混凝土热工计算在冬期施工中的运用

混凝土热工计算在冬期施工中的运用

本文着重介绍混凝土梁冬季施工技术的制定和实施的成功经验，简要叙述混凝土冬季施工的控制指标、热工计算以及保证措施，对于类似工程的冬季施工具有一定的指导和借鉴意义。

标签：冬季混凝土热工技术

0 引言

我国许多地方有较长的寒冷季节。随着我国民用建设基建工程的快速发展,由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，当环境温度降到5℃以下时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期受冻，使外露混凝土与冬季外界气温保持较小温差，也会取得像在天暖施工时的效果。

1 工程冬季施工概述

金石明知工程位于某市金石滩龙山小区北侧，由我公司建设。本工程为多层建筑，地下一层，地上4～5层，E6为地下车库，C3、C4、C5、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14为多层住宅。耐火等级为二级。建筑工程等级为一级，设计使用年限为50年。结构形式框架，抗震设防烈度7°，屋面防水等级Ⅲ级，地下室防水等级Ⅱ级。建筑风格采用西班牙建筑风格，屋面造型复杂，采用瓦屋面。该工程考虑本工程工期较紧、基础占地面积为997m2，混凝土量大，混凝土的表面系数大，散热快主体结构施工，为确保工期的如期实现，在保证质量的情况下，当外界气温在－10℃以上时，需进行混凝土冬期施工。本年度冬期混凝土施工项目主要为钻孔灌注桩，要求在施工现场混凝土浇筑时温度不低于5℃。

2 冬季施工的技术措施

2.1 冬季施工混凝土组成材料的要求

骨料：骨料中不得有冰块、雪团和有机物，应清洁、级配良好、质地坚硬；水：采用可饮用的自来水；外加剂：选用防冻剂，防冻剂的作用机理是在规定的负温下显著降低混凝土的液相冰点,使混凝土在液态不结冰，保证水泥的水化作用,在一定的时间内获得预期的强度，防冻剂应通过技术鉴定，符合质量标准，并经试验室试验掌握其性能；水泥：选择活性高、水化热大的普通硅酸盐水泥。

2.2 冬季混凝土搅拌及运输的要求

混凝土的搅拌：砼搅拌选用加热水的方法，80℃以上的热水不得与水泥直接接触，先将热水与骨料拌和而后再掺入水泥搅拌混凝土，以避免水泥假凝，砼搅拌的时间不得少于3分钟。另外,必要时对搅拌机周围进行防护并通暖保温。

混凝土的运输：采用混凝土罐车选择最短路径运输混凝土，对混凝土罐车包裹岩棉被进行保温，来延缓砼热量损失。

2.3 冬季混凝土浇筑及养护的要求

混凝土的浇筑：浇筑砼前予先查询天气情况，遇恶劣天气应调整浇筑砼的时间，避免在有寒流或大风、大雪天浇筑混凝土。尽量选择在白天正温天气施工。浇筑砼前做好各项准备工作，人员齐备、材料充足、机具运转良好，施工现场道路、场地安全畅通、电源完备、保温材料量足质好，砼浇筑采用机械振捣，振捣要细致而快速。混凝土的养护：混凝土浇筑完后马上用塑料布覆盖保持水份，同时在塑料布外侧覆盖保温被进行保温，保温被的覆盖应整齐、严密，使砼温度不至下降过快，避免砼冻害的发生。适当延长混凝土养护的时间，以不少于15天为宜。加做两组混凝土同条件试块放在现场环境中，以便随时得到同条件下混凝土的抗压强度。

3 冬期混凝土施工热工计算

本施工区段混凝土原材料加热方法：优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对细骨料(砂)进行加热；水加热温度控制在80℃以下，砂加热温度控制在60℃以下。按至钻孔灌注桩浇筑现场混凝土拌合物的温度为5℃进行计算。

3.1 混凝土拌合物出机温度计算

混凝土拌合物经混凝土运输车运输到浇筑时温度按下式计算：

T2=T1-(αt1+0.032n)(T1-Ta)式中：T2:混凝土拌合物运输到浇筑时温度，取5℃；T1:混凝土拌合物出机温度（℃）；t1:混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间，取0.75h；n:混凝土拌和物运转次数，取2；Ta:混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；α:温度损失系数（h-1），取α＝0.25；

为确保工程质量，按运输环境温度为－10℃时，所需的混凝土拌合物出机温度10℃控制冬期混凝土的施工。

3.2 混凝土拌合物温度计算

混凝土拌和物的温度按下式计算：T1＝T0-0.16*(T0-Ti)

式中：T0—混凝土拌合物温度（℃）；T1—混凝土拌合物的出机温度（℃），取10℃；Ti—搅拌机棚内温度（℃）；

即:10＝TO-0.16*(T0-Ti)；解得：T0=(10－0.16Ti)/0.84℃。

3.3 混凝土拌合物中水的加热温度计算

混凝土拌合物的理论温度按下式进行计算：T0＝[0.92(mceTce＋mfTf+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsa msa+wgmg)]÷[4.2mw+0.92(mce+mf+msa+mg)]

式中：T0—混凝土拌合物温度（℃）；mw、mce、mf、msa、mg —水、水泥、粉煤灰、砂、石的用量(Kg）;其值分别为：152Kg、291Kg、107Kg、782Kg、1028Kg；Tw、Tce、Tf、Tsa、Tg—水、水泥、粉煤灰、砂、石的温（℃）

wsa、wg—砂石的含水率（％）；c1、c2—水的比热容（KJ/Kg*K）和冰的溶解热（KJ/Kg）；当骨料温度大于0℃时：c1=4.2，c2=0；当骨料温度小于或等于0℃时：c1=2.1，c2=335。

即：Tw=[((10-0.16Ti)/0.84)*(4.2mw+0.92(mce+mf+msa+mg))-(0.92(mce+mfTf+msaTsa +mgTg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]/ 4.2(mw-wsamsa-wgmg)

①当环境温度大于0℃时,假定搅拌机棚内气温及粗、细骨料的温度同实际的环境温度，采用加热水的方法来保证混凝土的出机温度满足要求。水的加热温度计算如下：

②当环境温度小于0℃时，假定粗骨料的温度同实际的环境温度，本施工区段采用加热细骨料（砂）和水的方法,来保证混凝土的出机温度达到10℃，水的加热温度计算如下：

说明：采用加热砂和加热水方法，砂加热温度控制在40℃以下，水加热温度控制在80℃以下；当环境温度小于－10℃时，暂停混凝土施工。

4 冬季施工温度测量

4.1 混凝土的测温工作

在砼中埋设测温导线设专人进行测温，包括大气温度、混凝土的出机、入模温度、混凝土内部温度，如有异常及时采取措施。

要求砼出罐温度不低于10℃，入模温度不低于5℃。测温次数控制：砼浇筑完及时测一次温度做为第一次测温，以后每2小时测一次，连测三天，三天后改为每4小时测一次（早8：00、晚8：00、夜2：00）至砼温度0℃为终结。

4.2 测温要求

①在测时，按测点编号顺序进行，如埋设测温孔，温度计插入测温孔后，堵塞住孔口，留置在孔内3-5分钟后进行读数；