混凝土結構工程的冬期施工

【摘 要】我國地域遼闊，氣候條件復雜，工程施工中不可避免的會遇到低溫條件下的冬期施工，為了保證低溫條件下混凝土構件能夠達到預期的設計效果，要對設計以及施工工序做出相應的調整，本文對混凝土冬期施工的原理、施工工藝要求、施工方法選擇上進行了較為詳細的介紹，并以蓄熱法為例說明其使用條件。

【關鍵詞】冬期施工;水泥混凝土;工藝要求

當日平均溫度降到5℃以下或者最低氣溫達到零下時，混凝土的施工必須要采取特殊的技術措施進行施工，并增加冬期施工的工程費用，忽略季節交替、氣溫突變等天氣的變化會給整個建筑結構造成不利的影響。

１．混凝土冬期施工的原理

混凝土的早期凍害是由于新澆混凝土養護初期受到凍結，當氣溫恢復到正常溫度后雖然養護到了一定的齡期，但仍然不能達到其設計強度引起的。早期病害主要是由混凝土內部的水結冰體積膨脹產生冰晶應力造成的，混凝土澆筑完成后立即受凍，其強度基本會減少一半左右，抗拉強度損失40%，混凝土受凍前養護時間越長，強度越高。水泥混凝土的凍害還與受凍的時間早晚、水灰比、水泥強度等級、養護溫度等有關。

水和溫度是水泥水化反應進行不可缺少的，水是水化反應能否進行的決定因素，溫度則控制水化反應的速度，混凝土的強度就是由水泥水化反應產生的。當溫度低于5℃時，水化的速度會明顯減慢，當溫度在零度以下時反應就會停止，溫度降低的同時導致混凝土內部的游離水結冰，體積膨脹，從而在混凝土內部產生了冰晶應力。這時混凝土本身強度并不是很高，所以會在內部產生微小的裂縫，對混凝土和鋼筋之間的粘結造成不利的影響，結構的強度降低。

混凝土本身也有一定的抵抗凍害的性質，在混凝土受凍后但不至于使其各項性能遭到損害的最低強度視為混凝土的臨界強度。根據規范，冬期澆筑的混凝土抗壓強度硅酸鹽或者普通硅酸鹽水泥的混凝土不得低于設計強度的30%；礦渣硅酸鹽水泥不得低于設計強度標準值的40%；摻加防凍劑的混凝土，溫度降低到防凍劑規定的額溫度以下時，混凝土的強度不能低于3.5N/mm2。

防止混凝土早期凍害的措施：

(1)早期增強，在混凝土成型早期提高其強度，使其盡快達到混凝土受凍的臨界強度，可以使用早強的水泥料、摻加外加劑增加早期強度、早期保溫蓄熱、早期短時加熱等。

(2)改善混凝土的內部結構，排除混凝土內部多余的水分，可以摻加減水型的摻加劑，增加混凝土的密實性，從而提高混凝土的抗凍能力。摻加防凍劑已達到降低混凝土冰點的溫度也是一項有效的措施。

2.混凝土冬期施工的工藝要求

冬期施工方法要考慮到各方面的因素，自然條件、結構類型、工期限制、經濟指標等因素，合理的制定出施工方案。

2.1對材料和材料加熱的要求

冬期施工采用硅酸鹽水泥和普通水泥可以縮短養護時間，不宜使用火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。保證水泥的強度等級不低于42.5，每立方米混凝土中水泥的含量不少于300kg。冬期中主要是保證水的溫度不會太低，由于水的比熱是砂石骨料的5倍，所以施工時可以采用加熱水的方法來改善這種情況。強度等級小于42.5的水泥水的加熱溫度不能高于80℃，骨料的溫度不高于60℃。強度等級高于42.5的水泥水的溫度最高為60℃，骨料的最高溫度為40℃。加熱的方法有直接用鍋燒水、用蒸汽加熱水、用電極加熱水三種方法。水泥不能直接加熱，可以存放在溫度較高的暖棚內達到使用的溫度。

骨料的加熱時可以將骨料直接放在加熱的鐵板上面，下面進行燃燒加熱；也可以通過蒸汽管，點熱線加熱等，加熱時不能直接用火直接燒烤，根據不同的自然環境選擇加熱方法。蒸汽加熱方法溫度均勻、熱效率高，加熱效果較好，但容易使骨料內水分增加。

鋼筋冷拉可以在負溫下進行，使用控制應力方法時，在負溫下時要較常溫下適當提高控制應力；采用控制冷拉率時可以和常溫時控制參數相同。鋼筋焊接時在室內進行，在室外作業時要保證溫度不會過低，有防雪防風的措施，防止冰雪掉落在剛焊接好的接口上，以免有冷脆現象發生。

具體加熱前可以根據比熱、使用的加熱設備、加熱材料的設計溫度以及熱量損失大概計算出需要的熱總量，根據計算數據制定加熱方案，選擇合適的熱源種類、規模和數量等。

2.2混凝土的攪拌、運輸和澆筑

攪拌混凝土時要搭設暖棚，為了較少熱量的損失可以選用大體積的攪拌機進行，攪拌前用熱水或者蒸汽沖洗攪拌機。混凝土的水灰比要嚴格控制，有骨料帶入的水分和外加劑的水分都要計算在內，拌合時間保持在常溫時的1.5倍。材料投放時先將水和砂石進行拌合，然后放入水泥，防止水泥在加熱的條件下發生驟凝現象。

運輸時要盡量的減少熱量的損失，使用有保溫措施的運送容器，運送時要保證混凝土不發生離析，不喪失塑性。施工時盡量的減少運送時間及距離，使用大容積的運輸工具，這樣可以有效的解決這種危害的發生，減少熱量的損失。

混凝土澆筑時要清除模版和鋼筋上的冰雪和污垢，盡量的加快澆筑速度，混凝土澆筑時的溫度不能低于10℃，養護時混凝土溫度要保持不低于2℃。施工時加強混凝土的振搗，使混凝土的密實程度提高，振搗的時間要高于常溫下的振搗時間，不能使用人工振搗代替機械。

混凝土構件進行養護時，加熱構件時一旦溫度超過40℃，就會在結構內部產生溫度應力，在施工前要和設計單位協商，在跨內溫度應力較小的地方設置施工縫。在原構件上繼續澆筑時要在舊混凝土表面進行加熱，使其溫度和新澆筑的混凝土入摸溫度相同，這樣可以保證新老混凝土的牢固結合，不產生裂縫。

冬季不宜在強膨脹土性地基上澆筑混凝土，因為膨脹土變形大，一旦地基受凍會引起混凝土的凍害從而產生變形，在弱凍脹土上施工澆筑時也要做到基土的保溫工作。

3.混凝土冬期施工方法的選擇

常用的冬期施工方法有蓄熱法、外加劑、早強水泥法、外部加熱法以及綜合蓄熱法等。選擇施工方法時要根據工程的特點保證混凝土盡快的達到臨界強度，避免凍害的持續發生；承重結構要考慮混凝土的出摸速度，保證施工時模具的正常運轉使用。蓄熱法在這些方法中使用較多，采用合適的保溫材料保證混凝土入摸溫度，對構件容易受凍的部位加強保溫措施，提高保溫效果。在混凝土中摻加外加劑或者使用高強度的水泥。早強水泥等也可以提前使混凝土達到設計強度。當上述方法不能滿足要求時使用外部加熱方法，改善保溫措施，提高混凝土的凍前強度，常用的外部加熱方法有蒸汽加熱法、電熱法、暖棚法等。

以蓄熱法為例，這種方法是通過預加熱混凝土的組成材料和水化熱，再使用適當的覆蓋溫度，以保證混凝土在冬期溫度較低的情況下達到設計的要求。

保溫材料可以使用傳熱系數小、價格便宜、容易獲得的材料。使用前保證材料的干燥，提高保溫性能。當使用活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥時使用蓄熱法能達到更好的效果。

蓄熱法適用于氣溫不是太高的寒冷地區，當混凝土的拆模強度要求較小；水泥的強度等級高，水泥發熱量較大的結構；室外氣溫高、風力小時可以采用這種方法進行施工。蓄熱法施工簡單，費用較低質量容易保證，所以為工程界常用的一種方法。 [科]

【參考文獻】

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［２］蘇利勛，董羽蕙.混凝土基礎底板溫度應力和溫度裂縫分析[J].科學技術與工程，2008，(10):2728-2731.

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