天津港预制构件水工混凝土冬季施工保温措施

游汉宇

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

天津港地区属于东亚大陆性季风气候，冬季寒冷且持续时间有156～167 d。冬季平均气温-3～-5℃。根据规范规定，日平均气温连续5 d稳定低于5℃时，应采取冷天施工措施。天津港地区码头多为高桩码头，其所需的桩、梁、板、廊道、靠件等多为预制构件。当养护期超过28 d，且强度达到设计强度值时，预制构件即可运输至码头进行安装。在跨年度的工程中，预制场会接到次年年初的构件安装计划，所需要安装的构件在当年冬季必须预制并养护，以确保构件满足安装要求。本文分两方面阐述混凝土冷天施工保温措施：一是混凝土搅拌的加温措施；一是混凝土浇筑完毕后的苫盖保温措施。

1 混凝土搅拌的加温措施

1.1 冷天施工与一般天气施工配合比比较

以天津某工程海事业务基地预制预应力混凝土板为例，其一般天气及冷天的施工配合比见表1。一般天气的混凝土要求为：高性能混凝土C45F350，坍落度80～120 mm，委托时间2012-05-16，3 d抗压强度32.9 MPa。冷天的混凝土要求为：高性能混凝土C45F350，坍落度80～100 mm，委托时间2011-10-18，3 d抗压强度36.5 MPa。

采取如下措施可增强冷天施工混凝土强度，特别是早期强度：1）添加防冻剂可有效保证混凝土在冷天施工时不结冰；2）适当增加水泥用量可以提高早期强度，最好选用早强型水泥；3）适当减少坍落度，可保证混凝土用水量受控，避免冷天混凝土早期强度增长缓慢。

1.2 冷天施工中混凝土原材料选用的注意事项

1）冷天施工应优先选用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，使用其他品种水泥时，强度等级不应低于42.5，并应注意其中掺合料对混凝土抗冻、抗渗等性能的影响。冷天施工不得使用高铝水泥。

2）骨料不得含有冰、雪等冻结物和易冻裂的矿物质。

3）冷天施工应使用无氯盐类及低碱含量的防冻剂或低温早强剂，对有抗冻要求的混凝土应掺入引气剂，且不得采用蒸养法养护。

表1 一般天气及冷天的施工配合比

1.3 冷天施工中混凝土搅拌用水的温度控制

1.3.1 混凝土添加水的组成分析

在混凝土配合比设计中，水的用量是在所有其他材料都是干料，和固体时的理论用量。在实际施工中必须刨除其他材料的含水量和溶液用水量。实际施工中的材料含水量或用水量主要包括：1）粗、细骨料的含水；2）外加剂溶液的用水量；3）拌制硅粉悬浮液或者矿粉悬浮液的用水。在冬季施工中去除或尽量减少其他材料的用水，而添加经过加温的拌合水，有利于提高混凝土的出机温度。

1.3.2 冷天施工中骨料与气温的关系

胶凝材料和外加剂使用周期短，且不露天存放，温度可维持常温水平。而砂、碎石等骨料使用周期很长，且露天放置，其温度随气温下降而下降，根据实际测定，其温度变化曲线如图1所示。

图1 骨料温度随大气温度变化图

1.3.3 冷天施工中拌合用水温度与出机温度关系

冷天施工拌合用水需加热至75℃～85℃，过高会造成水汽化，导致热量损失，水温无法继续升高。加热水通过管道进入拌合设备后，温度降至50℃以下。拌合用水温度越高，则混凝土出机温度越高（温度过高将造成水泥假凝），水温对混凝土出机温度影响见图2。

图2 混凝土出机温度随拌合水温变化曲线

1.4 混凝土浇筑时及浇筑后，其强度增长与气温的关系分析

1.4.1 入模温度与出机温度关系

预制场构件预制场地与拌合站距离不超过500 m，入模温度与出机温度视为一致。如果运输距离较长，应采取措施保证混凝土温度及流动性。

1.4.2 浇注时混凝土的温度变化

单次混凝土浇注流程需历时2～2.5 h。规范规定，冬季施工时混凝土的入模温度不小于10℃。通常混凝土实际生产过程中入模温度在12～15℃之间。经历2～2.5 h以后，混凝土表面温度已降低至室温，通常为1～3℃。混凝土水化热高峰期为混凝土浇注后的24～48 h期间，浇注完成后应当及时采取保温养护措施，能够保障混凝土水化热蓄热引起的温度回升。

2 混凝土成型后苫盖保温措施

2.1 加热法和蓄热法的对比

加热法是采取在模板上粘贴加热带，通过接通电流加热模板，达到从外对混凝土加温的效果，以提高混凝土的养护温度。蓄热法是通过在混凝土构件上苫盖保温保湿的苫盖物，维持混凝土自身水化热的累积热量，以保证混凝土的养护温度。加热法具有明显的温度提升效果，且能够适应较低的气温，但是成本投入较大，而且有火灾安全隐患，在特殊的地区（如石化区等）不能使用。而蓄热法蓄热效果温和，利用混凝土自身水化热量，节能环保，故在大部分情况下都可以使用。

2.2 蓄热法使用苫盖物的选择

蓝银布/塑料膜：蓝银布是塑料材质，具有隔光和保水的特性。在混凝土构件表面覆盖一层蓝银布，能够有效防止阳光直射造成的混凝土表面失水开裂，防止雨雪天气对混凝土表面破坏，并保持混凝土处于湿润的养护环境；

无纺布/土工布/麻袋片：在混凝土表面覆盖一定厚度的无纺布具有保温性能。如果在无纺布上洒水，能够保持混凝土养护条件湿润；

草帘子：草帘子是将干草编织成厚草帘，并在外面套一层纤维袋。覆盖草帘子可有效保持混凝土构件自身水化温度，是冷天施工中蓄热法苫盖物的主要保温材料。

蓄热法苫盖物可选用蓝银布+无纺布+草帘子的配置，草帘子的层数根据气温降低而增加。

2.3 苫盖对混凝土构件的影响

苫盖时间必须得到保证，且水化热产生期间，苫盖物不得被掀开，避免水化热损失。苫盖时期需使构件达到设计强度后方能结束，过程中不得无故去除苫盖物。当气温处于-10～5℃之间时，以苫盖蓝银布（1层）+无纺布（1层）+草帘子（2层）为例，对采取苫盖蓄热的混凝土构件测温，其养护温度随时间变化如图3所示。冷天苫盖保温情况下混凝土强度增长与普通天气混凝土强度增长对比如表3。通过蓝银布+无纺布+草帘子的蓄热苫盖，可有效保证冷天施工混凝土的养护温度及强度增长。

图3 混凝土表面温度随时间变化曲线

表3 蓄热苫盖后冷天施工混凝土强度增长与普通天气混凝土强度增长对比MPa

3 结语

根据以上分析，在冷天施工中，采取一些措施，可有效保证混凝土强度提升。实践证明：设计冷天施工配合比，增加水泥用量及使用防冻剂来保证混凝土强度；通过热水搅拌来提升混凝土出机温度和入模温度；通过苫盖草帘子，利用混凝土自身水化热来保持养护温度。采取诸多经济合理的措施，使得混凝土在冷天施工时能够保持与普通天气施工一样的强度增长，达到利用天津港地区较长的低温时期施工，并保证预制构件满足设计安装需要的目的。

[1]徐文财.高寒地区未龄水工混凝土冬季保温措施[J].水运工程，2008（5）：99-100.

[2]李晓明.养护龄期对混凝土抗冻性能的影响[J].中国港湾建设，2007（2）：30-33.

[3]JTS 202—2011，水运工程混凝土施工规范[S].

[4]JTS 257—2008，水运工程质量检验标准[S].