淺談樁基混凝土冬期施工的技術措施

石鳳霞

0 引言

依照我國現行的《公路橋涵施工技術規范》規定:根據當地多年氣溫資料，每年秋冬季第一次連續5 d出現室外日平均氣溫5℃以下，日最低溫度在－3℃ 以下的第一天算起，至第二年春夏最后一次連續5 d出現同樣溫度的最末一年為冬期。在此期間進行混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土及砌體等工程施工時，即屬于冬期施工的范疇。我項目位于內蒙古西南部的鄂爾多斯地區，冬期內平均氣溫在－4℃～－7℃。在冬期施工中，長時間的持續負低溫，大的溫差、強風、降雪和反復的冰凍，尤其要做好冬期施工的技術措施，以做到預防施工質量事故的發生，保證工程質量，減少不必要的成本支出。

為加快工期，我項目于11月開始進行樁基施工，此月份最低溫度已達到－10℃，進入12月份最低氣溫在－25℃左右，氣溫極低，給樁基施工帶來很大難度。

1 混凝土凍害及冬期施工原理

冬期施工時，氣溫低，水泥水化作用減弱，新澆混凝土強度增長明顯地延緩，當氣溫降至0℃以下時，水泥水化作用基本停止，混凝土強度已停止增長。新澆混凝土中的水可分兩部分:1)吸附在組成材料顆粒表面和毛細管中的水，這部分水能使水泥顆粒起水化作用，稱為“水化水”;2)存在于組成材料顆粒空隙之間的水，稱為“游離水”，它只對混凝土澆筑時的和易性起作用，在某種意義上說，混凝土強度的增長取決于在一定溫度條件下水化水與水泥的水化作用及游離水的蒸發。因此，混凝土強度增長速度在濕度一定時就取決于溫度的變化。特別是氣溫降至混凝土冰點溫度(新澆混凝土冰點溫度為－0.3℃ ～－1.5℃)以下時，混凝土中游離水開始凍結，氣溫降至－4℃時，水化水開始凍結，水化作用停止，凍結后的水體積膨脹約8%～9%，在混凝土內部形成強大的冰脹應力，將使強度尚低的混凝土內部產生微裂縫，同時降低了水泥與砂石和鋼筋間的粘結力，導致結構強度和耐久性降低。新澆混凝土在養護初期遭受凍結，當氣溫恢復到正溫后，即使正溫養護到一定的齡期，也不能達到其設計強度，這就是混凝土的早期凍害。研究表明，塑性混凝土終凝前(澆后3 h～6 h)遭受凍結，開凍后后期強度要損失50%以上，凝結后2 d～3 d遭凍，強度損失15%～20%。實驗證明，混凝土遭受凍結的危害程度還與凍結前混凝土的強度、水灰比、水泥標號、養護溫度等有關。如果混凝土受凍前已經具備抵抗凍脹應力的強度，則混凝土內部結構就不致受凍結的損害。

防止混凝土早期凍害的措施有兩類:1)早期增強。主要是提高混凝土的早期強度，使之盡早達到混凝土受凍臨界強度。具體措施有:使用早強水泥或超早強水泥，摻早強劑或超早強劑，早期保溫蓄熱，早期短時加熱等;2)改善混凝土的內部結構。具體做法是增加混凝土的密實度，排除多余的游離水，或摻入減水型引氣劑，提高混凝土的抗凍能力。還可摻防凍劑，降低混凝土的冰點溫度。

2 混凝土強度及主要影響因素

混凝土質量的主要指標之一是抗壓強度。材料的品種和質量，直接影響混凝土的強度。同等水泥用量的拌合物，水泥標號等級高的，混凝土的強度必然高;骨料的顆粒組成不好，搭配得不密實，含有泥土、雜質等過多，都能降低混凝土的強度。組成材料的配合比，是影響強度的重要因素。比如減少拌合用水和所用水泥的比例，適當增多水泥漿的含量，都能顯著提高混凝土的強度，反之則顯著降低。在施工中混凝土作業的各個環節，準確稱料，適度的拌合和振搗，加強養護等，對混凝土強度的影響也很大。

3 鉆孔樁混凝土冬期施工的技術措施

3.1 混凝土拌制

1)水泥的選用。

冬期施工中須防止新澆筑的混凝土在達到抗凍強度前受凍。對于用活性高、水化熱大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，在其抗壓強度達到設計標號的40%和5 MPa前不可受凍;對于其他如礦渣水泥、火山灰水泥配制的混凝土，在其抗壓強度達到設計標號的50%前不可受凍。所以在冬期施工配制混凝土時應優先選用硅酸鹽水泥、普通水泥，水泥的標號不應低于425號，最少水泥用量不應少于300 kg/m3。我項目樁基水下混凝土采取425號早強水泥，水泥用量為400 kg/m3。

2)混凝土拌制。

用于拌制混凝土的各項材料的溫度，應滿足混凝土拌合物攪拌合成后所需要的溫度，當材料原有溫度不能滿足需要時，應首先考慮加熱水法，仍不能滿足需要時，再考慮對骨料進行加熱。

因我項目所處地域溫度太低，所以在混凝土拌制時采用了加熱水法及骨料加熱法。水箱用鋼板加工而成，容量在8 t左右。水箱下面架空，燃煤加熱，在拌合過程中派專人負責加熱、測量水溫，使水溫控制在60℃～70℃左右。集料加熱主要對砂子加熱，采用火炕對砂子進行加熱。混凝土施工時間每隔半小時測量一次水溫、混凝土入模溫度及環境溫度，并做好溫度記錄;通過以上措施在－20℃的環境下使灌樁混凝土達到10℃ ～20℃。

3)嚴格控制混凝土的水灰比、坍落度。

4)外加劑使用應選用質量、性能較好的產品，通過多組對比試驗來確定。

5)混凝土不宜露天攪拌，攪拌站應搭設暖棚，優先選用大容量的攪拌機，以減少混凝土的熱量損失。攪拌前，用熱水或蒸汽沖洗攪拌機。混凝土的攪拌時間比常溫規定時間延長50%。經加熱后的材料投料順序為:先將水和砂石投入拌合，然后加入水泥。混凝土出機溫度不宜低于10℃。

3.2 混凝土運輸及澆筑

1)混凝土的運輸過程是熱損失的關鍵階段，應采取必要的措施減少混凝土的熱損失，同時應保證混凝土的和易性。常用的主要措施為減少運輸時間和距離;使用大容積的運輸工具并采取必要的保溫措施。保證混凝土的入模溫度不低于5℃。我項目在混凝土運輸時使用混凝土攪拌運輸車，每臺容量8 m3。在罐車的儲料罐外面用夾棉苫布包裹，避免在混凝土運輸過程中導致溫度過多損失。

2)混凝土在澆筑前，應清除鋼筋和模板上的冰雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度，防止熱量散失過多。當采用加熱養護時，混凝土養護前的溫度不得低于2℃。

3)冬期施工混凝土振搗應用機械振搗，振搗時間比常溫時有所增加。

3.3 混凝土保溫措施

1)灌注過程。

a.加強工序銜接性，現場組織有條不紊。加強前后臺聯系，保證罐車將混凝土運輸到孔位即可進行灌注，避免多余的等待時間。

b.對灌注施工所需機械設備嚴格檢查，及時排除機械故障，有必要配備備用設備，包括吊車、拌合站、罐車等。機械所需燃油使用－35號，保證在－20℃的環境下機械運轉正常。

2)灌注時保證超灌高度，灌注完畢回填井孔至井口平，以免混凝土凍傷。

綜上所述，我們應從各個方面控制冬期樁基混凝土施工質量，以確保整個工程質量，保證企業信譽和發展。在工期不是十分緊張的情況下盡量避免冬期進行混凝土施工，對施工單位而言代價較高;如果工期不允許應在投標時考慮相應措施費，避免在經濟上承受較大損失。

［1］ 王樹軍.淺談混凝土冬期施工［J］.山西建筑，2010，36(15):154-155.