施工量、施工进度、运距、灌注时间、道路运输等因素，合理配备运输车的数量，确保混凝土连续浇灌。同时应注意在运输过程中的温度损失不宜超过5~6℃。
3.3 混凝土的浇筑
混凝土浇筑前，应清理模板和钢筋上的冰雪和污垢，宜采用木模板施工，有条件时，浇筑前可用热空气喷模板和钢筋，混凝土振捣成型后立即覆盖，必须保证在开始养护前的温度满足要求。分层浇筑大体积混凝土结构时，已浇筑的混凝土在未被一层混凝土覆盖上前不应低于2℃。
4 结构工程寒冷条件下的养护技术
我国冬季混凝土养护根据自然条件、热源条件和使用原料的不同大体上可以分为两大类：养护期间不加热的方法和养护期间加热的方法。
外界温度不是很低时，可以在搅拌混凝土的过程中提高混凝土拌合物的温度，使其在入模后有一定的温度，加上模板外的保温材料，则不需在养护期额外加热，即可使混凝土在短期内获得必要的允许受冻临界强度。这就是养护期间不加热的方法。
当处于严寒地区时，混凝土浇筑后必须利用外部热源对新浇筑的混凝土进行加热养护。加热的方法又可分为间接加热法和直接加热法。直接加热法是利用加热器直接加热混凝土进行养护。间接加热法是采用暖棚或蒸汽加热空气来养护混凝土。本文将重点介绍加热养护中的工频涡流养护混凝土工艺、电热毯养护工艺。
4.1 电热毯法
电热毯法适用于混凝土水平构件的上表面或竖向构件外侧的保温养护。该方法需要的材料有：电焊机、 电缆线、 导线若干长度，电热毯若干块、玻璃丝布、22号火烧丝、小白线、草帘等。
电热毯法施工工艺：电热毯用22号火烧丝和幅面为0.9米的加层玻璃布制成，然后在木模板上钉两排钉子将 米的双层玻璃布的底层套在钉子上，再用0.8mm的火烧丝在两排钉子间缠绕10道，上面盖上双层玻璃布的顶层。一般出于安全考虑，施加电压为36V以下。电焊机二次出线采用 环形敷设。各电热毯BVR软线与干线采用并联相接，接头处缠绕绝缘胶布。操作中要注意安全，且需要定时测温度，超过40度时要拉闸断电，温度降至20度时继续加热[4]。
4.2 工频涡流养护混凝土工艺
工频涡流养护混凝土工艺是根据金属导热性能良好，采用电磁感应原理，利用钢模板及必要的电热管使电能转化为热能来加热养护混凝土。此方法适用于北方寒冷地区，最低可适用于 ，操作简便，温度可控，可随时根据室外温度进行调节，且成本比较低[5]。
工频涡流养护工艺：选用5台BX1—500型电焊机, 每三根柱子串联为一组, 每两组并联, 由一台电焊机供电,每台电焊机总输出电流I≈146A, 不足电焊机容量的1/3。每根柱子模板外绕BLX—36导线40匝或双股BLX—16导线40匝。电焊机设置原则及设置位置: 电焊机尽量沿建筑物周围设置, 每台电焊机旁设专用的漏电开关箱。
5 结语
混凝土冬季施工的关键就是前期的保温工作，要提前做好准备。从原材料入手，对混凝土的拌合、运输、浇筑、养护，直到拆模进行全过程控制，保证混凝土冬季施工的品质。如果不提前准备和防范，会影响工程质量、进度，措施不当会给工程质量带来隐患，因此，在工程即将进入冬期前作好防范，在施工期间作好控制是必要的，是保证工程质量必须的措施。
参考文献
[1] 金连才. 西藏高寒地区冬季混凝土施工新技术与方案选择—冬季混凝土施工中太阳能预热系统研究[D]. 同济大学硕士学位论文,2003.
[2] 王异. 国外混凝土冬季施工概况[J]. 水泥—混凝土,1979,25(5):53一46.
[3] 李正士. 青藏高原多年冻土区耐久混凝土施工技术[J]. 施工技术,2006,35(4):26一28.
[4] 夏宗军. 自制电热毯及工频涡流法在动气混凝土养护中的应用[J]. 建筑工人,12007,8:4一5.
[5] 李建华. 工频涡流养护混凝土工艺[J]. 哈尔滨商业大学学报,2007,23(4):509一512.
