硫鋁酸鹽早強水泥在冬施中的應用

　　天津鐵路樞紐改造工程是由鐵路樞紐工程、郵政樞紐工程和商業(yè)服務大廈工程等三大部分組成，計20萬m²。它的特點是規(guī)模宏偉，造型新穎，結(jié)構(gòu)復雜，功能完善。工期緊迫和優(yōu)良標準。在總工期480天中其中約1/2的時間處于雨季，從而加大了建筑工程施工難度，尤其是冬季施工，因此確保10萬m²的主體框架混凝土工程冬季施工，是解決上述目標的重大攻關(guān)課題。
　　天津鐵路樞紐改造工程，面對著大量主體框架混凝土冬季施工，大膽地打破常規(guī)的傳統(tǒng)的冬施工藝，首次在天津鐵路樞紐改造工程中，采用了硫鋁酸鹽早強水泥和微膨脹水泥近3000噸，解決了近1萬m³、現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土框架工程的冬施重大問題，順利的解決了近10萬m²主體工程冬季施工，成功地完成天津鐵路樞紐改造工程全部建筑工程任務。
　　天津鐵路樞紐改造工程中，郵政支局大樓、商業(yè)服務大廈和主站房高架候車廳預應力大梁拼裝接頭等主體工程，全部處于冬施階段。這些工程均為六層，全高24m的現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。采用硫鋁酸鹽水泥，可用常溫施工方法進行混凝土工程圍護，大大降低了能源，混凝土在負溫條件下其強度能在齡期3天即達到設(shè)計強度的100%，大大提高了大型工具鋼模板和設(shè)備的周轉(zhuǎn)率，并且工期較常規(guī)冬施縮短1/2，杜絕了冬施中質(zhì)量事故，主體鋼筋混凝土框架工程全部達到優(yōu)良。
　　　　　　　　　表1 硫鋁酸鹽早強水泥混凝土強度

　　在表1基礎(chǔ)上，我們又進行了同條件養(yǎng)生與不同條件下、不同品種水泥配制的混凝土抗壓強度對比表，可參閱表2、表3。
　　　　　　　　　表2 不同水泥條件養(yǎng)生的混凝土強度

　　　　　　　　　表3 硫鋁酸鹽水泥在不同條件下養(yǎng)生混凝土強度

　　通過上述試驗，可說明以下幾點：
　?。?）在低、負溫條件下，硫鋁酸鹽早強水泥配制的混凝土，其抗壓強度增長緩慢，但解凍后的抗壓強度仍達到設(shè)計強度。
　?。?）在-16℃下，同條件養(yǎng)生的混凝土硫鋁酸鹽早強水泥比普通水泥抗壓強度提高126%，而摻入亞硝酸鈉可提高144%。
　?。?）在相同低、負溫條件下，硫鋁酸鹽早強水泥配制的混凝土抗壓強度，摻入亞硝酸鈉比不摻入的可提高抗壓強度55%。
　?。?）硫鋁酸鹽早強水泥配制的混凝土抗壓強度，在低、負溫條件下養(yǎng)生與標養(yǎng)的強度比，摻入亞硝酸鈉的可提高約11%，而未摻入的則降低28%。
　　但是硫鋁酸鹽早強水泥配制的混凝土，一定要加強管理和控制，必須做到以下幾方面。
　?。?）水泥在運輸和貯存時，不得受潮和混入雜物，與其它品種水泥應分別貯存和不得混用。
　　（2）選用砂、石應符合國家JGJ52-79和JGJ53-79的質(zhì)量標準，嚴禁使用凍塊砂、石，必要時應加強防凍措施。
　?。?）在低、負溫條件下施工時，可先投入砂、石拌合隨后加入熱水，熱水不宜與水泥直接接觸。
　　（4）亞硝酸鈉要加強管理，防止誤食中毒事故，每50公斤水泥加入三升亞硝酸鈉溶液，相當于水泥用量的2%，不同氣溫的亞硝酸鈉摻入量參照表4。

　　　　　　　　　表4 不同氣溫的亞硝酸鈉摻入量參照表

　?。?）硫鋁酸鹽早強水泥配制的混凝土，在拌制前應認真清理拌合機滾筒，嚴禁與其它品種水泥配制的混凝土拌或交替拌合。拌合時間不宜少于2分鐘。拌合后的混凝土出機溫度不低于10℃為宜，拌合后的混凝土應控制在一小時內(nèi)澆注完畢，當混凝土失去流動度時，嚴禁使用，不得二次加水和水泥拌合使用。如澆注大量混凝土，除采取措施解決早期水化熱集中釋放而產(chǎn)生內(nèi)應力的影響外，必須在混凝土初凝之前，完成施工縫處理，初凝時間一般在1~1.5小時之間，嚴禁二次振搗混凝土。
　　從我們實際應用中，有如下幾點體會：
1、工程質(zhì)量效果明顯
　　以商業(yè)服務大廈E區(qū)為例，其澆注混凝土4000m²，硫鋁酸鹽早強水泥總用量1200噸，現(xiàn)場隨機制做試塊72組，平均抗壓強度為27.2MPa，達到設(shè)計強度的110%，根據(jù)國標GBJ204-83第4、5、6條，應用數(shù)理統(tǒng)計方法其結(jié)果：均方差Sn=1.1，變異系數(shù)a=4.22，已達到優(yōu)質(zhì)水平。能取得這一顯著效果，與水泥自身礦物組成及水化硬化的特性所決定的水泥活性高、水化速度快、理論水灰比接近實際水灰比、水化產(chǎn)物較穩(wěn)定等有利因素分不開，因而具有良好的早期耐凍性，在低、負溫下，混凝土強度仍有較大增長，抗凍融性比普通水泥強。
2、縮短了工期
　　以郵政支局工程為例，采用原施工工藝方法，該工程在二層施工時，共用14天完成柱、梁澆注任務，在三至六層時，由于改變了原施工工藝，僅用了6~9天就順利地完成了柱、梁澆注任務，平均縮短施工周期6.5天，總工期縮短近1/2。商業(yè)服務大廈E區(qū)總工程期限95天，實際提前45天，縮短總工期近1/2，其主要因素仍是硫鋁酸鹽早強水泥的特性所決定的，在齡期3天時，抗壓強度則達到20~27MPa，達到國標GBJ204-83第2、4、1條規(guī)定，在澆注混凝土3天，就可以完成拆除大梁側(cè)模板——吊裝予制樓板——施拆除大梁底模等工序，有效地縮短工期。如采用普通水泥，即使在常溫下也難以實現(xiàn)。
3、簡化施工
　　以往，施工企業(yè)為了冬施耗費大量人力物力和財力，施工繁雜，質(zhì)量事故也時有發(fā)生。近些年雖廣泛應用抗凍劑，但早期強度增長率仍不能滿足當前快速施工的需要，而硫鋁酸鹽早強水泥配制混凝土解決了冬期快速施工。尤為重要的是改變了傳統(tǒng)冬施工藝，可以從根本上解決用混凝土常溫施工工藝從事冬期施工，大大地簡化施工方法，減少繁雜施工程序。
4、節(jié)約能源和設(shè)備材料，降低大型工具和模板費用。
　　　　　　　　　表5 不同水泥在-10℃下配制混凝土單方材料費用

　　應用硫鋁酸鹽早強水泥，加速工程進度，簡化施工工藝，降低了能源和保溫材料等消耗，提高了設(shè)備、大型工具和模板的周轉(zhuǎn)率，給降低工程成本創(chuàng)造了有利條件。
5、經(jīng)濟效益明顯
　　通過表5可見，三種不同水泥對比，天津硫鋁酸鹽早強水泥比天津普通水泥單方價高15.33元，比唐山普通水泥單方價高9.05元，以此價差根據(jù)“天津市建筑工程單位估價表”編號5-42條所列冬施蒸養(yǎng)費每m2取34.819 元(其中含人工、材料和設(shè)備攤費)對比結(jié)果，每m³混凝土尚節(jié)約 19.489~25.769元,所以從綜合材料成本看，經(jīng)濟效益比較高。
結(jié)語
　　硫鋁酸鹽早強水泥的應用就是要變傳統(tǒng)地依靠外因條件為依靠內(nèi)因條件來解決混凝土冬期施工。
　　冬期施工采用硫鋁酸鹽早強水泥配制混凝土，即能節(jié)約能源又能降低材耗，基本上不用燃煤，不占用設(shè)備，又能提高大型工具和模板的周轉(zhuǎn)率，增強企業(yè)競爭活力，是我國“三北”地區(qū)基本建設(shè)戰(zhàn)線上幾十年攻關(guān)課題之一，使徘徊多年的重大問題終于得到初步解決。
　　總之，硫鋁酸鹽早強水泥具有早期強度高，負溫硬化性能好的特點，是我國目前冬施比較好的混凝土膠結(jié)材料，是我國“三北”地區(qū)不可缺少的冬期施工中廣泛試用，有廣闊發(fā)展前途。