冬季混凝土施工工藝的選擇思路分析

趙 路

(山西潞安(礦業(yè))集團有限責任公司，山西長治 046204)

1 冬季混凝土工程施工的原理

混凝土拌合物在澆灌后慢慢就會硬化起來，而再往后就會達到極限強度，這主要就是由于水泥水化的結(jié)果。水泥水化的速度與材料的配合比有關(guān)之外，還與混凝土本身有一定的關(guān)聯(lián)，主要是與溫度變化有關(guān)。當溫度有較大的上升時，水化的速度以及它的力量也就會隨之越來越快，一旦溫度降低的時候，或在混凝土中的水開始出現(xiàn)凍結(jié)，逐漸就從液體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)換成了固體狀態(tài)。而此時，用來進行水泥水化這一工作的水越來越少。所以，水化緩慢就會造成對應的強度呈現(xiàn)緩慢的增長態(tài)勢。如果溫度持續(xù)下降，混凝土里的水就會直接變成冰，從液體到固體階段，完全改變了水泥狀況，水化停滯，其強度也就隨之停止增長。

2 冬季混凝土施工的具體工藝方法及其比較

2.1 使用硫鋁酸鹽早強混凝土

1)工藝的主要特點。

硫鋁酸鹽水泥在最早是由鋁土礦和石灰石二水石膏為原料攪拌而成，主要是采用煅燒無水硫鋁酸鈣和熟料p型硅酸二鈣，同時還要放入一定量的石膏。該類工藝有以下幾大特點:有較快的水化速度、較高的早期強度、較好的低溫性能。如果環(huán)境不太干燥，就會出現(xiàn)早期的液相堿度相對較低，鋼筋出現(xiàn)輕微的銹蝕的情況，同時耐熱性能也相對偏差。硫鋁酸鹽水泥攪拌混凝土早期強度，3 d的抗壓強度在常溫常壓下可以達到25 MPa。而處于零下溫度、并且混雜水加熱的情況下，使混凝土呈現(xiàn)一定的入模溫度，待鑄造覆蓋保溫后，可以在合適時間，對其進行適當?shù)募訜幔员闶節(jié)仓缙陴B(yǎng)護，可以獲得更高的強度，而不需要消耗過多的時間成本。

2)適用范圍。

在室溫下展開工程建設(shè)可以用來應對緊急、堵漏等工程。在冬季施工可以應用于溫度5℃ ～－15℃的環(huán)境當中，往往會用在混凝土或鋼筋混凝土工程上。因為鈣礬石在溫度較高時會慢慢地轉(zhuǎn)化成單硫型硫鋁酸鈣，硫鋁酸鹽水泥的部分不可以超過100℃和保護要求的部分?？箖鋈谝筝^高的工程，在此之前應展開必要的系統(tǒng)測試，盡量不要用在大體積混凝土的冬季施工項目當中。

2.2 蓄熱法

1)工藝特點。

方式是:原材料(水、沙子、石頭)加熱，使混合后的混凝土，運輸，拌和水，還有相當大的熱儲備，因此，水泥水化熱的速度要適宜，同時要做好混凝土的保溫工作，從而來保證溫度在0℃以下，可以使新澆筑混凝土前仍然有一定的抗凍能力。這個過程很簡單，造價并不多，但必須注意內(nèi)部保溫，避免凸角接觸表面，并延長養(yǎng)護時間。

再生方法具有簡單、經(jīng)濟、節(jié)能，在低溫下硬化混凝土，其極限強度損失少，耐用性能高，可以獲得更好的產(chǎn)品質(zhì)量。但使用再生方法建設(shè)強度增加較慢，所以容易使用高強度硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。同時，保溫材料不僅導熱系數(shù)小，而且便宜耐用。絕緣層應特別注意防潮，防止泄漏。鋪設(shè)后的邊緣部分組件和凸角加強保溫、新澆筑和硬化混凝土進行聯(lián)合，從而使熱傳導損失現(xiàn)象有所減少，必要時我們還可以采用局部加熱的方法。

2)主要的使用范圍。

－10℃結(jié)構(gòu)相對較大并且比較厚的工程當中，當空氣溫度以及結(jié)構(gòu)的表面系數(shù)比較合適的時候，建議選擇蓄熱法展開相應的施工。

2.3 抗凍外加劑法

在冬季施工期間所使用的混凝土外加劑的作用一般可以劃分如下兩個方面:

1)提高早期強度。

與防凍液混合后，應用于施工環(huán)境溫度較大的環(huán)境下，并能夠提高混凝土的早期強度。使用防凍劑早期強度和水減少組件，盡可能早地改善混凝土的早期強度，當混凝土的強度在臨界強度以上或者是剛好達到該值時，也有可能會發(fā)生一些冰系傷害。

2)混凝土損傷的預防和控制。

防凍液的有效作用之一是降低物質(zhì)的凝固點。它的主要作用是使水分在混凝土低溫下凍結(jié)，盡可能防止水分凍結(jié)，以及凍結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞。它還有另一個作用，那就是影響冰晶的生長，從而使冷凍發(fā)生的可能性大大降低。確保不產(chǎn)生冰凍的水，保持水化狀態(tài)，確保負溫度下混凝土具備足夠的強度。

3 案例分析

3.1 工程概況

本電廠工程土方開挖采用6臺PC-330反鏟挖掘機進行土方開挖。在施工過程中，必須要派專人來指揮。同時按照“分層開挖、嚴禁超挖”及“大基坑小開挖”的原則來施工。開挖達到了設(shè)計標高后，剩余300 mm由人工清理;本工程基礎(chǔ)底標高為－8.0 m，基坑最大深度 －10.85 m，放坡系數(shù)按1∶0.7 放坡，其中在 －5.4 m處設(shè)置臺階一步，寬2 500 mm?；娱_挖按挖順序分兩層開挖，開挖過程中視土質(zhì)情況選擇是否支護邊坡，若基坑邊坡需進行支護，支護應選用40鋼管作水平支撐，寬300 mm，厚25 mm木板做豎向支撐，兩者固定好，沿基坑坡面斜向布置，形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每個交叉點作拉錨固定在坡面上，防止土坍塌和流失，具體示意圖見圖1。

圖1 護坡示意圖

結(jié)合既定公認的熱電聯(lián)產(chǎn)、電熱組合原則。在該第一熱電廠項目群區(qū)域規(guī)劃的時候參照4×300 MW加熱單元的建設(shè)完成規(guī)劃，力促項目按照分階段來實現(xiàn)，具體單個階段的建設(shè)規(guī)模為2×300 MW供暖機組。在本施工項目中，筆者主要是使用了發(fā)電機變壓器單元結(jié)構(gòu)，主要是采用了220 kV電壓，同時又利用了GIS高壓配電系統(tǒng)。而其中的汽輪機部分，配有哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的產(chǎn)品C250/537/300-16.7/537型，凝汽式汽輪機單元類型為單軸、雙滾筒雙排汽，高壓缸、低壓雙分流。在鍋爐這一塊上，主要是選用了HG1025/17.50亞臨界參數(shù)類型自然循環(huán)汽包鍋爐，最大持續(xù)蒸發(fā)能力滿足汽輪機的相關(guān)要求，輸出1 025 t/H;單爐、中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼式的懸掛體，密封的燃煤鍋爐。發(fā)電機主要是使用了哈爾濱某發(fā)電機公司出產(chǎn)的QSSF300.2.20發(fā)電機，在靜態(tài)勵磁模式下，采用額定功率300 MW，額定功率因數(shù)0.85(滯后)，額定轉(zhuǎn)數(shù)3 000 r/min的發(fā)電機。

供熱方案:主要是采用電力廠的主熱源向相應的規(guī)劃區(qū)進行供熱，啟動鍋爐可以用來作為備用熱源。釆暖熱負荷主要是使用了二級網(wǎng)方式的供熱方案，而在規(guī)劃電廠處的一級網(wǎng)主要是采用130/70℃設(shè)計水溫的高溫水，通過一定的熱電站轉(zhuǎn)換以后，二級網(wǎng)采用85/60℃的設(shè)計水溫向用戶進行供熱。

3.2 工藝的選擇

冬季施工現(xiàn)場配備兩套4 t蒸汽鍋爐以保證加熱供暖、供熱水、水泥混凝土基礎(chǔ)采暖供暖以及辦公現(xiàn)場的需要進行供熱，鍋爐總共使用了5年。兩個爐平均測算燃煤3 t/h。每一臺單獨負責確保攪拌站供暖、現(xiàn)場實驗室加熱等等，工作人員更衣休息室加熱以及衛(wèi)生間保暖等。鍋爐蒸汽排氣主要是使用了外徑為133的無縫管，鋼管另一端與分氣缸相連。由分氣缸與3路的蒸汽管相連通，一路是DN76供2號鍋爐基礎(chǔ)承臺蒸汽維護。二路是DN76供1號汽輪機基礎(chǔ)暖棚以及汽機間的基礎(chǔ)承臺養(yǎng)護。三路是供磨煤機基礎(chǔ)暖棚及BCD框架的施工。各路的主管道端頭都建立疏放水排氣門，以保證其能夠順暢通氣，以防止管道出現(xiàn)破裂的情況。主路管道的埋深定在600 mm，采用保溫棉來進行保溫。各基礎(chǔ)設(shè)支管道要安裝相應的截止閥門。而暖棚法施工釆暖可以用汽輪機的主管道來完成。具體地，臨時建設(shè)暖氣管以及基礎(chǔ)蒸汽養(yǎng)護系統(tǒng)詳細圖可以參見圖2，現(xiàn)場可以臨時搭建18 m×17 m×6 m的高防火保溫彩色鋼板鍋爐房，此房內(nèi)部設(shè)立6組排管暖氣。內(nèi)部具體各個尺寸如圖2所示。

圖2 鍋爐房內(nèi)部平面布置圖

4 結(jié)語

本文主要對冬季混凝土施工工藝的選擇思路進行了一定程度的討論和分析，并且就其在工程中應用做了實例分析，這對于冬季相關(guān)工程建設(shè)可以起到具大的借鑒作用。但是值得指出的是，影響冬季施工過程中因素紛繁復雜，并且很多因素都是沒有辦法提前預知的，再加上施工過程中會出現(xiàn)各種各樣的新問題。因此，關(guān)于工藝選擇相關(guān)問題還有待在實踐中繼續(xù)進行探索。

［1］梁嘉彬.高原環(huán)境下冬季大體積混凝土防裂技術(shù)研究［D］.蘭州:蘭州交通大學，2012.

［2］趙發(fā)起.水利工程冬期混凝土施工研究［D］.大連:大連理工大學，2013.

［3］翟玉峰.冬期混凝土工程施工方法的研究與應用［D］.哈爾濱:東北大學，2008.