浅谈低温季节混凝土施工保温措施

摘要：水电站施工中，由于受合同工期限制，很多混凝土工程施工需在非常温下施工。斯木塔斯水电站高趾墙混凝土施工工期处于严寒气候下进行，而该混凝土趾墙施工任务的圆满完成，为本文针对低温条件下混凝土的施工特点、施工技术措施等方面进行的分析和探讨提供了充分的依据。

关键词: 低温条件;趾墙混凝土;保温;

中图分类号：TV331文献标识码： A

引言：斯木塔斯水电站坝址位于阿克牙孜河中游河段的峡谷上，挡水主坝采用混凝土面板砂砾-堆石坝。根据斯木塔斯水电站施工总进度计划的要求，2010年10月～2011年4月低温季节拟进行水电站大坝趾墙混凝土浇筑。根据水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001），当日平均气温连续5d稳定在5°以下或最低气温连续5d稳定在-3°以下时，按低温季节施工。而根据阿克牙孜河地区的气象条件，10月即进入低温季节，最冷月份为1月，平均气温为-15.5℃，为保证趾墙混凝土的正常浇筑，需采取相应的低温季节混凝土施工措施。

一、气象条件

阿克牙孜河属于特克斯河流域，位于伊犁河谷西南部，处于欧亚大陆腹地，属大陆性北温带气候。斯木塔斯水电站工程区气象资料中的气温、降水、蒸发采用阿合牙孜水文站的资料。其气象特征值及要素见表1。

表1 阿合牙孜河气象站历年月气象要素统计表

二、低温下趾墙混凝土施工重难点

（1）低温季节混凝土施工时，如果保温措施做的不到位，混凝土容易早期受冻和产生表面裂缝，影响混凝土强度和耐久性。

（2）保温费用高，措施复杂。低温季节混凝土施工需投入大量人力物力，同时需多环节的保温措施。另外，施工机械、运输设备、人员劳动效率降低，增加施工成本。

（3）工期紧张。趾墙混凝土是施工斯木塔斯水电站2011年安全度汛的关键部位，趾墙4207.6m3混凝土分两阶段施工，施工工期约三个月。

三、混凝土材料的各项保温措施

（1）砂石骨料系统保温措施

骨料备料完成后，在拌制混凝土之前，针对骨料温度过低的情况，根据水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001），当日平均气温稳定在-5°以下时，宜加热骨料。骨料加热方法利用在砂石骨料堆场地面上铺设的水平钢管供热空气通过管壁进行热交换，加热骨料。

在进入低温季节施工前，将骨料堆场清仓后，在其地面上铺设外径Ф200mm、壁厚1mm～2mm的钢管,净间距0.5～2m，每个骨料仓铺设15排。钢管采用砖砌沟槽，顶部铺设Ф28@10cm钢筋网进行保护。钢管之间采用法兰连接。骨料加热采用供暖房集中供暖，供热房内架设火炉并与骨料仓中的水平钢管相接，加热骨料。钢管铺设完成后，再进行砂、小石、中石的储备，备料总量根据趾墙混凝土配合比计算，砂石骨料储备量（备料系数为1.25）分别为砂2129m3、小石2050m3、中石2248m3。骨料储备完成后，在其仓位表面覆盖保温被，保温被四周采用石块等重物进行压脚。（2）混凝土运输设备保温措施

①、搅拌车（水平运输）

在搅拌筒表面包裹一层保温被，以减少混凝土在运输过程中的温度损失。保温被不但要具有防风、保温性能，还需有防水及使用方便的特点。

②、混凝土泵机（垂直运输）

混凝土泵机置于临时帐篷内，帐篷采用壁厚2.5mm～3.5mmm的钢管搭设排架，钢管排架顶部及四周铺设保温被，内部架设1台火炉进行加热、保温。

泵管采用外包玻璃棉毡的方式进行保温，玻璃棉毡采用铁丝绑扎牢固。在工作停顿或结束时，泵管中残余混凝土可用热水进行冲洗干净，也可采用热风吹除，不可采用冷水进行冲洗。当恢复运输时应先对设备进行预热。

（3）拌合系统保温措施

水泥粉煤灰罐等设备，均采用外包一层草毡，草毡外表面包一层篷布的方式进行保温。螺旋输送机采用外包玻璃棉毡的方式进行保温。

拌和站拌和主机、皮带输送机、配料机采用钢管搭设排架，钢管排架顶部及四周铺设保温被，内部架设电热式暖风机进行采暖保温。

（4）储水箱

储水箱外侧用钢管排架搭设保温被，并在储水箱下直接燃烧煤对其进行加热，确保拌和用水的温度控制在40°C左右。

为了提高拌和用水水量、水温的保障度，拟从生活区集中供暖锅炉房架设Ф32mmPPR管路至储水箱作为备用热水。

（5）水泥、粉煤灰、外加剂仓库

考虑到散装水泥粉煤灰可能供应不及时，为保证混凝土生产的连续性，拟储备一定量的袋装水泥和粉煤灰。在水泥仓库设两台火炉、粉煤灰仓库设一台火炉、外加剂仓库设一台火炉进行加热保温。同时，在进入低温季节施工前将仓库内墙粉刷2cm厚M7.5砂浆抹面，屋檐部分的缝隙封堵严实以保温。

四、混凝土浇筑保温措施

（1）混凝土浇筑前的准备

①、基岩与混凝土表层加热

在严寒条件下暴露的基岩或老混凝土表层温度通常都呈负温，在这些部位浇筑混凝土时，将基岩和老混凝土在暖棚内采暖，使表面以内不小于10cm深加热至正温，表面上没有冰霜，以防施工缝早期受冻。

②、基岩及混凝土面清基与保温

当日平均气温高于-5°C时，可在白班和前半夜露天清基。

当日平均气温低于-5°C时，清基在暖棚内进行。

仓面清理宜采用热风枪或机械方法，不宜采用水枪或风水枪。

（2）混凝土浇筑与养护

混凝土浇筑在暖棚内进行。混凝土养护采用暖棚法，即在混凝土结构周围用保温材料搭成暖棚，在棚内安设暖风机等进行采暖，使混凝土浇筑和养护处于正温条件。暖棚上部覆盖的保温被搭接长度不应小于30cm。

（3）拆模与养护保温

在低温季节，当气温低于0°C时，新浇混凝土内孔隙和毛细管中的水分逐渐冻结。由于水冻结后体积膨胀（增加9%），使混凝土结构遭到损坏，最终导致混凝土强度和耐久性能降低。同时，低温季节浇筑混凝土，外界气温较低，若再遇气温骤降（如寒潮袭击），将由于混凝土内外温差过大，使混凝土表面产生裂缝。因此，必须做好混凝土的拆模和拆模后的养护工作，防止混凝土早期受冻和产生表面裂缝。

根据水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001），在低温季节浇筑的混凝土，混凝土强度必须大于允许受冻的临界强度或成熟度值时，才允许拆模。

允许受冻临界强度是指混凝土在正温养护下获得一定强度后再受冻，混凝土结构不致造成破坏，后期强度值能继续增长，最终强度可达R28的95%以上，这种受冻以前所应具有的强度，称为允许受冻的临界强度。

水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）规定，对于大体积混凝土，混凝土早期允许受冻临界强度不应低于7.0MPa（或成熟度不低于1800°C.h）。

采用成熟度作为检验低温季节混凝土是否达到允许受冻临界强度的标准和确定拆模时间比较方便。

根据“绍尔公式”计算，混凝土浇筑完成后，必须至少养护90h，才能拆模，防止混凝土早期受冻。

混凝土拆模后，在新浇混凝土表面覆盖一层篷布进行保温，构成不透风的围护层，防止产生表面裂缝。拆模应避免在夜间或气温骤降期间进行。

同时，拆模时间和拆模后的保护，应满足温控防裂要求，并遵守内外温差不大于20℃或2d～3d内混凝土表面温降不超过6℃。

五、做好温度观测、记录

趾墙混凝土浇筑期间，应加强温度观测。温度观测的主要内容和要求如下：

（1）外界气温宜采用自动测温仪器，若人工测温每天应测量4次。

（2）暖棚内气温每4小时一次，以距混凝土面50cm的温度为准，测四边角和中心温度的平均数为暖棚内气温值。

（3）水、外加剂及砂石骨料的温度每小时测一次。测量水、外加剂溶液和砂的温度，温度传感器或温度计插入深度不小于10cm；测量粗骨料温度，插入深度不小于10cm并大于骨料粒径1.5倍，周围要用细粒径充填。用点温计测量，应自15cm以下取样测量。

（4）混凝土的出机口温度、运输过程中温度损失及浇筑温度，根据需要测量或每2h测量一次。温度传感器或温度计插入深度不小于10cm。

（5）已浇混凝土块体内部温度，可用电阻式温度计或热电偶等仪器观测或埋设测温孔（孔深应大于15cm，孔内灌满液体介质），用温度传感器或玻璃温度计测量。

（6）大体积混凝土浇筑后3天内应加密观测温度变化：外部混凝土每天应观测最高、最低温度，内部混凝土8h观测一次。其后宜12h观测一次。

（7）气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。

六、施工质量保证措施

（1）根据混凝土生产流程热工计算，当日平均气温高于0℃时，用60℃热水拌制混凝土；当日平均气温低于0℃时，需对混凝土生产全过程进行加热、保温。

（2）施工现场按方案要求做好防冻保温工作，注意大风天气及寒流袭击对安全生产带来的影响。应指定专人收听收看天气预报信息，做好记录,并及时传达有关人员。

（3）趾墙混凝土浇筑尽量选择一天中气温较高的中午时段进行施工，错开早、晚时段。

（4）草毡、保温被等保温材料不得堆放在露天,以免受潮失去保温效果。

（5）在施工过程中，应注意控制并及时调节混凝土的出机口温度，尽量减少波动，保持浇筑温度均匀。

（6）混凝土浇筑完毕后，应及时进行保温。暖棚上部覆盖的保温被搭接长度不应小于30cm。

（7）运抵施工现场的混凝土应及时浇筑，避免搅拌车等待的现象。

（8）严格控制混凝土出机口温度和入仓温度，使之满足低温季节混凝土施工的要求。

（9）拌合混凝土前，应用热水冲洗拌和主机，并将积水或冰水排除。混凝土拌和时间应比常温季节适当延长，延长时间由试验数据确定。

（10）用热水拌和，水温一般不宜超过60°C，超过60°C时，应改变拌和加料顺序，将骨料与水先拌和，然后加入水泥拌和，以免水泥假凝。

（11）采用火炉保温的密闭空间内，需做好相关的防中毒措施。

（12）储备一定数量的火炉备用，如混凝土浇筑过程中突然停电，用火炉进行加热、保温。

七、结语

经过斯木塔斯水电站趾墙混凝土施工的实践证明，在较为极端的低温气候条件下，承建单位通过施工各环节精细的保温措施，确保了混凝土趾墙的质量要求，同时兼具着克服工期紧张的困难，为斯木塔斯水电站工程在2011年6月安全度汛奠定了坚实的基础。