二、混凝土冬期施工方法

混凝土浇筑后，为保证混凝土在达到要求的强度（抗冻临界强度）之前不受冻，必须选择适当的施工方法，使混凝土强度得到正常增长。混凝土基础冬期施工常用的方法有蓄热法、掺外加剂法、综合热法和外部加热法等。

（一）蓄热法

蓄热法是利用对混凝土组成材料（水、砂、石）预加的热量和水泥的水化热，用保温材料加以适当的覆盖保温，防止热量散失过快，延缓混凝土的冷却，从而使混凝土能够在正温条件下达到规范规定的抗冻临界强度。

由于蓄热法只需对原材料进行加热，具有施工简便、容易控制、费用较低、质量容易保证的优点，是非常普遍的冬期施工方法。

1.蓄热法的适用范围

规范规定：当室外最低温度不低于－15℃时，地面以下的工程或表面系数（表面系数是指结构冷却的表面积与其全部体积的比值）不大于5m－1的结构，应优先采用蓄热法养护。

2.材料的加热方法

混凝土原材料加热应优先采用对水加热的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热，水泥不允许加热（可以放在室内，以免其温度过低）。水、骨料加热的温度一般不得超过表10.1的规定。若水达到规定温度后仍不能满足要求，水的加热温度可提高到100℃，但水泥不得与超过规定温度以上的水直接接触，投料时，应先投入骨料和水，最后再投入水泥，防止水泥出现假凝现象。

表10.1　拌和水及骨料加热的最高温度

3.保温材料

蓄热法所选用的保温材料应具有导热性低、防风防潮、价格低廉、能多次重复利用、便于支设等功能。保温材料必须保持干燥，避免受潮，常用的保温材料有草垫、草帘、锯末、泡沫塑料板等。由于这些材料不能防风防潮，因此宜用防水布、塑料薄膜等覆盖，对于构件的边棱、端部和突出部分要特别注意加强保温。

4.蓄热法热工计算原理

蓄热法热工计算的依据是热量平衡原理，即每立方米混凝土从浇筑完毕时的温度下降到0℃的过程中，透过模板和保温层所放出的热量，等于混凝土预加热量和水泥在此期间所放出的水化热之和。必须保证当混凝土温度降至0℃时，混凝土抗压强度大于或等于抗冻临界强度，并据此确定保温层的种类、厚度及原材料的加热温度。

（二）掺外加剂法

掺外加剂是指在冬期施工的混凝土中加入一定剂量的外加剂，保证水泥在负温条件下继续水化，从而使混凝土在负温下能达到抗冻害的临界强度。冬期施工用的防冻剂通常由防冻、早强、减水及引气等组分复合而成，这样可以发挥各组分的特点，相互补充以取得更好的防冻效果。

1.防冻组分

防冻组分可降低混凝土中水的冰点，使之在一定负温条件下冻结，为水泥水化提供必要的水分，使混凝土在负温下继续硬化、强度继续增长。常用的防冻组分有：氯化钠、氯化钙、亚硝酸钠、硝酸钠、乙酸钠和尿素等。

2.早强组分

早强组分可加速水泥水化的过程，使混凝土强度迅速增长，尽快达到抗冻临界强度常用的早强组分有：硫酸钠、三乙醇胺等。

3.减水组分

减水组分用来减少拌和水量，从而降低混凝土中的含水量，以减轻因水分冻胀对混凝土的危害，提高混凝土的密实度。常用的减水组分有：木质素磺酸钙、FDN等。

4.引气组分

加入引气组分后，由于存在大量微小封闭的气泡，可缓冲冻胀应力的影响。

值得注意的是，由于氯离子会对钢筋产生锈蚀作用，因此，在钢筋混凝土中掺用氯盐类防冻剂时，氯盐掺量按无水状态计算不得超过水泥重量的1%。掺用氯盐的混凝土必须振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。为防止氯盐对钢筋的锈蚀作用，可在氯盐混凝土中掺加阻锈剂，常用的阻锈剂是亚硝酸钠，它同时又具有防冻作用。

（三）综合蓄热法

综合蓄热法是指在温凝土中掺入防冻剂，与蓄热法相结合的一种冬期施工方法。

综合蓄热法一般分为低蓄热养护和高蓄热养护两种。低蓄热养护过程主要以使用早强水泥或掺负温外加剂等冷操作方法为主，使混凝土在缓慢冷却至冰点前达到允许受冻的临界强度；高蓄热养护过程则主要以短时间加热为主，使混凝土在养护期间达到要求的受荷强度。这两种方法的选择取决于施工和气温条件。一般日平均气温不低于－15℃，表面系数为6～8，且选用高效保温材料时，宜采用低蓄热养护；当日平均气温低于－15℃，表面系数大于13时，宜用短时间加热的高蓄热养护。

采用综合蓄热法施工时，需对原材料预先加热，通过蓄热保温，使混凝土在浇筑后有一个正温养护过程。混凝土在正温养护期间，其强度应达到掺防冻剂混凝土所规定的临界强度值。

综合蓄热法的优点是：与掺外加剂法相比，可以减少防冻剂掺量，混凝土强度增长较快；扩大了蓄热法的应用范围，又避免了人工加热，有较好的技术经济效果。

（四）外部加热法

混凝土外部加热养护法是利用外部热源加热浇筑后的混凝土，保证混凝土在较高正温条件下硬化的冬期养护方法，其优点是能使混凝土强度迅速增长，短期内即可达到拆模强度，但是费用较高，只宜在蓄热法养护达不到要求时采用，根据加热混凝土所采用的热源的不同，加热养护方法可分为蒸汽加热法、暖棚法、电热法和远红外线法等。现主要介绍前两种。

1.蒸汽加热法

蒸汽加热法是用低压饱和蒸汽对混凝土均匀加热，使其在较高的温度下硬化，尽快提高混凝土强度的方法。常用的蒸汽加热方法有：

（1）蒸汽室法（棚罩法）

蒸汽室法（棚罩法）是指在结构物的周围制作能拆卸的蒸汽室，通入蒸汽以加热混凝土。如在基槽（基坑）上部加上盖板，此种方法主要用于地下工程。

（2）蒸汽套法

蒸汽套法是指在模板外围再安装一层紧密不透气的保温模板（可用木板制成），中间留出约150mm的空隙，蒸汽通入模板与套板之间的空隙中来加热混凝土的方法。此种方法主要用于地上结构。

（3）热模法（蒸汽毛细管法）

热模法（蒸汽毛细管法）是指在靠近混凝土各面木模板的内侧做成沟槽，沟槽断面可做成三角形、矩形或半圆形等，沟槽内通入蒸汽来加热混凝土的方法。

（4）内部通气法

内部通气法是在结构内部留设孔道，孔道内通入蒸汽养护的方法。通入的蒸汽应为低压饱和蒸汽，以防止压力过大、温度过高，应保证混凝土内部和表面温度相同。采用这种方法时应注意不能因为内部留设孔道而对结构造成不良影响，内部留设孔道的位置应经工程设计人员同意。

各种养护方法的特点及适用范围见表10.2。

表10.2　混凝土蒸汽养护的适用范围

从表10.2中可以看出，混凝土基础在冬期施工时适合使用蒸汽室法（棚罩法）。

2.暖棚法

暖棚法是指在基础（或建筑物、构件）周围搭起大棚，通过人工加热使棚内保持正温。混凝土的浇筑与养护均在棚内进行。

暖棚法的优点是：施工操作与常温相同，劳动条件较好，混凝土质量容易保证，不易发生冻害。缺点是；费用较高，且由于暖棚内温度较低（一般不超过10℃），混凝土强度增长较慢。

暖棚法的适用范围是：适用于混凝土工程较为集中的区域，尤其适用于混凝土量较多的地下工程，室外日平均气温一般不低于－10℃。当采用暖棚法施工时，棚内各测点温度不得低于5℃，并应设专人检测混凝土及棚内温度。暖棚内测温点应选择其有代表性位置进行布置，在离地面50cm高度处必须设点，每昼夜测温不应少于4次。养护期间应注意混凝土不得有失水现象，当有失水现象时，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的措施。