严冬混凝土施工措施
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本文作者：沈董健作者单位：南通四建集团有限公司
随着我国建筑业的飞速发展，住宅建设速度越来越快，工期越来越短。哈尔滨亚麻住宅小区工程位于和平路-民生路合围地段原亚麻厂，13#楼总建筑面积43256.46m2，基础形式为桩筏基础，其中桩采用钢筋混凝土超流态灌注桩，筏板为1.9m厚，混凝土为C35S6级抗渗；主体为剪力墙结构。地下为两层车库，地下一层层高为3.6m；地下二层为4.0m；地下一层和地上一层之间为管道夹层，层高2.1m；地上为高层住宅，分三个单元，层数分别为41层、42层、44层，层高为3.1m。建筑物长度为38.5m，宽度为29.7m；室内外高差为0.6m。工期要求2010年主体结构梁、板、墙、柱施工到第七层，2011年主体结构施工到38层，2012年9月30日竣工交付使用。
1冬季施工范围及工期安排施工范围:a.13#楼基础施工完，混凝土：2215m3，钢筋：700吨）b.13#楼主体结构梁板墙柱施工到第七层。
2施工方案的选择及理论计算
根据现场桩基施工进度、试验及移交情况及当地气温条件，冬季施工主要方案选择如下：采用负温养护法施工基础垫层；采用蓄热法施工筏板基础；采用综合蓄热法和暖棚法施工主体结构梁板墙柱；
2.1负温养护法
在混凝土中掺入防冻剂，浇筑后混凝土不加热也不做蓄热保温养护，使混凝土在负温条件下能不断硬化的施工方法。基础混凝土垫层施工时掺入早强防冻剂，使其具有不低于-15℃的抗冻能力。
2.2综合蓄热法
掺化学外加剂的混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温，延缓混凝土冷却，使混凝土温度降到0℃或设计规定温度前达到预期要求强度的施工方法。蓄热法热工计算如下：阀板基础尺寸39.5×30.7×1.9，混凝土框架剪力墙结构尺寸3.0×0.2×3.1,混凝土强度等级C35S6，用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥用量410kg/m3，用15mm厚竹胶模板，外盖50mm厚岩棉被，混凝土浇筑入模温度15℃，室外平均气温Tm,a=-15℃，风速4m/s，结构表面系数（阀板基础）Mb1=0.64(m-1)，（剪力墙）Mb2=7.5(m-1)混凝土由浇筑到冷却的平均温度：（略）。
查图得：混凝土在7天内冷却到要求温度时达强度的30%。
2.3暖棚法
暖棚按主体结构单元进行搭设，采用脚手架做骨架，岩棉被做保温围护材料，室内温度按100C考虑，室内换气次数为0.5次/h，热工计算如下：Q=3.6MbK（Tb-Ta）=3.6MbKΔTQ=每立方米暖棚的耗热量（W）；Mb=表面系数，即冷却面与外部度量暖棚的体积之比；K=暖棚围护结构的平均传热系数（W/m.k）；Tb=棚内温度（0C）；Ta=棚外大气温度（0C）；ΔT=暖棚内空气温度差（0C）。暖棚按照27.5m*30.7m*3.1m搭设为例，暖棚体积V=2617.2M3，表面系数Mb=0.46m-1暖棚围护（岩棉被）结构的平均传热系数为0.04W/m2.k，棚内温度考虑为100C，棚外温度以-200C为例，散热系数为a=1.25Q=3.6×0.46×0.8×30×1.25=246.24kJ/h加热体积1M3的暖棚所需的热量为49.68kJ/h。以剪力墙为例，搭设27.5m*30.7m*3.1m暖棚，加热2617.2m3，所需热量为130022.5kJ/h。
3方案实施
根据理论计算及冬季施工范围确定采用下列施工措施组织施工。
3.1冬季施工采暖系统
冬季施工现场配备20个碳火炉放在暖棚内以保证暖棚内温度、另配备30台电加热器，以保证现场生产办公用房及宿舍取暖用。为保证冬季混凝土浇筑连续施工，且运输速度快，浇筑时间短，配置1台HBT-60m3/h混凝土拖泵，1台汽车泵；5台16m3混凝土运输罐车（全部保温），拖泵用来浇筑大体积混凝土，如阀板基础，汽车泵用来浇筑分散的混凝土墙梁柱。
3.2冬季施工混凝土搅拌、运输及浇筑
冬期施工期间混凝土工程根据气温情况掺入早强抗冻剂。抗冻剂的加入应考虑近三日的气温变化并按-5℃、-10℃、-15℃三个级别进行加入，混凝土应单独留置同条件受冻临界强度试块，当混凝土养护温度达到0℃时应对试块强度进行试压，其强度不得低于设计混凝土强度标准值的30%。
3.3.1混凝土拌制
拌制过程在商品混凝土厂家完成，拌制时原材料必须进行加热，并保证出罐温度超过15℃；针对早强防冻剂掺量及原材料加热我方将不定时派专人去商品混凝土厂家进行抽查。
3.3.2混凝土运输
混凝土运输采用罐车，运输过程中采取棉被保温措施，保证减少温度的降低。
3.3.3混凝土浇筑
混凝土采用48m泵车及现场地泵进行浇筑。搭设地泵保温棚一个，泵管采用保温岩棉进行保温；混凝土采用机械分层振捣密实，分层厚度为400mm，表面采用人工木耙收平，保温采用塑料布及保温毡棉。由于墙和梁板混凝土强度等级不同，故浇筑时首先浇筑墙混凝土然后浇筑梁板混凝土。混凝土收平后立即用塑料布及保温毡棉进行覆盖，当温度降至-10℃-15℃时应采取有效的升温措施（如生炭火炉等），期间用专人看护，防止火灾发生。
3.4冬季施工供电系统
冬季施工供电系统主要利用业主提供的一台变压器，从变压器引接2条185电缆支路到施工区域配电箱，从配电箱引出支线现场使用。同时租用1台柴油发电机做为备用电源，防止由于天气原因及线路故障等原因而造成突然停电故事。
3.5现场冬季施工混凝土养护措施
3.5.1负温养护法
阀板基础垫层2010年10月5日开始浇筑，室外最低气温零下-10℃左右，由于混凝土垫层较薄，面积较大，混凝土浇筑后，很快就进入下一道工序施工，进行钢筋安装及模板支设，用综合蓄热法及暖棚法不能满足工期要求，因此选用负温养护法，采用C15混凝土，水泥用量290kg/m3，掺用PDA-3型泵送防冻剂，在泥浆护壁桩桩头破除后，基底整平后用汽车泵进行浇筑，然后用塑料布进行覆盖。同时制作三组不同龄期（28d，60d，90d）负温条件下养护试块，以便测定混凝土在不同龄期的混凝土强度。混凝土浇筑一天后即可进行定位放线及钢筋安装、模板支设。
3.5.2综合蓄热法
阀板基础从10月15日开始浇筑第一罐混凝土，到10月18日之间，室外气温在0℃～-15℃之间，阀板基础采用综合蓄热法施工。阀板基础为独立方形承台，混凝土体积较大，承台模板支设完、柱钢筋安装完毕后，在模板外侧挂50厚保温岩棉被，柱头部位等混凝土浇筑后用五彩布进行覆盖后，上部加盖一层岩棉被。混凝土采用C30，水泥用量411kg/m3，掺用PDA-3防冻泵送剂。混凝土搅拌用水用蒸汽加热，从锅炉房引一根蒸汽管到搅拌站水箱，水温控制在60～80℃之间，混凝土出机温度在40℃左右，入模温度在15～20℃之间。混凝土浇筑后，对基础边角及棱角部位进行加强保温，布置好测温孔，采用可读式仪表温度计进行温度测量，每隔6h测温一次。同时制作两组同条件养护试块，以便测量混凝土保温材料拆除时间。通过对混凝土同条件试块1天及3天抗压强度试验，1天强度达设计强度的20%左右，3天强度的40%左右。用蓄热保温法施工的基础在混凝土浇筑3天后可以拆除上表面保温材料，进行上部主体结构的施工，基础模板在保温材料拆除后再行拆除。
3.5.3暖棚法
暖棚采用钢脚手管做支架，外挂一层塑料布，双层棉被，一层五彩布，暖棚按浇筑混凝土单元进行搭设，即第一层1-2单元在墙柱梁板钢筋、模板支设完成后，在浇筑混凝土前将暖棚四周搭设完毕，等混凝土浇筑完成后再将顶棚搭设完成。第一层3单元在墙柱梁板钢筋、模板支设完成后，在浇筑混凝土前将暖棚四周搭设完毕，等混凝土浇筑完成后再将顶棚搭设完成。依此类推，每一楼层暖棚均分两次搭设。暖棚支架距墙体边缘为500mm。混凝土浇筑完成后，封好暖棚顶盖，并开始安放碳炉子，每层楼房梁板墙柱做两个同条件试块放在暖棚内最不利条件处进行养护，3天或4天后进行试压以检测混凝土达临界抗冻条件，以便拆除模板。做好混凝土的测温记录，保证混凝土内部温度与棚内温度及室外温度差小于20℃以内时进行模板及暖棚拆除。拆除模板时应注意保护好墙板不被损坏，每班作业做好施工记录并检测混凝土塌落度，并请监理进行取样，作混凝土试块。
4测温控制
首先控制混凝土搅拌用水温度，保证混凝土出机温度在20℃以内，保证混凝土入模温度在10℃以上。混凝土浇筑前，在基础及柱内预埋塑料软管至基础中心部位，将温度计插入软管内，以便测定混凝土内部温度。派专人每隔6小时测量一次室外温度、保温棚内温度及混凝土内部温度，控制混凝土内部与表面温度差在25℃以内。测温时按照测温孔编号进行温度计插入测温孔后，堵塞住测温孔口，留置在孔内3～5分钟，然后迅速从孔内取出，使温度计和视线水平，仔细读数，并记入测温记录，同时将测温孔用保温材料按原样覆盖好，把三角旗插入孔内。
5同条件试块养护
试块现场制作，标养试块必须放在标养箱内养护；同条件试块应放在构件的旁边，和构件同条件进行养护；每拌制100盘混凝土并且不超过100立方米取样不少于1次，不足100盘时也取样1次。本工程混凝土施工时每个施工段墙柱、梁板留置除了留置正常试块外，还要留置一组用于检验负温转+28天的强度试块和用于检验临界强度的试块；其中梁板多留置三组同条件试块，用于检验构件的实际强度。
6保温材料及模板拆除
冬季施工混凝土模板拆除一般在混凝土达到临界受冻强度之后，测定混凝土内部温度与外界温度在20℃左右时进行保温材料拆除，超过20℃时，对拆除后的墙板及柱、楼板进行保温覆盖。
7冬季施工取得的成果
哈尔滨亚麻住宅小区工程13#楼上部主体结构，于2010年10月15日开始浇注阀板基础混凝土量2200m3，施工面积达20000m2。由于亚麻住宅小区施工工期正赶在严冬季节，所有上部结构均在冰天雪地的平地上施工，凛冽的寒风经常刮打着施工现场的施工人员和正在施工的主体结构上，新浇筑的混凝土和没有达到临界强度的混凝土经受着高寒地区零下近20℃低温的考验，不仅增加了施工难度，更增加了冬季施工保温的难度，整个冬季施工最高气温零下5℃，最低气温零下20℃，浇筑混凝土15次，同条件养护试块30组，保证了混凝土达设计强度35～50%之间进行模板及保温材料拆除，满足了施工工期要求，没发生一起冻害事件。
结束语
哈尔滨亚麻住宅小区13#楼主体结构工程冬季施工从2010年10月5日开始，到2010年11月18日结束，不仅按合同约定工期完成了施工任务，而且积累了丰富的高寒地区冬季施工经验，打破了黑龙江地区冬季混凝土不进行施工的惯例，在工程建设中不仅创造了一定的经济效益，受到了业主和监理单位的认可和高度评价，创造了一定的社会效益。
