冬季混凝土工程施工技術初探

陳景川

（廣西裕達工程有限公司，廣西 來賓 546100）

混凝土是現代工程中最常見、最普通的一種建筑材料。它是用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水（加或不加外加劑和摻合料）按一定比例配合，經攪拌、成型、養護而成。由于水泥是混凝土中不可或缺的原材料，且是一種水硬性膠凝材料，在5 ℃以下不能進行水化反應，所以在施工中會遇到一些問題。然而在建筑工程中避免不了冬季施工，冬季施工的特點是溫度較低，尤其是在高寒地區，由于其寒冷的氣候條件將直接影響混凝土工程施工質量、安全和進度。因此，冬季混凝土的施工質量控制就成為施工技術人員首要解決的問題。

1 混凝土冬季施工的基本原理

在冬季混凝土施工中，混凝土強度變化的主要因素是水的形態變化，而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，還會隨著溫度的高低而變化。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當溫度降低到0 ℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相（水）變為固相（水）。這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。當存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2 500 kg/cm2的冰脹應力，這個力值常常大于水泥內部形成的初期強度值，這樣就可以使混凝土受到不同程度的破壞而降低強度。此外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。

2 混凝土冬季施工的特點

（1）由于冬季施工條件及環境因素的不利影響，冬季是工程質量事故的多發季節，尤以混凝土工程居多。

（2）雖然工程是冬季施工，但是質量問題卻大多數在春季才開始暴露出來，因而給事故處理帶來很大的難度，輕者進行修補，重者重來，不僅給工程帶來損失，而且影響工程的使用壽命。因此，混凝土冬季施工中質量事故的發生具有隱蔽性、滯后性。

（3）混凝土冬季施工的計劃性和準備工作時間性強。混凝土質量事故的發生，通常是由于準備工作的時間短、技術要求復雜、倉促施工造成的。

3 混凝土冬季施工工藝

3.1 施工準備

（1）編制符合實際情況的冬季施工方案。

（2）施工前，組織技術員、資料員、試驗員、質檢員進行培訓，認真學習冬施規程，嚴格按照規程、規范、方案組織冬期施工。

（3）根據冬季施工方案對施工中的原材料進行一定的儲備，以免因天氣情況影響材料進場，同時根據冬季施工方案對原材料質量進行嚴格控制。做好臨時供水管道的保溫防凍工作，做好冬季施工混凝土及摻外加劑的試配試驗工作，提出施工配合比。

（4）根據氣溫情況、運輸距離、材料加熱方法和溫度及混凝土入模溫度，計算混凝土出機溫度，然后根據出機溫度對混凝土拌合物溫度進行控制。

（5）計算所需的保溫材料，并精心準備。

3.2 原材料的選用

（1）水泥：選取質量較好的硅酸鹽水泥作為混凝土的主要原料，其強度等級應大于42.5級，且水泥用量不低于300 kg/m3。水泥使用前1～2 d置于暖房內預熱，不能過早，同時注意保持水泥周圍環境干燥。

（2）石子：粒徑5～25 mm的碎石，含泥量為0.7%。泥塊含量為0.2%。

（3）砂子：細度模數為2.5，含泥量為2.2%，泥塊含量為0.6%。嚴格控制砂、石的含泥量，不能含有冰塊、雪團以及易凍裂的物質。

（4）早強減水劑：混凝土中加入早強減水劑1‰～3‰（根據實際溫度和實驗配比），并對混凝土拌合物的坍落度等工作性能進行觀察和抽檢，嚴格控制坍落度。

3.3 混凝土的拌制

（1）混凝土攪拌場地應盡量靠近施工地點，以減少材料運輸過程中的熱量損失。

（2）混凝土攪拌站嚴格按照試驗室發出的配合比通知單進行生產，不得擅自修改配合比。

（3）冬季氣溫低，機械容易出現故障，影響施工質量和施工進度。每天開工前，必須對攪拌機各個部位進行檢查，確保其處于正常狀態。強制式攪拌機，夜間氣溫在0 ℃以下時，每天的第一灌料，經常有開不了門的現象，因此，每天在攪拌機開始工作前，可以注入一灌 50 ℃以上的熱水，進行攪拌倉預熱，在確定開門正常后，再進行混凝土攪拌。每天收工后，必須對攪拌機和上料斗進行清理，確保機內無殘留混凝土、上料斗內無骨料，以防止夜間凍塊，影響第二天施工。

（4）合理的投料順序，能使混凝土獲得良好的和易性，并使拌合物的溫度均勻。冬季攪拌混凝土的合理投料順序應與材料加熱條件相適應，攪拌時，投料順序為石→砂→水→水泥和摻合料→外加劑。

（5）生產期間，派專職人員負責骨料倉的下料，以清除砂石凍塊，保證水灰比小于0.6；從拌和水中扣除由骨料及防凍劑溶液中帶入的水份，嚴格控制粉煤灰最大取代值。

（6）攪拌站與氣象單位保持密切聯系，對預報氣溫仔細分析、獲取保險值；分別按－5 ℃、－10 ℃和－l5 ℃對防凍劑試驗，嚴格控制其摻量。

（7）必須隨時測量拌和水的溫度：水溫控制在50±10 ℃，砂子溫度控制在20～40 ℃，保證水泥不與溫度≥80 ℃的水直接接觸，保證混凝土的坍落度不超過200 mm。

3.4 混凝土的運輸

混凝土拌合物出灌后，應及時運輸至澆筑地點。在運輸過程中，要注意防止混凝土熱量的散失，混凝土運輸過程是熱損失的關鍵階段，因此，混凝土運輸工具的蓄熱能力相當重要。可采取用棉布包裹混凝土罐車圓罐，防止混凝土熱量散失。

3.5 混凝土的澆筑

（1）澆筑混凝土前，及時將模板上的冰、雪清理干凈。當環境氣溫低于－10 ℃時，采用暖棚法將直徑大于25 mm的鋼筋加熱至正溫。

（2）在施工操作上，冬季施工混凝土應采用機械振搗，振搗時間應比常溫時有所增加、振搗時不留死角，保證混凝土能充分填滿模板的各個角落，盡可能提高混凝土的密實程度。分層澆筑混凝土時，已澆筑層在未被上一層的混凝土覆蓋前，不應低于計算的溫度，也不得低于2 ℃。

（3）澆筑完成后，應采取措施使混凝土接合面繼續保持正溫，直至新澆筑混凝土獲得規定的抗凍強度。

3.6 混凝土的養護與拆模

由于冬季氣溫較低，混凝土硬化時間較長，因此養護措施十分重要。正確的養護能避免混凝土產生不必要的溫度（監測混凝土表面和內部溫差不超過 25 ℃）收縮裂縫和受凍。混凝土的養護方法，應根據技術經濟比較和規范中“冬期施工熱工計算公式”計算確定。養護方法應根據現場的氣溫、結構物表面系數等多種因素，可選用蓄熱法、蒸汽加熱法、暖棚加熱法或電加熱法等方法，以確保混凝土結構物不受凍害。

拆模應盡量控制在白天，在大幅度降溫時不宜拆模，模板和保溫層在混凝土達到要求強度并冷卻到5 ℃后方可拆除。混凝土與環境的溫差不得大于15 ℃，當溫度差在10 ℃以上但低于 15 ℃時，拆除模板后立即在混凝土表面采取覆蓋措施，如覆蓋草袋及彩膠布。

4 結束語

綜上所述，為了保證混凝土工程冬季施工質量，施工中必須要合理選擇施工材料，優化混凝土配合比，采用科學的施工方法，嚴格施工管理，加強混凝土養護。