硫铝酸盐早强水泥在冬施中的应用

　　天津铁路枢纽改造工程是由铁路枢纽工程、邮政枢纽工程和商业服务大厦工程等三大部分组成，计20万m²。它的特点是规模宏伟，造型新颖，结构复杂，功能完善。工期紧迫和优良标准。在总工期480天中其中约1/2的时间处于雨季，从而加大了建筑工程施工难度，尤其是冬季施工，因此确保10万m²的主体框架混凝土工程冬季施工，是解决上述目标的重大攻关课题。
　　天津铁路枢纽改造工程，面对着大量主体框架混凝土冬季施工，大胆地打破常规的传统的冬施工艺，首次在天津铁路枢纽改造工程中，采用了硫铝酸盐早强水泥和微膨胀水泥近3000吨，解决了近1万m³、现浇整体钢筋混凝土框架工程的冬施重大问题，顺利的解决了近10万m²主体工程冬季施工，成功地完成天津铁路枢纽改造工程全部建筑工程任务。
　　天津铁路枢纽改造工程中，邮政支局大楼、商业服务大厦和主站房高架候车厅预应力大梁拼装接头等主体工程，全部处于冬施阶段。这些工程均为六层，全高24m的现浇整体钢筋混凝土框架结构。采用硫铝酸盐水泥，可用常温施工方法进行混凝土工程围护，大大降低了能源，混凝土在负温条件下其强度能在龄期3天即达到设计强度的100%，大大提高了大型工具钢模板和设备的周转率，并且工期较常规冬施缩短1/2，杜绝了冬施中质量事故，主体钢筋混凝土框架工程全部达到优良。
　　　　　　　　　表1 硫铝酸盐早强水泥混凝土强度

　　在表1基础上，我们又进行了同条件养生与不同条件下、不同品种水泥配制的混凝土抗压强度对比表，可参阅表2、表3。
　　　　　　　　　表2 不同水泥条件养生的混凝土强度

　　　　　　　　　表3 硫铝酸盐水泥在不同条件下养生混凝土强度

　　通过上述试验，可说明以下几点：
　　（1）在低、负温条件下，硫铝酸盐早强水泥配制的混凝土，其抗压强度增长缓慢，但解冻后的抗压强度仍达到设计强度。
　　（2）在-16℃下，同条件养生的混凝土硫铝酸盐早强水泥比普通水泥抗压强度提高126%，而掺入亚硝酸钠可提高144%。
　　（3）在相同低、负温条件下，硫铝酸盐早强水泥配制的混凝土抗压强度，掺入亚硝酸钠比不掺入的可提高抗压强度55%。
　　（4）硫铝酸盐早强水泥配制的混凝土抗压强度，在低、负温条件下养生与标养的强度比，掺入亚硝酸钠的可提高约11%，而未掺入的则降低28%。
　　但是硫铝酸盐早强水泥配制的混凝土，一定要加强管理和控制，必须做到以下几方面。
　　（1）水泥在运输和贮存时，不得受潮和混入杂物，与其它品种水泥应分别贮存和不得混用。
　　（2）选用砂、石应符合国家JGJ52-79和JGJ53-79的质量标准，严禁使用冻块砂、石，必要时应加强防冻措施。
　　（3）在低、负温条件下施工时，可先投入砂、石拌合随后加入热水，热水不宜与水泥直接接触。
　　（4）亚硝酸钠要加强管理，防止误食中毒事故，每50公斤水泥加入三升亚硝酸钠溶液，相当于水泥用量的2%，不同气温的亚硝酸钠掺入量参照表4。

　　　　　　　　　表4 不同气温的亚硝酸钠掺入量参照表

　　（5）硫铝酸盐早强水泥配制的混凝土，在拌制前应认真清理拌合机滚筒，严禁与其它品种水泥配制的混凝土拌或交替拌合。拌合时间不宜少于2分钟。拌合后的混凝土出机温度不低于10℃为宜，拌合后的混凝土应控制在一小时内浇注完毕，当混凝土失去流动度时，严禁使用，不得二次加水和水泥拌合使用。如浇注大量混凝土，除采取措施解决早期水化热集中释放而产生内应力的影响外，必须在混凝土初凝之前，完成施工缝处理，初凝时间一般在1~1.5小时之间，严禁二次振捣混凝土。
　　从我们实际应用中，有如下几点体会：
1、工程质量效果明显
　　以商业服务大厦E区为例，其浇注混凝土4000m²，硫铝酸盐早强水泥总用量1200吨，现场随机制做试块72组，平均抗压强度为27.2MPa，达到设计强度的110%，根据国标GBJ204-83第4、5、6条，应用数理统计方法其结果：均方差Sn=1.1，变异系数a=4.22，已达到优质水平。能取得这一显著效果，与水泥自身矿物组成及水化硬化的特性所决定的水泥活性高、水化速度快、理论水灰比接近实际水灰比、水化产物较稳定等有利因素分不开，因而具有良好的早期耐冻性，在低、负温下，混凝土强度仍有较大增长，抗冻融性比普通水泥强。
2、缩短了工期
　　以邮政支局工程为例，采用原施工工艺方法，该工程在二层施工时，共用14天完成柱、梁浇注任务，在三至六层时，由于改变了原施工工艺，仅用了6~9天就顺利地完成了柱、梁浇注任务，平均缩短施工周期6.5天，总工期缩短近1/2。商业服务大厦E区总工程期限95天，实际提前45天，缩短总工期近1/2，其主要因素仍是硫铝酸盐早强水泥的特性所决定的，在龄期3天时，抗压强度则达到20~27MPa，达到国标GBJ204-83第2、4、1条规定，在浇注混凝土3天，就可以完成拆除大梁侧模板——吊装予制楼板——施拆除大梁底模等工序，有效地缩短工期。如采用普通水泥，即使在常温下也难以实现。
3、简化施工
　　以往，施工企业为了冬施耗费大量人力物力和财力，施工繁杂，质量事故也时有发生。近些年虽广泛应用抗冻剂，但早期强度增长率仍不能满足当前快速施工的需要，而硫铝酸盐早强水泥配制混凝土解决了冬期快速施工。尤为重要的是改变了传统冬施工艺，可以从根本上解决用混凝土常温施工工艺从事冬期施工，大大地简化施工方法，减少繁杂施工程序。
4、节约能源和设备材料，降低大型工具和模板费用。
　　　　　　　　　表5 不同水泥在-10℃下配制混凝土单方材料费用

　　应用硫铝酸盐早强水泥，加速工程进度，简化施工工艺，降低了能源和保温材料等消耗，提高了设备、大型工具和模板的周转率，给降低工程成本创造了有利条件。
5、经济效益明显
　　通过表5可见，三种不同水泥对比，天津硫铝酸盐早强水泥比天津普通水泥单方价高15.33元，比唐山普通水泥单方价高9.05元，以此价差根据“天津市建筑工程单位估价表”编号5-42条所列冬施蒸养费每m2取34.819 元(其中含人工、材料和设备摊费)对比结果，每m³混凝土尚节约 19.489~25.769元,所以从综合材料成本看，经济效益比较高。
结语
　　硫铝酸盐早强水泥的应用就是要变传统地依靠外因条件为依靠内因条件来解决混凝土冬期施工。
　　冬期施工采用硫铝酸盐早强水泥配制混凝土，即能节约能源又能降低材耗，基本上不用燃煤，不占用设备，又能提高大型工具和模板的周转率，增强企业竞争活力，是我国“三北”地区基本建设战线上几十年攻关课题之一，使徘徊多年的重大问题终于得到初步解决。
　　总之，硫铝酸盐早强水泥具有早期强度高，负温硬化性能好的特点，是我国目前冬施比较好的混凝土胶结材料，是我国“三北”地区不可缺少的冬期施工中广泛试用，有广阔发展前途。