大面积综合蓄热法砼冬季施工研究与应用

大面积综合蓄热法砼冬季施工研究与应用

张振新

中铁十局集团城建工程有限公司

摘要：在中国北方高寒地区，冬季时间较长，有的地区已经达到5个月，建筑工程冬季施工组织可以加快施工进度，缩短工程建设周期；但冬季施工方法还需综合考虑施工成本、可操作性等因素。本文通过甘肃兰州实体工程施工对综合蓄热法进行混凝土冬季施工投入费少、措施简单可行等特点进行研究。

关键词：高寒地区  混凝土冬季施工  综合蓄热法

1引言

通过查阅兰州地区历年冬季气温资料，冬季室外日平均气温为-10℃，最低温度不低于-15℃，考虑到施工成本、难易程度等，分析研究决定优先采用综合蓄热法进行大面积混凝土施工。通过综合蓄热法采取合理措施在保证工程质量稳定、投入费用可控等前提下有效的延长了冬季施工时间。

2工程概况

兰州轨道东岗车辆段运用库上盖开发项目，钢筋混凝土框架结构，共五层，总建筑面积约9.5万平方米，单层建筑面积约19000㎡。开工时间2017年3月，主体机构完工时间2018年12月。项目工期紧、体量大，对大面积楼板混凝土冬期浇筑施工质量要求极高。

3综合蓄热法冬季混凝土施工

当施工时室外最低气温不低于-15℃时，柱、梁、板砼浇筑施工前，将待浇筑结构层梁板下部楼层四周使用彩条布封闭，形成暖棚；砼浇筑施工开始前，开始在浇筑结构层下层使用六台55KW的柴油暖风机在浇筑结构层下层彩条布封闭区域内持续供热，梁板砼浇筑过程中，混凝土表面自下而上依次覆盖一层薄塑料膜、一层棉被和一层厚塑料布。

综合蓄热法施工示意图

3.1综合蓄热法混凝土原材控制

（1）冬季混凝土配合比采用专用配合比，混凝土掺加防冻剂，掺量按照工程所在地区冬季气温情况，由专业试验检测机构试验确定。

（2）混凝土中用水泥要选用32. 5R以上普通水泥（因其水化热量较大），不得选用矿渣水泥，水泥用量不得少于300Kg/M3水灰比不大于0.6。

    （3）冬施混凝土原材料加热应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。但水泥不得与60℃以上的水直接接触。

（4）混凝土出罐后立即测出机温度,出机温度不得低于10℃，入模温度不得低于5℃。

（5）混凝土运输应尽量缩短时间，一般不超过40min，当混凝土拌合物运输时的环境温度小于-15℃时，对运输车辆罐体用保温套进行保温。

3.2暖风机配置数量

J区盖上五层后浇带北侧面积1982㎡，K区盖上二层后浇带西侧面积1985㎡，L区面积为1500㎡。暖风机数量配置计算时按照2000㎡进行计算。

（1）暖棚耗热量   

暖棚内单位时间耗热量为：Q0=Q1+Q2

其中：Q0--暖棚总耗热量

Q1--各部位封闭层散热量之和

Q2--通风换气引起的热损失 

我项目部计划将暖风机放置在暖棚内，向暖棚内输送暖风，因此暖棚内不需要进行通风换气，由通风换气引起的热损失Q2=0。

Q1=

其中：A--暖棚维护面积

K--封闭层材料传热系数

Ta--室外气温

Tb--暖棚内气温 

暖棚计划采用彩条布进行维护封闭，彩条布厚度为1.5mm，其导热系数为0.08，则

=5.789

室外温度取Ta=-15℃，棚内温度要求达到5℃，温差20℃，面积A=2000㎡。

暖棚内总耗热量

Q0=Q1+Q2=+0=2000*5.789*（10-（-15））+0=289450W

（2）暖棚内加热燃料用量 

暖棚内加热燃料用量为：

其中：Gp--燃料耗用量

Q0--暖棚总耗热量

η--暖风机效率

-燃料发热量

我项目拟采用55KW的暖风机，每台暖风机发热量为197984KJ,暖风机效率按90%考虑，则

=4.74≈5

即2000㎡暖棚内设置四台55KW的暖风机，可满足热量供应需求。为确保暖棚内温度达到要求，施工时，计划采用6台55KW暖风机。

柴油暖风机在棚内加热柴油暖风机性能参数

暖棚内暖风机布置示意图

3.3综合蓄热温度测量。

（1）大气温度测量 

按照《建筑工程冬期施工规程》（JGJ/T104-2011）要求，大气测温“每昼夜不少于4次，此外还需测量最高、最低气温”，日平均气温是指这些观测结果的平均值，测温处设在距地面以上1.5米处，并远离热源的地方。每天测温6次，时间为3:00、7:00、11:00、15:00、19:00、23:00。

施工现场测温箱

（2）砼出罐及入模温度测量                                                  砼出罐温度每车测量一次，要求出罐温度不得低于10℃。砼浇筑过程中，砼入模温度每半小时测量一次，由专人记录并留存相应的温度测量影像资料。当入模温度低于5℃时，严禁继续砼的浇筑。

（3）砼养护温度测量  

1）测温孔内温度测量 

测温孔内温度自砼浇筑完成后开始测量，每隔4小时测量一次，每天测温6次，测温时间同大气温度测量。

2）砼结构表面温度  

砼结构表面温度自砼浇筑完成后开始测量，测温部位为保温覆盖层内砼板表面，每隔4小时测量一次，每天测温6次，测温时间同大气温度测量。

（4）暖棚内温度测量

暖棚内各测点温度不得低于5℃。在每个施工区域内具有代表性的位置布置测温点，设在在离地面500mm高的位置处，每隔4小时测量一次，每天测温6次，测温时间同大气温度测量。

3.4综合蓄热法现场施工情况

本工程采用上述综合蓄热法施工，结构板面上部通过用棉被、厚塑料布覆盖减少砼温度损失，利用砼热量和水泥水化热，使砼强度增长达到受冻临界强度，利用砼结构板面的塑料薄膜用于保水。

4综合蓄热法施工实施效果

通过测算，采用此综合蓄热法比采取其他保温方法，如暖棚法等，可节省人工费、材料费约60%，施工工艺简单、容易操作，且施工成本十分低，为此类面积大、工期紧工程混凝土冬季浇筑施工的首选。

4.1 工艺简单、容易操作

综合蓄热法施工工艺比较简单，容易操作，普通工种即可完成塑料薄膜、棉被、塑料布的覆盖，操作简单，无复杂施工内容。

4.2 施工成本低

采用综合蓄热法，塑料膜为混凝土正常浇筑必用品，作为常用混凝土表面保水材料，不属于冬季施工混凝土浇筑新增材料。需额外投入的材料仅有棉被及厚塑料布，市场上两种材料种类较多，选择常用普通材料即可，购置一次后可多次重复利用，成本投入较低。相较于暖棚法等保温措施，大大节省了暖棚搭设、棚内设置供暖设备等费用，经济效果十分显著。

5结语

在工期比较紧的情况下，用棉被、塑料布等覆盖保温的综合蓄热法有很大的温度效应，可促使低温下混凝土早期达到临界强度而不需人工加热，而且棉被可多次重复使用，因此其经济性、使用性很好，是大面积砼冬季施工不错的选择。

6参考文献：

（1）《建筑工程冬期施工规程》（JGJ/T104-2011）

（2）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）

（3）《混凝土外加剂应用技术规程》（GB50119-2013）

（4）《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107-2010）

（5） 郑举琴 综合蓄热法混凝土冬季施工