浅析冬期混凝土施工方法及应用

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【摘 要】本文重点论述了暖棚法、蒸汽法、电热法这三种冬季施工中常用的混凝土施工方法，并且对各种施工方法又详细的分解，根据工程类别来选择适当的冬期施工方法。

【关键词】混凝土；冬期；暖棚法；蒸汽法

1 绪论

我国的北方城市，地处北回归线以北，属亚寒带地区，每年冬期长度约5个月，平均日气温在一18℃左右，最低气温在一30℃左右。如不进行冬期施工则每年的建设周期仅为7个月，远不能满足建设项目工期的需要。因此冬期施工作为一项加快施工速度，缩短施工周期的方法具有很大的意义。

冬期施工的方法一般根据施工工期的要求、混凝土结构特点、施工气温、现场施工条件及经济效果等五个方面确定，施工方法选择可以是蒸汽法、暖棚法、电极法。在同一个工程中，可以是几种方法联合使用。本文首先分析了冬季气候对混凝土施工的影响，接着着重介绍了几种冬季施工的方法。

2 冻结对混凝土结构的危害

2.1 物理方面的危害

2.1.1 水结冰后，体积要膨胀。气温降到一2℃时，混凝土中水结冰变成固体。此部分水的密度由1降到0.917，其体积膨胀8%左右，当解冻后，其残留变形不能恢复原状，此时混凝土的孔隙率也增大，据测定，孔隙率提高15%一16%，而抗压强度则降低10%。

2.1.2 混凝土水化时水泥颗粒外是一层水泥浆，它增强了水泥颗粒的粘着力，该水泥砂浆和砂石结合成坚实的混凝土结构。而冬期施工受冻后，水分不能使水泥水化，从而造成混凝土结构的松散，降低了其结构强度。

2.1.3 混凝土结构强度。混凝土结构的冻结是由构件外表向内部逐层进行。当外层冻结后，拌合在混凝土中的一部分水要冻结，混凝土体积要发生变化，而此时混凝土结构强度较低时，加之组成材料的线膨胀系数不同，从而导致混凝土内部裂缝。

2.2 化学方面的危害

2.2.1 当水结冰时，水分子聚集成团，此时水泥不能充分水化。

2.2.2 水泥矿物成分的水化与养护温度有密切的关系，当养生温度在一50℃以下时，-水化作用就非常小了，一由此可见，冻结是影响水泥水化的主要因素。

3 冬期施工方法研究

3.1 蒸汽加热法

3.1.1 工艺特点

混凝土工程的蒸汽加热分为两种情况，一种是以蒸汽与混凝土直接接触，利用蒸汽的温热作用来养护混凝土。另一种是将蒸汽作为热载体，通过某种形式的散热器，将热量传导给混凝土使混凝土升温。前者有蒸汽室和蒸汽法以及内部通汽法。而毛管法和热模法则属于后者。

3.1.2 作用机理

利用蒸汽的湿热作用来养护混凝土时，由于蒸汽温度高于混凝土温度，蒸汽压高于混凝土内气压，所以蒸汽就要在混凝土表面发生凝结，依据靠凝结放热来将蒸汽传导给混凝土。

3.1.3 内部通汽法

内部通汽法是在混凝土构件内留设一个通汽孔道，养护蒸汽通过孔道而加热混凝土，它是蒸汽养护中最节省能源的一种方法。其主要技术要求如下：

（1）由于养护蒸汽在混凝土结构内部流向四周，因而，要严格控制其加热温度，一般不宜超过60℃为宜，气管布置在结构受力较小的位置(如柱的中部、基础四周)。一般不应超过80℃。其控制手段为调整入口处进气量，或安装成减温减压器。

（2）使用蒸汽养护法施工的混凝土结构，为了促进其早强，以及提高强度和缩短养生时间，可掺加少量硫酸钠等早强剂。

（3）由于加热在内部进行，在升温和等温阶段，一般每小时应测温一次

（4）内部通汽管路，在许可条件下，可拔除，其方法是:混凝土浇筑后，每20分钟转动一次管子，以减少管子与混凝土的粘结力和摩擦力，为转动方便，当管径小25时，管长小于sm;当管径中50时，管长应小于10m。管子拔除时间，一般在混凝土浇筑完2h左右，相当于混凝土初凝时间，拔除工具一般使用手动葫芦。

（5）应严格控制构件外表面冻结，在气温低于一10℃时，应加临时围护结构保温，可用作图法判断是否发生局部冻结。

3.2 暖棚法

3.2.1 工艺特点

在建筑物或构件周围搭起大棚，通过人工加热使棚内空气保持正温，混凝土的浇筑与养护均在棚内进行，本法的优点是:施工操作与常温无异，劳动条件较好，工作效率较高，同时混凝土质量有可靠保证，不发生冻害。

3.2.2 暖棚构造的形成

（1）移动式暖棚，其本体结构是钢骨架，是工具式保温材料，可拆除周转使用。

（2）拼装式暖棚，这种暖棚采用三种基本固定条件(柱、柱骨、保温板)可根据养护结构组合成各种形状，也可临时砌筑一部分墙体组合成一个暖棚。

（3）绑轧式暖棚，此种暖棚一般先使用木脚手或钢脚手进行绑扎，然后在结构加保温材料(如草垫子、棉帘布等)，最后在暖棚内装暖气管通气保温，暖棚上部作为施工工作平台。采用此种暖棚时，应注意结构的四周必须是一个封闭整体，以防止局部漏气而冻坏结构。

（4）斜撑式地坑暖棚，此种暖棚属于斜撑式架空结构，柱距6m上面有一个盖，盖上有保温材料，内部有足够的工作面进行多工种多工序的交叉作业，骨架基本材料是木或钢，为了减轻屋面的荷重，屋面采用轻质结构。暖棚内取暖措施采用热风机最佳，以减少临时管路金属用量，并降低成本。

（5）塑料薄膜暖棚，此种暖棚使用在冬期温度一50℃以上的时候，以塑料薄膜为屋面结构，造价低，最大优点是白天可以充分吸收阳光，从而节省能源。

3.2.3 暖棚法施工的技术安全要求

（1）暖棚出入口应设专人管理，以防封闭不严造成棚内温度下降或混凝土局部受冻，且暖棚应尽可能减少出入口。

（2）暖棚热源的表面温度应予以控制，以防火灾事故，热源应布置在最低处。

（3）保温材料应选用阻质阻燃材料。

（4）暖棚的骨架宜采用难燃的周转使用材料，以利周转使用。

（5）暖棚屋面结构应有足够的排水坡度，且防止漏水。

（6）暖棚内尽可能不存储易燃材料，明火作业应有严格的防火措施，暖棚内必须有足够的消防设备。

3.3 电热法

3.3.1 电热法常用的施工方法

（1）极板式电极法

该法使用在薄壁结构中，如楼板、薄墙等。此法电极材料耗用量大，不经济，加之易于短路，工程中使用较少。

（2）弦形电极法

该法电极在结构中沿长向布置，此法电极固定困难且易于短路，工程中采用较少。

（3）棒型电极法

该法的电极以短棍形状布置在混凝土结构中。此法热效率较高，适应性较强，可使用在基础工程和含筋量较小的框架结构当中，当在侧模板上固定电极时，只能使用木模板，不得使用钢模板。

（4）直接式电热法

这种方法使用圆钢直接埋入混凝土结构中，以长钢筋通电流而生热，此法常用于地面结构中，可同时保温地面和地基。

4 冬季施工方法的适用范围

4.1 蒸汽法:适用于框架柱、梁、基础、预制梁、基础、小型构件。

4.2 暖棚法:适用于系统复杂，层次较多的建筑结构、•室外计算温度在一20℃以下建筑结构结构尺寸复杂或表面系数大于8建筑结构、施工工期紧迫的项目、地下结构工程(暖棚除保证工程施工外还可保温地基)、采取其他施工措施满足不了施工工期和工程质量的工程项目。

4.3 电极法:适用于工期要求较紧的建筑工程(如高层建筑的大模板现浇结构、工程急需投产的建筑工程等)，以及局部零星的工程。

5 结论

冬期施工不仅能够创造经济效益。还能够给施工企业带来产值，也给建设单位带来综合经济，是一向值得推广的技术。

本文仅仅对冬季施工的方法做出了一些研究，没能够深入分析各方法的优缺点以及成本控制方案等等，希望广大同行继续在这一领域做出研究。

参考文献

[1]混凝土冬期施工工艺学，全国混凝土冬期施工学术研讨会议论文选集[C].12一15.

[2]高捷.浅谈混凝土工程冬期施工质量保证[J].石油化工安全技术.，2004，(03):6一9.