天津开发区建设工程试验中心天津市300457
摘要：近年来，为解决冬期施工工程实践中的问题，引进应用快硬硫铝酸盐水泥。该种水泥早期强度高，早期抗冻性能好，施工养护简便，因此，很适合于冬期施工。我们不仅在主体结构混凝土工程中加以应用，而且还应用于房屋装修工程。如粘贴外墙面砖，楼层地面砖等，都取得了成功的经验。不但保证了工期，保证了工程质量，而且降低了成本，因此，经济技术效果十分显著。
关键词：硫铝酸盐水泥；高层建筑；冬期施工；分析
引言
硅酸盐水泥是当今世界上最主要的建筑用胶结构材料，总产量达12亿吨左右。1824年，英国人JosephAspdin获得第一个波特兰水泥专利。经历一百多年的发展，形成了庞大的硅酸盐水泥系列。按中国的水泥分类方法，分为通用水泥系列和特种水泥系列。通用水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。特种水泥包括油井水泥、大坝水泥、快硬水泥、抗硫酸盐水泥和白水泥等等。硅酸盐水泥系列的主要特征是熟料矿物组成以C3S为主，该矿物决定了硅酸盐水泥的基本性能，如强度发展规律等。
1.硫铝酸盐水泥发展历史
1908年在法国发表了铝酸盐水泥的专利，并于1908年首先进行工业化生产。经过几十年的发展，已形成包括膨胀水泥、自应力水泥和耐火水泥在内的铝酸盐水泥系列，该系列水泥的特征是其熟料矿物组成以CA为主，由此而赋予水泥具有早强耐火等特殊性能。现在铝酸盐水泥主要用于耐高温浇注材料。在建筑上由于发现其后期强度倒缩而不再使用。
二十世纪70年代，在中国发明了硫铝酸盐水泥。80年代又首创了铁铝酸盐水泥的工业生产。如果说，我们把硅酸盐水泥系列产品通称为第一系列水泥，把铝酸盐水泥系列产品通称第二系列水泥。那么，我们可以把硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥以及它们派生的其它水泥品种通称为第三系列水泥。该系列水泥的矿物组成特征是含有大量的C4A3矿物。以此与其它系列水泥相区别。并构成了第三系列水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点。第三系列水泥在中国已得到广泛应用。
2.工程中的应用
2.1施工顺序
根据建设单位的进度要求,主楼11层～17层(38.7m～66.7m)的施工,安排在11月25日～1月25日间进行,为确保工期,保证冬期混凝土施工质量,经多方调研,决定在主楼11层～17层使用硫铝酸盐水泥。每层的混凝土量:柱146m3,梁56m3,板80m3,剪力墙143m3。混凝土总量约425m3。
2.2原材料
水泥为阳泉特种水泥厂生产的525号硫铝酸盐水泥。水泥进场后按规范要求做进场后的抽检,合格后方可使用。砂:水洗中砂,含泥量小于3%;碎石:16mm～30mm,含泥量小于0.8%;防冻剂:NC型,具有产品质量说明书。
2.3施工管理
混凝土的施工采用了综合蓄热法,热水(55℃)、热砂(40℃)。混凝土的入模温度控制在9℃～15℃之间,混凝土的出罐温度控制在13℃～19℃之间,同时混凝土的上料严格按混凝土配合比通知单执行,计算要准确。
混凝土入模后,由于硫铝酸盐水泥的初凝时间为45min,因此振捣必须及时。并对钢筋间距较密的部位,要来回反复振捣,防止蜂窝、麻面的产生。柱根部振捣要密实,防止“烂根”现象。混凝土初凝后,即覆盖塑料布、草袋进行保温养护。测温人员上岗前,均由技术员对其进行上岗前的技术安全交底,测点布置,混凝土的保温、测温要持续到混凝土温度与大气温度差在15℃内,混凝土强度达到设计强度85%以上经技术部门同意方可停止测温。由于硫铝酸盐水泥混凝土的强度,第一天可达设计强度的70%以上,因此,有70%以上的水化热在第一天释放。所以第一天的温度控制、测量是很重要的。根据测温人员测温的数据进行保温、养护。为限制混凝土由于温度应力引起的裂纹,混凝土拆模后,仍要保温养护,待到混凝土温度与大气温度差在20℃内,才可停止保温养护。
3.硫铝酸盐水泥主要性能
一是早强高强性能：该两种快硬水泥不仅有较高的早期强度，而且有不断增长的后期强度。同时具有满足使用要求的凝结时间。12h～1d抗压强度可达35～50MPa；抗折强度可达6.5～7.5MPa。3d抗压强度可达50～70MPa；抗折强度可达7.5～8.5MPa。根据3d水泥胶砂抗压强度确定水泥标号。目前市场出售的水泥标量为425#、525#、625#三种。该两种水泥已有10～20年的生产历史。从5～10年水泥和混凝土长期强度结果可以看出，随养护龄期的增长，强度不断增长，最高强度可达100MPa。
二是高抗冻性能：该两种快硬水泥均表现出极好的抗冻性。它具有以下几个特点：a.在0℃～10℃低温下使用，早期强度是硅酸盐水泥的5～8倍。b.在0℃～-20℃负温下使用，加入少量防冻剂，混凝土入模温度维持在5℃以上，则可正常施工。混凝土3～7d强度可达设计标号的70～80%。c.在正负温交替情况下施工，对后期强度增长影响不大。实验室200次冻融循环，混凝土强度损失不明显。抗冻标号可达200#以上。
三是耐蚀性能：该两种水泥对海水、氯盐（NaCl、MgCl2）、硫酸盐（Na2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4）、尤其是它们的复合盐类（MgSO4+NaCl）等，均具有极好的耐蚀性。快硬铁铝酸盐水泥的耐蚀性优于快硬硫铝酸盐水泥。从2年耐腐蚀实验室结果可以看出，耐蚀系数均大于1，明显优于高抗硫硅酸盐水泥和高铝水泥。
4.实施效果
从混凝土的整个施工过程来看,由于施工各环节均在施工前就做了大量的技术论证,混凝土的各项技术指标均达到设计要求。在主楼结构验收中,被评为“优良”工程。在主楼11层～17层的施工中,采用了硫铝酸盐快硬水泥,缩短工期12d,由于混凝土内部水化热的集中释放,混凝土的入模温度不需太高,从而降低了热源的消耗,节约生产用煤110t。煤炭大厦使用硫铝酸盐水泥,在山西省高层建筑中尚属首例,取得了良好的社会效益,并在全省推广使用。硫铝酸盐水泥混凝土3d的强度即可达到设计要求。因此用于工程的“三钢“比平时节约1/3左右。保温、养护材料塑料布节约480m2,草袋节约1300m2。从施工的过程看,所有的理论计算与施工情况基本一致,只有部分混凝土表面温度与计算温度相差2℃,才能满足规范的要求。从测温资料分析,大量的水化热产生在15h～26h。因此在这段时间的保温养护十分重要。
5.使用中应注意的问题
一是水泥进场后必须单独存放在干燥、避雨的场所,按规范要求进行抽样检验,检验合格后方可使用。
二是硫铝酸盐水泥拌制的混凝土,凝结时间快,应在45min内将拌好的混凝土人模,并对混凝土表面及时压抹,混凝土失去流动性后,不得2次加水拌和使用。
三是混凝土的上料应该先加石子和大约12/水搅拌均匀,然后加砂、水泥及另一半水搅拌均匀。
四是硫铝酸盐水泥拌制的混凝土,3d的强度即能达到设计强度,此时混凝土的表面温度仍很高。拆模后混凝土表面要加草袋覆盖,使其缓慢冷却。
五是混凝土的人模温度要按冬期施工规范及方案要求执行。
总结
通过对高层建筑结构混凝土的冬期施工中采用硫铝酸盐水泥的工程实例,介绍了如何保证混凝土在冬季施工中的质量,提出了施工中应注意的事项。
参考文献
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