冬季混凝土施工工艺的选择思路分析

赵 路

(山西潞安(矿业)集团有限责任公司，山西长治 046204)

1 冬季混凝土工程施工的原理

混凝土拌合物在浇灌后慢慢就会硬化起来，而再往后就会达到极限强度，这主要就是由于水泥水化的结果。水泥水化的速度与材料的配合比有关之外，还与混凝土本身有一定的关联，主要是与温度变化有关。当温度有较大的上升时，水化的速度以及它的力量也就会随之越来越快，一旦温度降低的时候，或在混凝土中的水开始出现冻结，逐渐就从液体状态逐步转换成了固体状态。而此时，用来进行水泥水化这一工作的水越来越少。所以，水化缓慢就会造成对应的强度呈现缓慢的增长态势。如果温度持续下降，混凝土里的水就会直接变成冰，从液体到固体阶段，完全改变了水泥状况，水化停滞，其强度也就随之停止增长。

2 冬季混凝土施工的具体工艺方法及其比较

2.1 使用硫铝酸盐早强混凝土

1)工艺的主要特点。

硫铝酸盐水泥在最早是由铝土矿和石灰石二水石膏为原料搅拌而成，主要是采用煅烧无水硫铝酸钙和熟料p型硅酸二钙，同时还要放入一定量的石膏。该类工艺有以下几大特点:有较快的水化速度、较高的早期强度、较好的低温性能。如果环境不太干燥，就会出现早期的液相碱度相对较低，钢筋出现轻微的锈蚀的情况，同时耐热性能也相对偏差。硫铝酸盐水泥搅拌混凝土早期强度，3 d的抗压强度在常温常压下可以达到25 MPa。而处于零下温度、并且混杂水加热的情况下，使混凝土呈现一定的入模温度，待铸造覆盖保温后，可以在合适时间，对其进行适当的加热，以便使浇筑早期养护，可以获得更高的强度，而不需要消耗过多的时间成本。

2)适用范围。

在室温下展开工程建设可以用来应对紧急、堵漏等工程。在冬季施工可以应用于温度5℃ ～－15℃的环境当中，往往会用在混凝土或钢筋混凝土工程上。因为钙矾石在温度较高时会慢慢地转化成单硫型硫铝酸钙，硫铝酸盐水泥的部分不可以超过100℃和保护要求的部分。抗冻融要求较高的工程，在此之前应展开必要的系统测试，尽量不要用在大体积混凝土的冬季施工项目当中。

2.2 蓄热法

1)工艺特点。

方式是:原材料(水、沙子、石头)加热，使混合后的混凝土，运输，拌和水，还有相当大的热储备，因此，水泥水化热的速度要适宜，同时要做好混凝土的保温工作，从而来保证温度在0℃以下，可以使新浇筑混凝土前仍然有一定的抗冻能力。这个过程很简单，造价并不多，但必须注意内部保温，避免凸角接触表面，并延长养护时间。

再生方法具有简单、经济、节能，在低温下硬化混凝土，其极限强度损失少，耐用性能高，可以获得更好的产品质量。但使用再生方法建设强度增加较慢，所以容易使用高强度硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。同时，保温材料不仅导热系数小，而且便宜耐用。绝缘层应特别注意防潮，防止泄漏。铺设后的边缘部分组件和凸角加强保温、新浇筑和硬化混凝土进行联合，从而使热传导损失现象有所减少，必要时我们还可以采用局部加热的方法。

2)主要的使用范围。

－10℃结构相对较大并且比较厚的工程当中，当空气温度以及结构的表面系数比较合适的时候，建议选择蓄热法展开相应的施工。

2.3 抗冻外加剂法

在冬季施工期间所使用的混凝土外加剂的作用一般可以划分如下两个方面:

1)提高早期强度。

与防冻液混合后，应用于施工环境温度较大的环境下，并能够提高混凝土的早期强度。使用防冻剂早期强度和水减少组件，尽可能早地改善混凝土的早期强度，当混凝土的强度在临界强度以上或者是刚好达到该值时，也有可能会发生一些冰系伤害。

2)混凝土损伤的预防和控制。

防冻液的有效作用之一是降低物质的凝固点。它的主要作用是使水分在混凝土低温下冻结，尽可能防止水分冻结，以及冻结混凝土结构受到破坏。它还有另一个作用，那就是影响冰晶的生长，从而使冷冻发生的可能性大大降低。确保不产生冰冻的水，保持水化状态，确保负温度下混凝土具备足够的强度。

3 案例分析

3.1 工程概况

本电厂工程土方开挖采用6台PC-330反铲挖掘机进行土方开挖。在施工过程中，必须要派专人来指挥。同时按照“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则来施工。开挖达到了设计标高后，剩余300 mm由人工清理;本工程基础底标高为－8.0 m，基坑最大深度 －10.85 m，放坡系数按1∶0.7 放坡，其中在 －5.4 m处设置台阶一步，宽2 500 mm。基坑开挖按挖顺序分两层开挖，开挖过程中视土质情况选择是否支护边坡，若基坑边坡需进行支护，支护应选用40钢管作水平支撑，宽300 mm，厚25 mm木板做竖向支撑，两者固定好，沿基坑坡面斜向布置，形成平面网状结构。每个交叉点作拉锚固定在坡面上，防止土坍塌和流失，具体示意图见图1。

图1 护坡示意图

结合既定公认的热电联产、电热组合原则。在该第一热电厂项目群区域规划的时候参照4×300 MW加热单元的建设完成规划，力促项目按照分阶段来实现，具体单个阶段的建设规模为2×300 MW供暖机组。在本施工项目中，笔者主要是使用了发电机变压器单元结构，主要是采用了220 kV电压，同时又利用了GIS高压配电系统。而其中的汽轮机部分，配有哈尔滨汽轮机厂生产的产品C250/537/300-16.7/537型，凝汽式汽轮机单元类型为单轴、双滚筒双排汽，高压缸、低压双分流。在锅炉这一块上，主要是选用了HG1025/17.50亚临界参数类型自然循环汽包锅炉，最大持续蒸发能力满足汽轮机的相关要求，输出1 025 t/H;单炉、中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢式的悬挂体，密封的燃煤锅炉。发电机主要是使用了哈尔滨某发电机公司出产的QSSF300.2.20发电机，在静态励磁模式下，采用额定功率300 MW，额定功率因数0.85(滞后)，额定转数3 000 r/min的发电机。

供热方案:主要是采用电力厂的主热源向相应的规划区进行供热，启动锅炉可以用来作为备用热源。釆暖热负荷主要是使用了二级网方式的供热方案，而在规划电厂处的一级网主要是采用130/70℃设计水温的高温水，通过一定的热电站转换以后，二级网采用85/60℃的设计水温向用户进行供热。

3.2 工艺的选择

冬季施工现场配备两套4 t蒸汽锅炉以保证加热供暖、供热水、水泥混凝土基础采暖供暖以及办公现场的需要进行供热，锅炉总共使用了5年。两个炉平均测算燃煤3 t/h。每一台单独负责确保搅拌站供暖、现场实验室加热等等，工作人员更衣休息室加热以及卫生间保暖等。锅炉蒸汽排气主要是使用了外径为133的无缝管，钢管另一端与分气缸相连。由分气缸与3路的蒸汽管相连通，一路是DN76供2号锅炉基础承台蒸汽维护。二路是DN76供1号汽轮机基础暖棚以及汽机间的基础承台养护。三路是供磨煤机基础暖棚及BCD框架的施工。各路的主管道端头都建立疏放水排气门，以保证其能够顺畅通气，以防止管道出现破裂的情况。主路管道的埋深定在600 mm，采用保温棉来进行保温。各基础设支管道要安装相应的截止阀门。而暖棚法施工釆暖可以用汽轮机的主管道来完成。具体地，临时建设暖气管以及基础蒸汽养护系统详细图可以参见图2，现场可以临时搭建18 m×17 m×6 m的高防火保温彩色钢板锅炉房，此房内部设立6组排管暖气。内部具体各个尺寸如图2所示。

图2 锅炉房内部平面布置图

4 结语

本文主要对冬季混凝土施工工艺的选择思路进行了一定程度的讨论和分析，并且就其在工程中应用做了实例分析，这对于冬季相关工程建设可以起到具大的借鉴作用。但是值得指出的是，影响冬季施工过程中因素纷繁复杂，并且很多因素都是没有办法提前预知的，再加上施工过程中会出现各种各样的新问题。因此，关于工艺选择相关问题还有待在实践中继续进行探索。

［1］梁嘉彬.高原环境下冬季大体积混凝土防裂技术研究［D］.兰州:兰州交通大学，2012.

［2］赵发起.水利工程冬期混凝土施工研究［D］.大连:大连理工大学，2013.

［3］翟玉峰.冬期混凝土工程施工方法的研究与应用［D］.哈尔滨:东北大学，2008.