低温环境下混凝土保温技术措施

崔泽军

(福建省百川建设发展有限公司)

0 概述

混凝土结构广泛应用于建筑工程中，混凝土的施工质量严重影响结构的安全性、可靠度和耐久性。在西藏、新疆、青海等高海拔地区及北方寒冷地区的冬季，日平均气温低、昼夜温差大，自然环境恶劣，混凝土施工质量难以得到有效保证，往往在冬季选择停止混凝土工程施工作业，这就导致工程建设周期延长。为了缩短工期，混凝土工程需要在冬季连续施工。西藏那曲地区聂荣县查当乡至永曲乡公路改建工程第三合同段项目在具体实施过程中，混凝土拌合站采用了先进的蒸汽锅炉配合管道铺设系统加热材料，并对料仓、蓄水池、标养室、外加剂储存仓及拌合楼等临时建筑物进行加热保温。根据具体的数据指标，经过分析和试验，严格控制各施工环节的具体操作，保证混凝土工程在低温环境下高效完成。

1 主要保温措施

1.1 原材料的选用

⑴水泥和掺合料的检验与选型。混凝土在寒冷地区低温季节施工，应保证耐久性满足相关规范要求。水泥一般选用42.5及以上等级、水化热高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。如需要添加粉煤灰（掺合料），则优先选用I、II级灰，替代掺量，宜超量替代。

⑵粗细集料检验分析。细度模数、针片状含量、坚固性及碱活性等直接影响混凝土质量的技术指标应经过反复试验收集数据进行分析确定。细集料应选用良好级配的中、粗砂；粗集料要坚硬，且其中不能含有活性材料，避免产生碱-骨料反应。

图1 寒冷地区低温季节混凝土施工工艺流程图

⑶外加剂的检验与选型。对有抗冻性能技术要求的混凝土，使用引气减水剂和防冻剂。外加剂生产厂家应根据具体设计文件中对混凝土耐久性技术要求提供具体技术参数指标（含气量、凝结时间、减水率等）。外加剂掺量，应结合具体技术参数指标和具体项目所在地自然环境等通过试验确定。

1.2 混凝土配合比设计

通过混凝土配合比设计，满足设计文件要求的混凝土强度、耐久性和其他性能指标，同时要满足施工过程中的工作性能。在配合比设计过程中，根据设计文件要求并结合实验数据的分析比较，明确各种类混凝土各项性能技术指标要求中的主控指标。根据各种材料的具体物理化学性质（试验检测报告），通过试验及数据分析设计出粗集料的混合比例、水灰比、胶骨比及砂率（砂率很大程度影响混凝土的抗冻性能）。配合比设计中还要考虑混凝土在生产、施工过程中的损耗量。

1.3 建立保温拌合站

建立全封闭拌合站，砂石集料料仓与拌合机配料机相邻，采用封闭式保温棚建设拌合站和料仓，仅在车辆通行处留设出入口。采用蒸汽锅炉配合铺设管道对集料进行加热，保证材料能达到并维持3℃以上。

⑴拌合用水的加热及保温措施：蒸汽锅炉加热拌合用水，加热温度为35～60℃（混凝土拌和物出机温度控制在10～30℃范围内），采用复合保温板包裹水箱四周及顶口进行保温。

⑵主机操作室的保温：为使拌料系统正常运转，主机房温度需保证维持在0℃以上。主机操作室采用空调调节主机、过渡舱及计量称等设备设施温度，主机房门窗均悬挂棉门帘封闭保温。

⑶集料输送上料过程的保温措施：采用皮带输送机直接将分别堆放的粗、细集料从保温料仓内输送至拌合站的集料自动计量料斗内。输送带周边包裹设置钢筋骨架，再用彩钢复合保温板对骨架四周进行全封闭保温。为减少热量的损失及保温材料的用量，粗细集料保温料仓宜设置在离拌合站最近的地方。

⑷主机搅拌仓内铺设加热管道保温，确保混凝土出机放料至输送车时不受冻。

⑸拌和用水的上水管道和外加剂管道采用套橡胶保温管措施保温。外加剂储存室内采用蒸汽锅炉配合铺设管道进行保温，门窗悬挂棉门帘保温，保证室温维持在0℃以上。

1.4 混凝土拌合物热工计算

以项目桥梁下部结构混凝土（C30混凝土）为例进行热工计算。

混凝土出料温度的估算公式：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

式中：

m1——每m3混凝土水泥质量，kg；

m2——每m3混凝土砂质量，kg；

m3——每m3混凝土碎石质量，kg；

m4——每m3混凝土水质量，kg；

t1——水泥入罐温度，℃；

t2——砂子入罐温度，℃；

t3——碎石入罐温度，℃；

t4——水入罐温度，℃。

本项目根据实际情况，制定了《混凝土工程冬季施工专项方案》，方案中要求混凝土入模温度按10℃来控制。考虑到混凝土实际运距等，要求混凝土出机温度不低于15℃，按15℃控制。集料堆场采取封闭加热保温措施，保证集料能达到并维持3℃以上，粗细集料按3℃取值。罐中保存水泥，保温性能良好，水泥从罐中取料运输至拌合站过程中基本无温度损耗，故水泥入仓温度以5℃计。

本项目C30混凝土配合比为：

mca（水泥）:ms（砂）:mg（碎石）:mwa（水）=382:709:1156:150

根据以上条件反推出拌合用水需要加热到的温度：

t4=｛t×［（m1+m2+m3）×0.2+m4］－（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2｝/m4

=｛15×［（382+709+1156）×0.2+150］－（382×5+709×3+1156×3）×0.2｝/150

=49.93℃

项目部拌合用水加热按55℃加热控制。

反算C30混凝土的出机温度：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

=［（382×5+709×3+1156×3）×0.2+150×55］/［（382+709+1156）×0.2+150］

=16.27℃

符合要求。

1.5 混凝土搅拌

混凝土拌合过程要尽量减少热量损失。投料遵循：粗细集料→水→水泥→外加剂的顺序。集料上料随上随用。

⑴混凝土搅拌前，需要通过热工计算确定原材料所需的最高温度（需经过试拌验证计算数据），保证混凝土出机温度不低于15℃。

⑵混凝土原材料的加热应优先加热拌合用水（采用蒸汽锅炉加热）。具体加热温度根据要求的混凝土出机温度，通过热工计算确定。加热拌合用水的同时对骨料进行加热保温，根据每天用量集中在室内通过蒸汽锅炉管道加热。

⑶加强混凝土配合比和坍落度控制。在投料前，要先用热水冲洗搅拌机，按照规范顺序投料。混凝土的搅拌时间要比常温状态延长50%，等到混凝土拌合均匀时为止。

1.6 混凝土运输

采用保温材料包裹混凝土运输车罐体。混凝土输送泵要固定设置在保温棚或洞室内，混凝土输送管温度低于10℃时用橡胶保温管包裹保温，以保证混凝土入模温度。

1.7 混凝土浇筑

⑴混凝土浇注前，做好保温设施的全面检查工作，发现问题及时解决。具体操作要由经过专业培训且具备一定的工作经验的技术人员进行，定员定岗，以保证混凝土质量。

⑵混凝土浇筑前，还应保证钢筋和模板表面清洁。施工环境温度不低于5℃，必要时，浇筑前可对模板、钢筋进行预热。

⑶尽量缩短混凝土从出料点运送至浇筑地点的时间，做好现场组织调度，快速完成混凝土浇筑施工，减少热量损失。

⑷采用机械振捣，分层连续浇筑混凝土，分层厚度控制在20～30㎝，间歇时间最长不得超过30min。已浇筑下层混凝土在被后续新浇筑的混凝土覆盖前，不应低于5℃。

⑸保证混凝土的入模温度不低于10℃。浇筑全过程做好温度检测工作。

⑹混凝土浇筑完成后，对混凝土进行养护（蓄热法），保证混凝土水化反应速率。

1.8 混凝土保温养护措施

常规混凝土构件浇筑完成后，表面及时覆盖塑料薄膜等材料，混凝土水化反应趋于稳定后，在塑料薄膜等材料外加盖保温性良好的棉被等材料，覆盖时间不少于设计文件及规范要求的养护时间。大体积混凝土浇筑完成后，表面及时覆盖保温性良好的棉被等材料，利用混凝土自身水化反应产生的水化热保温，覆盖养护材料的覆盖时间不少于设计文件及规范要求的养护时间。

2 施工质量控制措施

⑴拌合楼温度需要持续保持在10℃以上。

⑵严禁直接加热水泥。投料过程应避免水泥和热水直接接触。

⑶粗细集料要清洁，含有冻结物和易冻裂矿物质的集料不得使用。为避免发生碱－骨料反应，混凝土防冻剂中如含有钾、钠离子，则不得使用混有活性材料的集料。

⑷派专人负责测量和加热搅拌站料仓和水池温度，保证材料环境温度。

⑸混凝土搅拌、运输应在封闭环境下作业。料仓内铺设加热管道（配合蒸汽锅炉加热），保持集料温度。

⑹确保混凝土拌合用水温度（根据不同混凝土配合比及环境温度，经过热工计算得出），并注意及时补水调节。

⑺料仓内的粗细集料要及时按规定数量补充，以保证新入仓集料有充足的升温时间。

⑻现场检测坍落度、含气量等参数指标，以便分析混凝土拌合质量，随时调整拌合物的合易性。

3 安全措施

⑴进入冬季施工前，对全体施工人员进行冬季施工安全教育和培训交底。

⑵加强用电管理，统一布置变压器、配电箱、控制箱等设施，柜体箱门要加锁保护。必须由专业电工进行拆接电作业，严禁私自乱接电线，严禁使用裸线作为临时接线。大风雪等恶略天气后要全面检查供电线路。

⑶雪后及时清理主要道路的积雪，做好冬季防滑措施。室内的废料及时清出，保持良好通风。

⑷加强施工及驻地用火管理，消防器材按要求足量配备，由专人定期检查、维护。施工现场消防水源及设备设置明显标记。现场明火作业前，必须办理动火证。

⑸加热锅炉置于独立的锅炉房内，针对锅炉设备的使用维护，制定详尽的安全操作规程并严格执行，严格做好交接班工作。

4 结束语

西藏那曲地区聂荣县查当乡至永曲乡公路改建工程第三合同段项目合理采用低温环境下混凝土施工保温技术措施，有效、高质量、绿色节能地解决冬季低温环境下混凝土连续施工难点，既保证了施工质量与安全，也符合国家提倡的节能减排目标，经济效益与社会效益明显。