混凝土冬期养护方法的选择

混凝土冬期养护方法的选择

      一、混凝土冬期养护方法的选择

      1、大体积混凝土设备基础、热电站等养护方法的选择
      ⑴、蓄热法，严寒大风时，须加搭挡风墙
      ⑵、地下结构，搭保温棚遮盖。 
      ⑶、蓄热为主，个别部位电热或用小型暖棚
      ⑷、蓄热并掺外加剂，个别部位人工加热。 
      2、工业及民用建筑独立或带形混凝土、毛石混凝土基础，小型设备基础：
      ⑴、不太冷时土模保温，上部覆盖 
      ⑵、蓄热法加外加剂；或加早强抗冻剂，简单覆盖 
      ⑶、个别小型独立基础，上部遮盖，用蒸汽或热空气表面加热，初期电热，然后保温蓄热 
      ⑷、无钢筋和毛石混凝土基础采用负温混凝土法
      3、基础梁、柱、吊车梁、框架结构： 
      1、不太冷时，蓄热法加外加剂；或外加剂法；或电热蓄热法
      2、蒸汽加热法；或结构内部通气法。

    二、蓄热法养护
      1、蓄热法养护施工要点
      1.1 基本原理 
      蓄热法将混凝土的组成材料（水和骨料）进行适当加热、搅拌，使搅拌后具有一定的温度，混凝土的外围用保温材料严密覆盖，利用混凝土预加的热量及水泥的水化热之和保温，使混凝土缓慢冷却，并在冷却即过程中逐渐硬化，当混凝土冷却到0℃时，使达到抗冻临界强度或预期的强度。 
      1.2 材料加热 
      ⑴ 水泥宜用425号及425以上硅酸盐水泥或普通水泥,使用前宜运入暖棚内存放 

      ⑵ 组成材料加热应优先考虑加热水，当水加热还达不到要求温度时，才考虑对砂和石子加热；当石子干燥无冻块时，只加热砂。
      ⑶ 水的加热可用火炉、大铁锅或在水箱内安放盘曲的蛇形蒸汽管或直接通入蒸汽。砂、石子加热可采取将蒸汽管直接插入被加热的石子堆中，通蒸汽或热空气加热；小批量可用热炕或在铁板下、金属管等火炕下生火间接烤热，但不能用火焰直接加热集料。 
      ⑷ 混凝土组成材料加热温度需要混凝土拌和物的最终温度按17-4-4-2节计算确定。水、集料加热的最高允许温度应按表17-24采用。混凝土温度一般应控制在35℃以内，温度过高会引起合宜性变差，或导致热收缩裂缝。 
      1.3 搅拌、运输、浇灌 
      ⑴ 搅拌时应投入砂石和水拌和，然后再投入水泥拌和，不得将水泥与水直接搅拌,以免产生假凝.搅拌时间应比常温季节延长50%，切忌将带有冻团及冰雪的砂石装入搅拌机内。 
      ⑵ 严寒季节浇筑混凝土应考虑运输器具进行适当覆盖保温，尽量缩短运输距离和装卸次数，灌筑要快浇快盖，工作面尽量缩小，以减少热损失。 
     1.4 蓄热保温 
      ⑴ 蓄热法保温应选择导热系数小，就地取材、价廉耐用的材料，如稻草板、草垫、草袋、稻壳、麦秸、稻草、锯屑、炉渣、岩棉毡、聚苯乙烯板等，并要保持干燥。可成层或散装覆盖，并作成工具或保温模板，在保温时再在表面覆盖一层塑料薄膜、油毡或水泥袋纸等不透风材料，可有效提高保温效果，或保持一定空气间层，形成一密闭的空气隔层，起保温作用。 
      ⑵ 及时作好保温覆盖，各层互相搭盖严密。敷设后，要注意防潮和防止透风，对于结构构件的边棱、端部和凸角，要特别加强保温、挡风。新浇混凝土与已硬化混凝土的连接处，为避免热量的传导损失，必要时应采取局部加热措施。 

      1.5冷却时间计算 
      蓄热法混凝土冷却到0℃的延续时间和此期间的平均温度，可按17-4-4-2节计算求得，据此查图17-3，或用成熟度方法估算出混凝土可能获得的强度。如混凝土达不到抗冻临界强度值或预期的强度，则须调整施工条件或改进保温措施，再进行计算，直至符合要求为止。 
      1.6 测温 
      混凝土拌制、运输、浇灌应严格控制温度；混凝土浇筑后应严格测温工作，如发现温度下降过快或遇寒流袭击，应立即采取外加保温层或人工加热等措施，以防止混凝土受冻。
      1.7 蓄热法扩大应用措施 
      蓄热法除采取覆盖保温材料外，还可以辅以一些附加措施，以扩大蓄热法应用范围： 
      ⑴ 掺入早强剂、抗冻剂或早强型减水剂，使水泥水化放热较早较快。加速混凝土硬化和降低冻结温度。 
      ⑵ 采用高标号水泥、早强水泥配制混凝土或增加水泥用量，增大水泥的早期水化热或掺入减水剂，降低水灰比 
      ⑶ 利用保温材料储备热量，如采用生石灰锯屑和水（0.7：1：1，重量计）拌和均匀，覆盖在混凝土表面周围，利用放出的热量，对混凝土进行短期加热和保温。 
      ⑷ 将蓄热法与混凝土外部加热法或早期短时加热法合并应用，如蒸汽蓄热法、电热法以及用简易棚罩加热围护等，防止降温过快。 
      ⑸ 地面以下的结构，利用未冻土的热量，用保温材料严密覆盖基坑（槽）提高环境温度，减缓降温速度。 
      ⑹ 用简易棚罩加强围护或设挡风墙，防止降温过快。
      1.8 优缺点及适用范围 
      蓄热法具有方法简单，不需混凝土加热设备，节省能源，混凝土耐久性较高，质量好，费用较低等优点，但强度增长较慢，施工要有一套严密的措施和制度 适用于结构较为厚大，表面系数小于5，大气温度不低于-15℃的情况，如选择适当的保温材料，掺加化学外加剂以及附加其它措施，表面系数大于5的结构亦可使用，对于地下的混凝土结构和大型设备基础更为适宜。 
   （注：混凝土抗冻临界强度：对硅酸盐或普通水泥配置的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的30%；对矿渣水泥配置的混凝土，为设计的混凝土强度值的40%。） 

拌合水及集料的最高允许温度

      注：当集料（即骨料）不加热时，拌合水可加热到100℃，但水泥不应与80℃以上的水直接接触。投料顺序，应先投入集料和已加热的水，然后再投入水泥。

      三、暖棚法养护
       暖棚法养护施工要点： 
      1、 暖棚法在建筑物、构筑物或构件的周围或脚手架的外围，用保温材料搭 设暖棚，或在室内用草袋、草垫、塑料薄膜等将门窗堵严，或在框架结构脚手架外围挂设围幕，或在独立结构支设充气暖棚（空气支撑结构）等，当浇筑和养护混凝土时，棚内生火炉，或设热风机加热，或安暖气排管通蒸汽或热水进行采暖，以保证棚内正温环境（不低于5℃），并保持混凝土表面湿润，使混凝土在正温下养护达到预定强度。 
      2、 搭设时应注意，在混凝土结构物与暖棚之间要留足够的空间，使暖空气 流通；为降低搭设成本和节能，应注意减少暖棚体积；同时应围护严密，不透风；采用火炉作热源，要特别注意安全防火。

三、外加剂法

      3.1、原理及适应范围 
      1、在混凝土中掺入一定量的早强抗冻外加剂（或用负温硬化水溶液拌制混凝土），混凝土浇筑于普通模板中，在整个养护过程中不加热，仅作保护性护盖，以防止风雪侵袭，使混凝土早期强度迅速增长并保持在一定负温条件下继续硬化，并达到要求的强度。 
      2、本法具有施工简便，使用可靠，不需复杂的加热和保温，费用较低等优点，但混凝土强度增长较慢。 
      3、适应于截面较厚大的结构及一般低温（0～-10℃）和冻结期较短的情况下使用；在严寒条件下，可与原材料加热、蓄热法以及其它方法结合使用。负温混凝土适应于工程量不大、蓄热保温困难的结构，如圈梁、过梁、挑檐、阳台、雨棚、地面、路面及梁柱接头等使用。 
      4、掺加氯盐不得用于高湿度（相对湿度大于50%），高温度（60℃以上）环境中使用的结构（如排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房等，靠近电源的结构如发电站、变电所）以及预应力混凝土结构等。 
      3.2、外加剂种类及掺量 
      1、常用防冻剂有氯化钠、氯化钙、亚硝酸钠、硝酸钠、乙酸钠、碳酸钾、尿素等，常用早强剂有硫酸钠、三乙醇胺、硫代硫酸钠等，其中单掺较好的有氯化钠、氯化钙、硫酸钠。复合剂以硫酸钠与亚硝酸钠、三乙醇胺与氯化钠（或氯化钙）使用较普遍，效果较单一型好，此外还有以有机物为主组成的新型负温硬化剂，系由防冻剂、早强剂和减水剂组成。加减水剂作用是用来减少拌合水量，降低混凝土的含水量，提高密实性和强度，常用减水剂为木制磺酸钙。负温硬化剂有较好的防冻增强效果，对钢筋无锈蚀，且货源广，价格便宜，各种抗冻早强剂的性能及效用见22-10抗冻材料。 
      2、硫酸钠单独使用掺量一般为水泥重量的1-3%，最佳掺量为1.5%。
      3.2、施工要点 
      1、水泥宜优先选用425号或425号以上的硅酸盐水泥或普通水泥；砂、石不得含有冰雪、冻块和泥土杂质。 
      2、掺氯盐早强抗冻剂，氯盐（按无水状态计）的掺量，钢筋混凝土中不得超过水泥重量的1%；无筋混凝土中不得超过水泥重量的3%。为减少氯盐对钢筋锈蚀的影响，使用时亦同时掺入阻锈剂。 
      3、氯盐事先调成溶液，搅拌时均匀加入。配制三乙醇胺复合剂时，应先用热水熔化氯化钠，再加入亚硝酸钠，最后加入三乙醇胺，充分搅匀，拌合混凝土时和水要混合均匀一次加入。负温硬化剂使用应先溶解于水配成溶液，然后投入搅拌。配制硫酸钠溶液的水温应保持在30～50℃，浓度不宜大于20%。
      4、拌和水应适当加热，必要时砂、石亦应加热。 
      5、混凝土的搅拌时间应比普通混凝土延长50%；坍落度应控制在1～3cm之间。
      6、混凝土出机温度不宜低于10℃，浇筑成型后的温度不宜低于5℃，混凝土应加强振捣密实。 
      7、混凝土浇筑后立即作保护性覆盖，必要时应加适当保温防寒。 
      8、当大气温度下降使混凝土本身温度低于负温硬化的规定温度时，此时混凝土的抗压强度应不低于3.5MPa；如果达不到时，应采取适当加热或保温措施。
      9、其他施工要求通普通混凝土施工。

      四、蒸汽加热法养护  

        常用蒸汽加热养护方法

       蒸汽室法（简易蒸汽室法）

      加热养护方法

      用砖（或利用地坑、槽）作围护墙，在木框或搭设的脚手杆上，铺设席子、油毡纸或塑料薄膜作活动盖，构成蒸汽室，或在构件周围用 保温材料（木材、砖、棚布等）加以围护，然后四周用草垫或砂压严封闭接缝，内设蒸汽管 喷汽加热混凝土。施工要设排除冷凝水的沟槽， 防止侵入地基冻结，并注意使蒸汽喷出口离混 凝土外露面不小于30mm。

      优缺点、适用范围
      施工方便简单，养护时间短，但耗汽量较大。  适用于现场预制数量较多，尺寸较大的大、中型构件或现浇地面以下墙、柱、基础、沟道、构造物等。

      蒸汽套法

      加热养护方法
      在结构的模板外围再作一层紧密不透气的模板或其他围护材料，作成蒸汽保温外套，并作成工具式便于周转，在期间通入蒸汽加热混凝土。模板与套板间空隙不超过15cm。为了加 热均匀，应分段送汽，一般水平构件（地梁、 吊车梁等）沿构件每1.5～2.0m分段通汽；垂直构件每3～4m分段通汽，蒸汽分别从每段的下部通入汽套中，同时要设置排除冷凝水的装置，套内温度可达30～40℃
      优缺点、适用范围
      分段送汽，温度容易控制，加热均匀，养护时间短，耗汽 量一般为800～1200Kg/m3 ，但设备复杂，费用较大，适用于捣制柱、梁及肋型楼板等整体结构、预制构件接头等的加热

      内部通汽法

      加热养护方法
      在混凝土构件内部预留φ25～50mm孔洞（用钢管或胶管充水成孔），插入短管或排管通入蒸汽加热，下部设冷凝水排除口。梁内留孔应设0.5%的坡度（图17-9、图17-10），当混凝土达到抗冻强度后，用砂浆或水泥浆将孔洞封闭。构件加热一般可不保温，但低于-10℃时，为避免温差过大，减少热损失，表面应采取简单围护保护措施；混凝土加热温度一般控制在30～45℃。
      优缺点、适用范围
      施工简单，热量可有效利 用，省蒸汽（200～300kg/m3 ）、燃料、设备；但加热温度不够均匀  适用于加热预制多孔板及捣制柱、梁等构件。

      毛管模板法

      加热养护方法
      在混凝土木模板内侧沿高度方向开成通长的通汽沟槽（又称毛管），在外部设分汽箱和蒸汽管，蒸汽由支气管送入分汽箱，然后送入毛管沟槽加热混凝土，再由上端的φ20mm气孔逸出（图17-11）。通气槽可作成三角形、矩形或半圆形，间距20～25cm，用0.5～2mm厚铁皮或6～9mm厚木版条或胶合板封盖。模板制作应严密，分汽箱应作成凹形，围绕结构一周，净截面不小于30×50mm，垂直方向每隔2.5～3.5m设一个，水平方向每隔1.5～2.0m设一个。冷凝水通过底部的水门或分汽箱预留孔排掉。每个通汽槽高度不宜超过3.5m（水平不超过2.0m），加热温度用汽量调节。
      优缺点、适用范围
      蒸汽用量少，耗汽量在 400～500 kg/m3 ，利用率高，加热均匀，温度易控制，养护时间短；但模板制作较复杂，耗料多，需一定设备，费用大。 适用于框架结构柱及墙等垂直构件，加热效果较好；对于平方的构件，效果较差，加热不均匀，不宜采用。

      热模热拌法

      加热养护方法
      采用特制的空腔式模板（图17-12），或在构件胎模内预埋3～4根φ30mm蒸汽排管，用纤维板或硬制泡沫塑料板封闭，造成蒸汽热模（台模），通汽加热混凝土，或仅在模底通入蒸汽，自下而上加热构件，使其均匀受热，再加上热拌集料蓄热，使混凝土强度快速增长。
      优缺点、适用范围
      可在严寒（-30℃）条件下使用，加热温度较均匀，能节省能源，缩短生产周期 适于有条件的现场预制构件和中、小型低碳冷拔钢丝预应力构件使用

      塑料暖棚法

      加热养护方法
      在地面或地槽内设檩条搭设简易塑料薄膜暖棚，在棚内铺简易蒸汽排管，并利用太阳能加热混凝土，或再适当通汽保温
      优缺点、适用范围
      施工简单，省投资和燃料，并可利用太阳能  适于加热地下独立基础或现场预制构件

      四、蒸汽加热法养护

      常用电热养护方法

      名称、原理
      电极加热法系在混凝土结构的内部或外表设置电极，由于混凝土具有一定的电阻值，使电能转化为热能，对混凝土进行加热养护。