混凝土冬期施工养护方法及强度发展特点

发布时间：2024-12-19　　　字号：【大 中 小】

混凝土中水泥水化是一种化学反应．其反应速率受温度影响明显。随着温度的升高、化学反应的速度加快．温度升高至80℃时的水化速度，比20℃时增加了5倍，温度升至100℃时增加了9倍。当混凝土养护温度低于5℃时，与常温相比．混凝土强度增长缓慢，因此强度按照600℃·d来估算混凝土强度成熟度，可见养护温度对混凝土强度增长的影响非常大。

冬期混凝土工程一样需要对工程结构进行进行标准强度和同条件养护的工程实体强度检测，来确定混凝土拌合物的质量和实体强度。由于冬期混凝土工程施工方法的不同，其标准强度和同条件养护强度的检验评定方法又略有不同。冬期混凝土工程养护方法有混凝土蓄热法和综合蓄热法养护、混凝土蒸汽养护法、电加热法养护、暖棚法施工、负温养护法、硫铝酸盐水泥混凝土负温养护法。因此，有必要对这些养护方法加以说明，以便于理解。

（一）冬期混凝土工程养护方法

（1）蓄热法及综合蓄热法

冬期施工的蓄热法是指在冬期条件下利用原材料加热以及水泥水化热量，通过采用适当的保温措施延缓混凝土的降温速度，使混凝土温度降到0℃或设计规定温度前达到预期混凝土强度。当室外最低气温不低于-15℃时，地面以下的工程，或表面系数不大于5m^-1的结构，宜采用其法养护，对结构易受冻的部位，应加强保护措施。综合蓄热法则是在蓄热法的基础上掺入化学外加剂的施工方法。当室外气温最低气温不低于-15℃时，对于表面系数5m^-1～15m^-1的结构，宜采用综合蓄热法养护，围护层散热系数宜控制在50kJ/(m³·h·k)～200kJ/(m³·h·k)之间。综合蓄热法施工的混凝土中应掺入早强剂或早强型复合外加剂，并应具有减水、引气作用。

蓄热法和综合蓄热法是在冬季施工条件下，人为改变小气候环境，混凝土强度增长与常温条件差别不大。因此，采用蓄热法及综合蓄热法的混凝土，其标准强度的确定与常温条件下施工相同，可以国家标准《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-2010）规定分批检验评定，用于混凝土分项工程中的检验批验收。

采用蓄热法或综合蓄热法施工的混凝土是在人工小环境下，覆盖物内进行的，其同条件养护试件强度的确定是与常温条件下有区别的，其区别在于养护温度的取值不同，前者是覆盖物内的实测温度，后者是大气环境温度。大气环境温度应按照当地气象台公布的日最高温度与最低温度的平均值计算，而覆盖物内的实测温度应根据《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-2011）进行测量，从混凝土入模开始至混凝土达到受冻临界强度，或混凝土温度降至0℃或设计温度之前每隔6h测量一次，掺防冻剂的混凝土在强度未达到其受冻临界强度前每隔2h测量一次，达到受冻临界强度后每隔6h测量一次，并以此计算日平均温度。应多留置同条件养护试件，以便于在不同龄期确定混凝土结构实体强度是否达到混凝土受冻临界强度和满足后续施工要求的强度。

（2）暖棚法

冬期混凝土工程施工的暖棚法是将被养护的混凝土构件或结构置于搭设的棚中，在内部设置热源加热棚内空气，使混凝土构件或结构处于正温环境下养护。暖棚法是人工制造封闭的小气候环境，使混凝土构件或结构处于不低于+5℃的温度之中，其标准强度的确定与蓄热法及常温条件下相同。暖棚法和蓄热法、综合蓄热法都是在人工改造的小气候环境中进行的，因此，同条件养护强度的确定与其基本相同，但养护棚内日平均温度应按行业标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-2011）的规定确定，棚内各测点温度不得低于+5℃，暖棚内测温点应选择具有代表性位置进行布置，在离地面50cm高度必须设点，每昼夜测温不应少于4次，以平均值计算日平均温度。Y养护期间应监测暖棚内的相对湿度，混凝土不得有失水现象，否则应及时采取增湿措施或在混凝土表面洒水养护。暖棚的出入口应设专人管理，并应采取防止棚内温度下降或引起风口处混凝土受冻措施。在混凝土养护期间应将烟或燃烧气体排至棚外，并应防止烟气中毒和防火的措施。

（3）蒸汽养护法

蒸汽养护法是以蒸汽为热源对混凝土进行加热养护的施工方法。通常采用向棚罩、蒸汽套、热模板或结构内部预留孔中通以蒸汽，迅速提高混凝土的早期强度。棚罩法适用于预制梁、板、地下基础、沟道等；蒸汽套法适用于现浇梁、板、框架结构，墙、柱等；热模法适用于墙、柱及框架结构；内部通气法适用于预制梁、柱、桁架。现浇梁、柱、框架单梁。蒸汽养护法应采用低压饱和蒸汽，当工地有高压蒸汽时，应通过减压阀或过水装置后方可使用。蒸汽养护的混凝土，采用普通硅酸盐水泥时最高养护温度不得超过80℃，采用矿渣硅酸盐水泥时可提高到85℃，但采用内部通气法时，最高加热温度不应超过60℃。

按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）第7.1.1条规定，对采用蒸汽法养护的混凝土构件，其混凝土试件应先随同结构构件同条件蒸汽养护，再转入标准条件养护共28d，即采用“蒸转标法”。早期经蒸汽养护的混凝土强度可达标准养护28d强度的70%以上，但蒸汽养护转入同条件养护后强度增长明显减慢，甚至后期强度增长停滞。因此，在评定蒸汽养护构件的混凝土强度时，其试件应先随构件同条件养护，然后置入标准养护室继续养护，两段养护时间之和等于规定龄期。混凝土强度经两段式发展的“蒸转同”养护后，强度发展总体效果与标准养护基本相似，但稍有降低。蒸汽养护同条件养护强度的确定仍按常温条件下的方法进行，有人建议以蒸汽养护的恒温温度作为第1天的日平均温度，并以此累积计算同条件养护的成熟度。

（4）负温法施工

负温法施工是在混凝土拌合物中掺入防冻剂，浇筑后混凝土不加热，也不做蓄热保温养护，使混凝土在负温条件下硬化的施工方法。负温养护法施工的混凝土，应以浇筑后5d内的预计日最低气温来选用防冻剂，起始养护温度不应低于5℃。混凝土浇筑后，裸露表面应采取保湿措施，同时，应根据采取必要的保温覆盖措施。负温养护法应加强测温，混凝土内部温度降到防冻剂规定温度之前，混凝土的抗压强度应符合临界强度。采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥时临界强度不低于30%，矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等时，不应低于设计强度的40%。当室外气温不低于-15℃时，采用临界强度不应低于4.0MPa，当室外气温不低于-30℃时，采用临界强度不应低于5.0MPa。强度等级高于C50的混凝土，临界强度不宜小于混凝土强度等级值的30%。有抗渗要求的混凝土，临界强度不宜小于50%，有抗冻耐久性要求的混凝土，临界强度不低于70%。

（二）冬期混凝土强度增长的特点

混凝土浇筑以后水泥水化能够释放热量，加上混凝土是热的不良导体而具有一定的保温蓄热性能。因此，即使在冬季温度很低(0℃以下)的情况下，其强度仍能得到增长，只是速度缓慢得多而已。只要在受冻之前达到受冻临界强度，即使在0℃以下的低温中，混凝土强度仍有增长(温度等效系数始终大于零)。甚至在温度为-l5℃的低温下，还有相当于标准养护(2O℃)时9％的强度增长率。由于冬期温度偏低以及冰冻、干燥、多风等影响，冬期同条件养护强度随龄期增长缓慢，且规律性不强，离散度很大。

1）与标养强度类似，冬期同条件养护强度随龄期也基本呈对数趋势增长；

2）冬期同条件养护强度明显比标养强度低，28d强度约为标养强度的60%～80%左右，在冬期的不同时段，降低的程度也稍有不同，出动及冬末因早期气温相对较高，故强度稍高，严冬强度最低；

3）冬期不同时段，强度降低程度虽有差异但很微小，故可按平均值统计分析，且冬期施工可按统一方法进行强度验收；

4）由于冬期气候变化不规律，因此反映结构实体强度的同条件养护试件的时间不能取标准养护龄期28d，也不能取为某一固定的龄期，即按600℃·d计算，0℃及以下时间不计入，且不受60d的时间限制，可以采用这种方法确定混凝土实体检验的同条件养护强度；

5）混凝土强度增长直接受温度的影响，因此应采用能够反映冬期低温影响的折算成熟度来描述冬期混凝土强度的增长规律，并累积确定等效养护龄期；

6）由于冬期低温的特殊情况，成熟度和等效养护龄期的计算应遵从冬期施工规程的有关规定，但冬期混凝土强度在相同的成熟度条件下仍低于标养强度及结构的实体强度，这是由于自然养护状态下湿度条件(干燥、多风)劣于标准养护的缘故。

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