杨新杰
(太原市城市建设拆迁中心，山西太原 030009)
1 工程概况
本工程为住宅楼和地下车库，建筑面积为25 000 m2，地下分为2层，地上34层，为剪力墙结构体系，建筑总高度为99．20 m。建设单位要求冬期施工，现主体进度施工至22层一段顶板，22层二段剪力墙。
2 冬期施工部位及任务情况
根据规范规定，连续5 d室外日平均气温稳定低于5℃时，即进入冬期施工，当连续5 d室外日平均气温稳定高于5℃时解除冬期施工。按照施工计划安排及当前现场实际施工进度情况，本工程将进行冬期施工的分项工程有:钢筋工程、模板工程、混凝土工程、砌筑工程。因本工程主体楼层较高，冬期施工施工层温度与现场地面温度相差较大，为保证施工质量和冬期施工工作的正常进行，如现场日平均气温低于-5℃以下或遇异常天气情况则停止施工。
冬期施工主要项目及预计施工日期如表1所示。
表1 冬期施工主要项目及预计施工日期
3 冬施施工准备
3．1 内业准备
安排专人进行气温观测并作记录。测温范围:大气、混凝土出罐、入模、混凝土养护等温度，试验部门根据混凝土的养护测温数据计算成熟度，来推算混凝土强度增长情况，决定同条件试块的试压时间、混凝土的拆模时间以及拆模后混凝土外表面的保温措施。生产部门应根据冬施特点提前做好进度计划，组织好生产力，提前做好现场冬施设施的准备工作。材料部门应制定好冬施材料、机具用量计划，报送公司材料供应站，确保按时进场技术部门做好图纸准备，凡进行冬期施工的工程项目，必须复核施工图纸，查对其是否能适应冬期施工要求，冬施小组要组织好冬施准备工作检查和季度、月度不定期的冬施检查，发现问题及时解决。
3．2 外业准备
对现场周围的施工道路，在冬施前进行一次彻底的检查和修整，要求道路通畅、平整、坚实、防滑。办公区与生活区应符合冬施要求，用水、采暖等都要充分考虑，满足工作与生活的需要。材料库、水泥库等做好防潮、防水、防冻工作;机械设备应加强维修、保养工作，机电外露设备应做好防雪、防冻的准备，各种车辆应根据气温变化，注意水箱放水，避免受冻。对现场构件、材料、防护栏架、电气设备使用、明火使用是否符合规定。在冬施前进行一次全面检查，出入口要增设防滑措施。商品混凝土供应公司、试验室要做好冬期混凝土所掺外加剂的复试试配工作，及时提出不同施工条件的配合比，严禁使用不合格的外加剂。
4 冬施主要技术指标计算及具体质量控制措施
4．1 混凝土蓄热养护过程中的温度计算
说明:由于墙、柱表面系数较楼板小，不易受冻，本工程仅取具有代表性的120厚混凝土楼板进行热工计算。
4．1．1 已知条件
1)楼板厚度:120 mm。2)混凝土强度等级:C30。3)掺粉煤灰混凝土的质量密度:ρc=2 400 kg/m3。4)水泥:P．O42．5。5)混凝土中水泥单方用量:mce=350 kg/m3。
4．1．2 计算公式及各项计算参数
1)室外大气平均温度:Tm．a=-10℃。
2)混凝土入模温度T3:取10℃计算(控制混凝土出罐温度不得低于15℃)。
3)保温材料厚度:0．1 mm厚塑料布，50 mm保温被(以上材料厚度暂定)。
4)结构围护层的总传热系数:K=3．6/0．04+(0．05/0．06)=4．12 kJ/(m2h·K)。
5)楼板混凝土结构表面系数:M=Ac/Vc=2×(1．0×1．0)/(0．12 ×1．0 ×1．0)=16．7 m-1。
6)覆盖层透风系数:ω=1．45(围挡层由不易透风材料组成)。
7)水泥水化累积最终放热量:Qce=330 kJ/kg。
8)水泥水化速度系数:Vce=0．013 h-1。
9)钢筋混凝土比热容:Cc=1．05 kJ/(kg·K)。
10)综合参数。
φ =VceQcemce/(VceCcρc-ωKM)=0．013 ×330 ×350/(0．013 ×1．05 ×2 400-1．45 ×4．12 ×16．7)=-22．41。
θ= ωKM/VceCcρc=1．45 × 4．12 × 16．7/(0．013 × 1．05 ×2 400)=3．05。
η =T3-Tm．a+ φ =10-(-10)+(-22．41)=-2．41。
11)计算公式选取。
因以上数值满足:φ/Tm．a≥1．5;K ×M≥50。
所以混凝土蓄热养护冷却至0℃的时间为:t0=(1/Vce)ln(φ/Tm．a)=(1/0．013)ln(-22．41/-10)=62．07 h，取 t0=62 h。
计算混凝土蓄热养护开始到冷却到0℃时刻t的平均温度:
Tm=1/(Vce× t)［φe-Vce．t-(η/θ)e-θVce．t+(η/θ)- φ］+Tm．a=1/(0．013 × 62)［-22．41 × e-0．013×62-(-2．41/3．05)×e-3．05×0．013×62+(-2．41/3．05)+22．41］+(-10)≈4．49 ℃。
计算结果:混凝土冷却到0℃所需时间为62 h，该时刻混凝土的平均温度为4．49℃。
4．1．3 结论
根据国家现行标准给出的温度、龄期对混凝土强度影响线，查得当t0=62 h，Tm=4．49℃时，楼板混凝土强度应为6 N/mm2大于混凝土的受冻临界强度4．0 N/mm2。
依据成熟度线性方程法推算早期强度估算如下:
故 f=0．015 ×(14．49 ×62-200)=10．47 ×0．8=8．4 MPa≥4 MPa。
故综合蓄热法施工能够满足冬季施工养护要求。
4．1．4 混凝土的出罐温度
为了保证混凝土入模温度T3≥10℃，现验算混凝土的出罐温度:
T3=(CcMcT2+CfMfTf+CsMsTs)/(CcMc+CfMf+CsMs)。
10=1．05×2 400×T2+2．51×100×(-10)+0．48×300×(-10)/(1．05 ×2 400+2．51 ×100+0．48 ×300)。
得 T2=13．13 ℃。
因此要求混凝土的出罐温度不小于15℃。
4．2 混凝土工程控制措施
4．2．1 对商品混凝土厂家的要求
配合比、混凝土搅拌站应提供的技术资料、混凝土的搅拌、混凝土的运输各个环节。
4．2．2 现场混凝土的浇筑
根据现场实际情况本混凝土工程采用综合蓄热法施工，以大气最低温度-5℃为界，当大气最低温度不低于-5℃，并控制在11月底以前，混凝土采用普硅42．5号水泥，掺复合早强型外加剂的热拌混凝土，顶板采用覆盖一层棉被来保温养护;当大气最低温度低于-5℃，混凝土采用普硅42．5号水泥，外加剂改掺高效复合防冻型外加剂的热拌混凝土，墙柱采用覆盖一层棉被来保温养护，顶板采用覆盖1层～2层棉毡或岩棉被来保温养护，作业层采取封闭生炭火提高环境温度来延长混凝土正温养护时间的方法施工。大气气温低于-15℃时，停止混凝土作业施工。
1)墙体混凝土要分层连续浇筑，每层浇筑厚度不得大于1 000 mm，间隔时间不超过2 h，及时入模振捣，已浇筑层的混凝土在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃。如发生特殊情况不能连续浇筑时，墙板应留垂直缝。
2)混凝土运到作业面以后，应快铺料、快振捣、快抹平，并及时覆盖塑料布和保温被。尽量减少作业面，降低混凝土暴露的时间和面积，将热量损失降低到最低限度。
4．2．3 现场混凝土的保温、养护
1)冬施浇筑的混凝土，应严格控制混凝土受冻临界强度。混凝土使用硅酸盐或普通硅酸盐水泥拌制，其临界强度不低于设计强度标准值的30%。采用矿渣硅酸盐水泥配置的混凝土，应为设计的混凝土强度标准值的40%，掺用防冻剂的混凝土，当室外最低气温不低于-15℃时不得小于4．0 N/mm2。
2)墙、柱模板采用模板背面外挂一层岩棉被保温，保温层应严密，固定牢固。墙上部插筋部位混凝土保温，此部位是保温的薄弱环节，保温使用保温被卷起填塞在墙顶及钢筋之间，要求填塞严密。墙体须达到4 MPa临界强度后，且混凝土表面与环境温差不得超过20℃，方可拆除模板，若温差大于20℃，拆除模板后，应立即将混凝土表面覆盖一层保温被保温。
3)顶板混凝土在浇筑完毕后随即抹平，然后覆盖一层塑料薄膜，再覆盖1层～2层棉毡或岩棉被保温，并用脚手板压住，不要留下脚印。板四周外侧保温及墙体迎风面是薄弱部位，其保温厚度应增大，施工层的门窗洞口在冬施时应用彩条布封死。楼板表面的保温层，在混凝土达到受冻临界强度后，混凝土表面温度小于5℃，混凝土表面温度与大气温差小于20℃时，方可取掉。
4)当环境温度低于-5℃时，为确保混凝土正温养护时间及保证混凝土受冻前达到临界强度，采用生火提高养护环境温度的措施，具体做法为作业层空间全封闭后，在房间内部采用生炭火炉升温的方式提高环境温度。使用炭炉加热保证环境温度不低于5℃后，开始浇筑混凝土。焦炭炉的摆放位置应居房间中央或避开易燃保温材料，下方用红砖垫高50 cm，上方附加一层现场废弃的铁皮覆盖，防止楼板局部温度过高，当混凝土达到临界强度后即可停止，如为加快施工进度，提前拆模则生火养护到顶板达拆模强度后停止。每个流水段炭火设置四个。
5)混凝土试块留置，冬施期间的混凝土试块除按常温施工要求留置外，还应增设不少于2组与结构同条件养护的试块，用于检验受冻前的混凝土强度、用于结构实体检验和同条件养护28 d转入常温养护28 d的混凝土强度以及推测混凝土各阶段的强度。结构实体检验用试块的等效养护龄期可取按日平均温度逐日累计达到600℃·d时所对应的龄期，0℃以下的龄期不计入;等效养护龄期不应小于14 d，也不宜大于60 d。同条件养护试块必须有专人负责保养，每浇筑一次混凝土都要留设一定数量的同条件试块。
6)测温孔留设，提前绘制出测温孔布置图，根据测温孔布置图布置测温孔。测温孔应设在有代表性的结构部位和温度变化大易冷却的部位，孔深为构件截面的1/2。
4．3 砌体工程控制措施
本工程±0．000以上采用M5混合砂浆、加气混凝土砌块砌筑，在冬期正温度条件下砌筑时可采用随砌随浇水的办法。
1)冬期施工期间适当增加砂浆的稠度。2)严格按砂浆配比单添加防冻剂，并适当延长搅拌时间，保证添加剂、水泥、砂搅拌均匀，不准用加盐水的方法防冻。3)砂浆搅拌采用热水的方法，使水温在80℃左右，投料时先将砂与水搅拌后再加入水泥搅拌，使砂浆出机温度在10℃以上，使用温度在正温度以上。4)每天的砌筑高度不大于1．2 m，每砌完一面墙要及时覆盖，双面挂岩棉被，每天下班前，将所砌墙体采用彩条布、岩棉被覆盖。5)留置砂浆试件要比正常情况下多留置一组，一组为标养试件，一组为同条件试件。
4．4 钢筋工程
1)钢筋负温下加工制作和使用，施工时要加强检验，钢筋在运输和加工过程中应防止撞击和刻痕。2)钢筋安装，施工前要搭设人行马道，不得在钢筋架上行走，防止钢筋变形，人员摔伤。遇下雪天气绑扎钢筋，绑扎好的部分加盖塑料布，减少积雪清理难度。其次钢筋连接主要以电渣压力焊焊接及绑扎搭接为主，焊接连接应注意当环境温度低于-20℃时不宜进行施焊。
4．5 模板工程
冬期模板使用之前应彻底清理模板上的冰雪;模板验收后，如不能及时浇筑混凝土，在下雪前需用塑料薄膜把模板覆盖，避免冰雪落入模内。立面模板的保温材料采用钢模板外挂一层岩棉被保温，根据施工的实际情况尽可能延长拆模时间以便增加混凝土正温养护时间。顶板随混凝土浇筑随铺一层塑料薄膜，上加1层～2层棉毡或1层～2层50mm厚岩棉被保温覆盖保温(依环境温度确定保温厚度)。模板拆除:参照成熟度混凝土强度计算结果，如满足拆模要求，相应位置留置的临界强度试块，达到4．0 MPa以上，且冷却到5℃以下方可拆模。顶板、梁、悬挑构件拆模时必须遵循下列要求:顶板、梁拆模时混凝土强度达到75%，悬挑结构拆模时混凝土强度达到100%，当温度与环境温度差大于20℃时，拆模后的混凝土表面应及时覆盖棉毡或50 mm厚岩棉被，使其缓慢冷却，以防混凝土表面因温差太大产生裂纹。
5 安全防火措施
冬期施工气温较低，引发安全事故的因素多，在施工前要配备必要的安全防护用品，对施工人员进行安全教育，尤其是高空作业和特殊工种的教育，并加强现场施工管理工作，确保工程安全施工。
6 结语
冬期施工只有加强了管理人员，测量人员的培训，并进行了书面交底，采取行之有效的冬期施工质量控制措施，工程则不仅能满足设计要求，而且保证了业主的工期进度要求，取得了良好的成效。
［1］JGJ 104-97，建筑工程冬期施工规程［S］．
［2］崔 霞．冬季建筑施工若干措施的讨论［Z］．
