冬季混凝土拌制施工中温度控制分析
关键词：冬季,混凝土,拌制,施工,温度控制
前言
混凝土强度与水泥进行的水化反应强度有很大的关系，相关参考资料表明，当温度降至5℃左右时,混凝土的水化反应强度会显著降低。当混凝土的温度低于5℃，混凝土处于游离状态的水分的体积开始膨胀，而此时新浇筑混凝土的强度很低，就会在混凝土内部留下孔隙,从而使混凝土的最终强度严重下降。当温度降至-5℃时，混凝土内部的水分容易结冰，相应的水化反应基本上都处于停止状态，而混凝土因内部水分结冰后，体积会膨胀，从而容易导致混凝土的膨胀开裂，所以在冬季施工过程中,尤其是混凝土拌制施工时要采取合理的控温措施。
一、计量冬季混凝土拌制施工中的相关温度参数的计算
按照混凝土施工的相关规范要求，进行混凝土热工计算时各料加热的最高温度为：水温60~80摄氏度;砂温度为5℃、石温度为-15℃。结合现场的实际情况及各料在加热时的热量损失，取：TW(水)=60℃;TS(砂)=5℃;Tg(碎石)=-15℃。水泥不可直接加热，入盘前保证不低于5℃，所以Ts(水泥)=5℃，假定混凝土拌和温度为To，则按照相关计算公式，To的计算过程如下：
To=[0.9(MceTce+MsaTsa+MgTg)+4.2Tw(Mw-WsaMsa-WgMg)+C1(WsaMsaTsa +WgMgTg)-C2(WsaMsa+WgMg)]/[4.2Mw+0.9(Mce+Msa +Mg)]=[0.9(390×5+689×5-1077×15)+4.2×60(195-2.5%×689-1077×0.5%)+4.2(689×5%×5-1077×15×0.5%)]/[4.2×195+0.9(390+689+1077)]=12.4℃
其中，水泥用量Mce=390kg，砂子用量Msa=689kg，碎石用量Mg=1077kg，水用量Mw=195kg，砂子温度Tsa=5℃，碎石温度Tg=-15℃，水温度Tw=60℃，水泥温度Tce=5℃，砂子含水率Wsa=2.5%，碎石含水率Wg=0.5%。
混凝土拌和出机温度T1
T1=To-0.16(To-Ti)
T1=12.4-0.16(12.4-5)=11.2℃
Ti为棚内温度，取值为5℃
混凝土入模温度T2
T2=T1-(aTt+0.032n)(T1-Ta)=11.2-(0.1×0.3+0.032×1)〔11.2-(-15)〕=10℃
其中，a为混凝土温度损失系数，取a=0.1。n为混凝土倒运次数,取n=1。Tt为混凝土从运输至入模的时间，取Tt=0.3h。Ta为混凝土运输时的外界气温，取Ta=-35℃。
二、冬季混凝土拌制施工中相关温度控制说明
(一)拌和料的温度控制
1、水温度的控制
冬期混凝土的施工，保证混凝土的温度应以热水为主，对水采用蒸汽加热或直接加热，水的温度控制在80℃以内，施工时应注意先投入骨料及已加热的水并搅拌均匀后，再将水泥投入。水加热时应严格控制其温度，并设专人进行测温。
2、骨料的温度控制
当外界温度过低，采用提高水温的方法也无法达到混凝土冬季施工要求时，必须采用搭设暖棚对砂进行保温，保证砂骨料温度在5℃以上，来满足混凝土的冬季施工要求。
3、水泥的温度控制
水泥不允许直接加热，但是施工时应事先放入暖棚内，保证水泥入盘前的温度不低于+5℃。
4、外加剂的温度控制
冬季施工合理的使用外加剂，也是保证混凝土质量的重要措施，在掺外加剂前，应将外加剂同水泥一起放入暖棚内，以保证外加剂的入盘温度不低于+5℃。
(二)骨料与水的加热方法
冬季混凝土施工其质量保证完全取决于对各种材料的加热效果，所以应制定合理、可靠、切实可行的冬季施工措施，以保证混凝土质量。
1、水的加热方法
在搅拌站附近设置一个体积为4m3的蓄水池，根据现场条件以及温度，水池下面用火直接加热，同时准备两根蒸汽管作为临时加热，做到随用水随蓄水，保证水的温度。
2、骨料的保温
由于工程施工中的砂、石料用量较大，必须确保一次性浇筑需要的砂、石料的存储量满足施工要求，根据需要应保证砂石料足够的存储场地。在碎石料堆顶部覆盖一层帐篷，装载机进出取料，设专人揭开在碎石料上方的棉帐篷，并及时覆盖。在砂料场外部搭设暖棚，保证砂料温度在5℃以上，必要时在暖棚内生炉子加热。
3、搅拌机的保温
搅拌机前后台的入口应做好封闭棚，设置热水罐，外加剂标准计量设备，用完毕后清洗的污水应做好排水，防止四处飞贱，造成结冰，影响道路使用安全。
4、拌制混凝土时的温度控制
拌制混凝土时，骨料中不得带有冰雪及冻块，拌制混凝土的最短时间不得小于3分钟，且在混凝土浇注前清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。混凝土强制搅拌时间3分钟。水加热到接近80℃时，投料顺序是先投入骨料和水，而后再投入水泥，以免水泥直接与热水接触。
三、冬季混凝土拌制施工中的温度控制举措
(一)冬季混凝土拌制施工前及施工过程中的温度控制举措
1、冬季混凝土拌制施工前的温度控制
冬季混凝土拌制施工前，要求混凝土施工前1小时由技术人员进行测温控制,水的温度在混凝土施工前3小时就进行加热，但温度不可超过规范允许值，存放水泥与防冻剂的暖棚中应先放入温度计，施工前1小时掌握水泥与防冻剂的温度，从而保证水泥与防冻剂的入盘温度不低于+5℃。
2、冬季混凝土拌制施工过程中的温度控制
混凝土拌制施工过程中要严格控制各部位及各环节的温度，要保证有足够的测温次数，根据测温情况随时调节水温以保证混凝土施工的质量要求，在施工过程中，砂石料每二小时测温一次，由于水需要不断添加，所以水温度设有专人随时测量，动态控制。测温结果要求显示在测温记录上，并根据实际情况进行相应调整。
(二)冬季混凝土拌制施工后的温度控制举措
冬季混凝土拌制施工后的温度控制还需要做好如下几个方面的工作：
第一、冬季混凝土拌制施工后的养生，其测温点布置应全面，准确的反映养生的温度情况，应在混凝土结构迎风面、背风面、两侧及顶部均设有测温孔。
第二、在对拌制施工后的混凝土进行测温时要做到测温前，要备齐必须的工具、文具，为正常的测温创造有利条件。测温时,仪表应与外界隔离并留在测温孔内不小于3分钟，测温孔应编号并绘制测温孔布置图，及时做好测量记录，并规范操作人、负责人签字制度。
第三、混凝土升温阶段非常关键，要严格把握升温的速度。其升温速度为不超过10℃/小时。根据这个升温速度的要求，混凝土养生升温阶段每小时进行一次测温工作，全天24小时不间断进行,严格控制升温速度。当混凝土温度不再明显上升，此时已进入恒温阶段，其测温次数为每两小时一次，并全天24小时不间断进行。
第四、混凝土受冻允许强度为设计强度的30%，当混凝土施工后强度达到设计强度的30%，混凝土便可撤去养生，此强度根据混凝土同步养生试块来测定。
第五、混凝土恒温养护结束后，便进入降温阶段，降温阶段的降温速度不得超过5℃/小时，同升温阶段相当，要求每小时测温一次，严格控制其降温速度，直到防寒棚内混凝土内部温度与外界温度差在15℃以内方可进行防寒棚拆除。
第六、当防寒棚内温度与外界温度温差在10℃以上时，拆除模板后混凝土表面应用苫布给予覆盖。冬季根据外界环境温度变化采取相应的技术措施，因此，冬季施工过程中进行温度观测以便发现异常情况及时采取措施。具体做法是每隔2小时对施工暖棚测温一次，而且施工用水、砂和碎石加热温度、混凝土出罐温度、混凝土入模温度每隔1小时测量一次。
结语：混凝土在冬季施工时受温度的影响，容易产生施工质量问题，尤其是在拌制施工时对相应的施工材料温度都有严格的要求，如果相关温度不能得到有效控制的话就比较容易引发施工质量问题，所以做好冬季混凝土拌制施工中的温度控制工作，意义重大。
参考文献：
[l]刘永明. 冬季混凝土拌制及施工中的温度控制[J].低温建筑技术，2008(06).
[2]张保兴. 大体积混凝土基础冬季施工技术[J].长安大学学报(建筑与环境科学版),2003(01).
[3]李凤朝. 永定新河防潮闸大体积混凝土冬季施工温度控制措施[J].天津水利,2006(07).
