嚴冬混凝土施工措施
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本文作者：沈董健作者單位：南通四建集團有限公司
隨著我國建筑業的飛速發展，住宅建設速度越來越快，工期越來越短。哈爾濱亞麻住宅小區工程位于和平路-民生路合圍地段原亞麻廠，13#樓總建筑面積43256.46m2，基礎形式為樁筏基礎，其中樁采用鋼筋混凝土超流態灌注樁，筏板為1.9m厚，混凝土為C35S6級抗滲；主體為剪力墻結構。地下為兩層車庫，地下一層層高為3.6m；地下二層為4.0m；地下一層和地上一層之間為管道夾層，層高2.1m；地上為高層住宅，分三個單元，層數分別為41層、42層、44層，層高為3.1m。建筑物長度為38.5m，寬度為29.7m；室內外高差為0.6m。工期要求2010年主體結構梁、板、墻、柱施工到第七層，2011年主體結構施工到38層，2012年9月30日竣工交付使用。
1冬季施工范圍及工期安排施工范圍:a.13#樓基礎施工完，混凝土：2215m3，鋼筋：700噸）b.13#樓主體結構梁板墻柱施工到第七層。
2施工方案的選擇及理論計算
根據現場樁基施工進度、試驗及移交情況及當地氣溫條件，冬季施工主要方案選擇如下：采用負溫養護法施工基礎墊層；采用蓄熱法施工筏板基礎；采用綜合蓄熱法和暖棚法施工主體結構梁板墻柱；
2.1負溫養護法
在混凝土中摻入防凍劑，澆筑后混凝土不加熱也不做蓄熱保溫養護，使混凝土在負溫條件下能不斷硬化的施工方法。基礎混凝土墊層施工時摻入早強防凍劑，使其具有不低于-15℃的抗凍能力。
2.2綜合蓄熱法
摻化學外加劑的混凝土澆筑后，利用原材料加熱及水泥水化熱的熱量，通過適當保溫，延緩混凝土冷卻，使混凝土溫度降到0℃或設計規定溫度前達到預期要求強度的施工方法。蓄熱法熱工計算如下：閥板基礎尺寸39.5×30.7×1.9，混凝土框架剪力墻結構尺寸3.0×0.2×3.1,混凝土強度等級C35S6，用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥用量410kg/m3，用15mm厚竹膠模板，外蓋50mm厚巖棉被，混凝土澆筑入模溫度15℃，室外平均氣溫Tm,a=-15℃，風速4m/s，結構表面系數（閥板基礎）Mb1=0.64(m-1)，（剪力墻）Mb2=7.5(m-1)混凝土由澆筑到冷卻的平均溫度：（略）。
查圖得：混凝土在7天內冷卻到要求溫度時達強度的30%。
2.3暖棚法
暖棚按主體結構單元進行搭設，采用腳手架做骨架，巖棉被做保溫圍護材料，室內溫度按100C考慮，室內換氣次數為0.5次/h，熱工計算如下：Q=3.6MbK（Tb-Ta）=3.6MbKΔTQ=每立方米暖棚的耗熱量（W）；Mb=表面系數，即冷卻面與外部度量暖棚的體積之比；K=暖棚圍護結構的平均傳熱系數（W/m.k）；Tb=棚內溫度（0C）；Ta=棚外大氣溫度（0C）；ΔT=暖棚內空氣溫度差（0C）。暖棚按照27.5m*30.7m*3.1m搭設為例，暖棚體積V=2617.2M3，表面系數Mb=0.46m-1暖棚圍護（巖棉被）結構的平均傳熱系數為0.04W/m2.k，棚內溫度考慮為100C，棚外溫度以-200C為例，散熱系數為a=1.25Q=3.6×0.46×0.8×30×1.25=246.24kJ/h加熱體積1M3的暖棚所需的熱量為49.68kJ/h。以剪力墻為例，搭設27.5m*30.7m*3.1m暖棚，加熱2617.2m3，所需熱量為130022.5kJ/h。
3方案實施
根據理論計算及冬季施工范圍確定采用下列施工措施組織施工。
3.1冬季施工采暖系統
冬季施工現場配備20個碳火爐放在暖棚內以保證暖棚內溫度、另配備30臺電加熱器，以保證現場生產辦公用房及宿舍取暖用。為保證冬季混凝土澆筑連續施工，且運輸速度快，澆筑時間短，配置1臺HBT-60m3/h混凝土拖泵，1臺汽車泵；5臺16m3混凝土運輸罐車（全部保溫），拖泵用來澆筑大體積混凝土，如閥板基礎，汽車泵用來澆筑分散的混凝土墻梁柱。
3.2冬季施工混凝土攪拌、運輸及澆筑
冬期施工期間混凝土工程根據氣溫情況摻入早強抗凍劑。抗凍劑的加入應考慮近三日的氣溫變化并按-5℃、-10℃、-15℃三個級別進行加入，混凝土應單獨留置同條件受凍臨界強度試塊，當混凝土養護溫度達到0℃時應對試塊強度進行試壓，其強度不得低于設計混凝土強度標準值的30%。
3.3.1混凝土拌制
拌制過程在商品混凝土廠家完成，拌制時原材料必須進行加熱，并保證出罐溫度超過15℃；針對早強防凍劑摻量及原材料加熱我方將不定時派專人去商品混凝土廠家進行抽查。
3.3.2混凝土運輸
混凝土運輸采用罐車，運輸過程中采取棉被保溫措施，保證減少溫度的降低。
3.3.3混凝土澆筑
混凝土采用48m泵車及現場地泵進行澆筑。搭設地泵保溫棚一個，泵管采用保溫巖棉進行保溫；混凝土采用機械分層振搗密實，分層厚度為400mm，表面采用人工木耙收平，保溫采用塑料布及保溫氈棉。由于墻和梁板混凝土強度等級不同，故澆筑時首先澆筑墻混凝土然后澆筑梁板混凝土。混凝土收平后立即用塑料布及保溫氈棉進行覆蓋，當溫度降至-10℃-15℃時應采取有效的升溫措施（如生炭火爐等），期間用專人看護，防止火災發生。
3.4冬季施工供電系統
冬季施工供電系統主要利用業主提供的一臺變壓器，從變壓器引接2條185電纜支路到施工區域配電箱，從配電箱引出支線現場使用。同時租用1臺柴油發電機做為備用電源，防止由于天氣原因及線路故障等原因而造成突然停電故事。
3.5現場冬季施工混凝土養護措施
3.5.1負溫養護法
閥板基礎墊層2010年10月5日開始澆筑，室外最低氣溫零下-10℃左右，由于混凝土墊層較薄，面積較大，混凝土澆筑后，很快就進入下一道工序施工，進行鋼筋安裝及模板支設，用綜合蓄熱法及暖棚法不能滿足工期要求，因此選用負溫養護法，采用C15混凝土，水泥用量290kg/m3，摻用PDA-3型泵送防凍劑，在泥漿護壁樁樁頭破除后，基底整平后用汽車泵進行澆筑，然后用塑料布進行覆蓋。同時制作三組不同齡期（28d，60d，90d）負溫條件下養護試塊，以便測定混凝土在不同齡期的混凝土強度。混凝土澆筑一天后即可進行定位放線及鋼筋安裝、模板支設。
3.5.2綜合蓄熱法
閥板基礎從10月15日開始澆筑第一罐混凝土，到10月18日之間，室外氣溫在0℃～-15℃之間，閥板基礎采用綜合蓄熱法施工。閥板基礎為獨立方形承臺，混凝土體積較大，承臺模板支設完、柱鋼筋安裝完畢后，在模板外側掛50厚保溫巖棉被，柱頭部位等混凝土澆筑后用五彩布進行覆蓋后，上部加蓋一層巖棉被。混凝土采用C30，水泥用量411kg/m3，摻用PDA-3防凍泵送劑。混凝土攪拌用水用蒸汽加熱，從鍋爐房引一根蒸汽管到攪拌站水箱，水溫控制在60～80℃之間，混凝土出機溫度在40℃左右，入模溫度在15～20℃之間。混凝土澆筑后，對基礎邊角及棱角部位進行加強保溫，布置好測溫孔，采用可讀式儀表溫度計進行溫度測量，每隔6h測溫一次。同時制作兩組同條件養護試塊，以便測量混凝土保溫材料拆除時間。通過對混凝土同條件試塊1天及3天抗壓強度試驗，1天強度達設計強度的20%左右，3天強度的40%左右。用蓄熱保溫法施工的基礎在混凝土澆筑3天后可以拆除上表面保溫材料，進行上部主體結構的施工，基礎模板在保溫材料拆除后再行拆除。
3.5.3暖棚法
暖棚采用鋼腳手管做支架，外掛一層塑料布，雙層棉被，一層五彩布，暖棚按澆筑混凝土單元進行搭設，即第一層1-2單元在墻柱梁板鋼筋、模板支設完成后，在澆筑混凝土前將暖棚四周搭設完畢，等混凝土澆筑完成后再將頂棚搭設完成。第一層3單元在墻柱梁板鋼筋、模板支設完成后，在澆筑混凝土前將暖棚四周搭設完畢，等混凝土澆筑完成后再將頂棚搭設完成。依此類推，每一樓層暖棚均分兩次搭設。暖棚支架距墻體邊緣為500mm。混凝土澆筑完成后，封好暖棚頂蓋，并開始安放碳爐子，每層樓房梁板墻柱做兩個同條件試塊放在暖棚內最不利條件處進行養護，3天或4天后進行試壓以檢測混凝土達臨界抗凍條件，以便拆除模板。做好混凝土的測溫記錄，保證混凝土內部溫度與棚內溫度及室外溫度差小于20℃以內時進行模板及暖棚拆除。拆除模板時應注意保護好墻板不被損壞，每班作業做好施工記錄并檢測混凝土塌落度，并請監理進行取樣，作混凝土試塊。
4測溫控制
首先控制混凝土攪拌用水溫度，保證混凝土出機溫度在20℃以內，保證混凝土入模溫度在10℃以上。混凝土澆筑前，在基礎及柱內預埋塑料軟管至基礎中心部位，將溫度計插入軟管內，以便測定混凝土內部溫度。派專人每隔6小時測量一次室外溫度、保溫棚內溫度及混凝土內部溫度，控制混凝土內部與表面溫度差在25℃以內。測溫時按照測溫孔編號進行溫度計插入測溫孔后，堵塞住測溫孔口，留置在孔內3～5分鐘，然后迅速從孔內取出，使溫度計和視線水平，仔細讀數，并記入測溫記錄，同時將測溫孔用保溫材料按原樣覆蓋好，把三角旗插入孔內。
5同條件試塊養護
試塊現場制作，標養試塊必須放在標養箱內養護；同條件試塊應放在構件的旁邊，和構件同條件進行養護；每拌制100盤混凝土并且不超過100立方米取樣不少于1次，不足100盤時也取樣1次。本工程混凝土施工時每個施工段墻柱、梁板留置除了留置正常試塊外，還要留置一組用于檢驗負溫轉+28天的強度試塊和用于檢驗臨界強度的試塊；其中梁板多留置三組同條件試塊，用于檢驗構件的實際強度。
6保溫材料及模板拆除
冬季施工混凝土模板拆除一般在混凝土達到臨界受凍強度之后，測定混凝土內部溫度與外界溫度在20℃左右時進行保溫材料拆除，超過20℃時，對拆除后的墻板及柱、樓板進行保溫覆蓋。
7冬季施工取得的成果
哈爾濱亞麻住宅小區工程13#樓上部主體結構，于2010年10月15日開始澆注閥板基礎混凝土量2200m3，施工面積達20000m2。由于亞麻住宅小區施工工期正趕在嚴冬季節，所有上部結構均在冰天雪地的平地上施工，凜冽的寒風經常刮打著施工現場的施工人員和正在施工的主體結構上，新澆筑的混凝土和沒有達到臨界強度的混凝土經受著高寒地區零下近20℃低溫的考驗，不僅增加了施工難度，更增加了冬季施工保溫的難度，整個冬季施工最高氣溫零下5℃，最低氣溫零下20℃，澆筑混凝土15次，同條件養護試塊30組，保證了混凝土達設計強度35～50%之間進行模板及保溫材料拆除，滿足了施工工期要求，沒發生一起凍害事件。
結束語
哈爾濱亞麻住宅小區13#樓主體結構工程冬季施工從2010年10月5日開始，到2010年11月18日結束，不僅按合同約定工期完成了施工任務，而且積累了豐富的高寒地區冬季施工經驗，打破了黑龍江地區冬季混凝土不進行施工的慣例，在工程建設中不僅創造了一定的經濟效益，受到了業主和監理單位的認可和高度評價，創造了一定的社會效益。
