淺談混凝土的冬季施工防凍劑原理及冬季施工方案

【摘 要】 冬季混凝土工程施工時使用防凍劑作用顯著，通過分析防凍劑的原理，探討了在冬期混凝土施工過程中的應用情況及其使用注意事項。同時闡述了冬季施工時混凝土工程施工方案中，合理使用防凍劑，以保證工程質量符合國家行業規范要求。

【關鍵詞】 防凍劑 混凝土工程 冬季施工 施工方案

煙臺港位于東半島北側，西港區地處煙臺開發區大季家東北海域，煙臺地區近幾年十一月末至翌年三月為冬期施工期。冬季在溫度低于-3℃時，進行混凝土工程施工，混凝土骨料中所含的水會結成冰，水化作用明顯減緩，使混凝土疏松，強度增長受到嚴重阻滯，強度和防滲性能減低，造成了混凝土早期凍害[1]。因而在冬季混凝土施工時，摻和防凍劑的防凍措施，是目前最簡便的一種方法，可以有效的確保混凝土工程質量。

1 混凝土凍害規律和機理

在冬季施工時，澆筑的混凝土所處的外界溫度低于混凝土的冰點以下時，就會使混凝土發生凍害，若是混凝土拌和澆筑后，在初凝前發生凍害，其中水泥成分受凍后就會處于假凝的現象，正常養護一定時間之后，那么凍害就造成了混凝土的強度有所降低；如果是混凝土在初凝后，它本身的強度還很小時遭到凍結，此時強度將會受到混凝土內部的黏結力和凍脹應力的共同作用，很容易造成水泥骨料的內部結構產生細微裂縫，造成不可恢復的質量隱患。

當混凝土在溫度升高解凍后，和之前相比其強度雖有所增加，但是低溫下施工的混凝土強度也達不到設計強度。所以為了避免冬季施工時混凝土遭凍結帶來的危害，必須采取措施使混凝土在受凍前達到一定強度值，也就是通常稱為混凝土冬期施工的臨界強度值[2]，所謂的混凝土允許受凍的臨界強度，在《水工混凝土施工規范》中是這樣規定的：大體積混凝土應不低于7MPa時，相應的混凝土強度可達到標準養護28d強度的40%以上；了解混凝土凍害規律和機理，在實際工程中采取摻和防凍劑措施，能有效提高冬季混凝土施工的臨界強度值。

2 防凍劑作用機理

根據現行建材行業標準JC475-2004，對混凝土防凍劑的解釋，防凍劑是能使混凝土在負溫下硬化，并在規定養護條件下達到預期性能的外加劑，它的作用主要是降低冰點，快速硬化，提高抗凍性及改善和易性。盡管冬季混凝土施工時摻加的防凍劑種類不同，對應的作用也不同，但是施工過程中，根據配合要求，適當的加入一定劑量的防凍劑，達到降低混凝土中所含的液相冰點，以此保證了水泥在負溫下還是能夠繼續水化作用，從而使混凝土在外界的負溫環境下，能夠達到允許的受凍臨界強度不至于發生凍害，可以滿足施工要求。

總結煙臺港西港水運工程中的經驗，混凝土的施工情況比較復雜，尤其水運工程情況特殊，那么在混凝土制備，運輸，澆筑等程序后，加入的防凍劑會迅速促使發生水化作用，生成新的水化物，填補了水泥和骨料之間孔隙，使冬混凝土受凍時產生的細微裂縫自動愈合，從而起到提高混凝土強度的作用。另外在負溫情況下，加入防凍劑，可降低混凝土的冰點，保證混凝土中部分液相，促使水化作用進行，使混凝土在受凍前達到抗凍臨界強度，后期養護后水泥會繼續水化，以使混凝土達到設計要求。掌握冬季混凝土施工中摻和防凍劑的機理，方便指導以后的混凝土施工。

3 冬季混凝土施工時防凍劑應用事項

3.1 加強防凍劑質量的控制

防凍劑進場時必須具備產品檢驗報告，而且還得進行現場抽樣檢查， 滿足合格要求后方可使用。一般在即將進入冬季施工期時，杜絕使用混凝土工程施工臨時準備所需的防凍劑，取樣做檢測試驗， 結果就是沒有滿足R-7+28的結果就得出報告， 這種情況下混凝土的施工已進行或者已完成了澆筑任務， 失去了檢測的意義，所以要加強防凍劑質量控制。

3.2 使用防凍劑的要求

（1）混凝土在冬季施工，防凍劑的使用要求必須按照《混凝土外加劑應用技術規范》的規定來執行。

（2）混凝土澆筑后可以采取保暖材料進行表面保溫養護，防止混凝土在強度未達到要求前受凍出現裂縫，入模溫度可以控制在5℃左右，依照不同地區，可根據冬季氣溫進行調節防凍劑的使用量，煙臺地區摻量早強防凍劑一般為3%-5%。

（3）在混凝土制備時，防凍劑可與水泥，骨料一起加入拌和，相比正常混凝土攪拌時間，一般要延長1-2分鐘，增進水化作用效果。

4 冬季混凝土施工方案

除了對防凍劑質量的控制和對其應用要滿足技術要求之外，確保水運工程混凝土施工滿足規范JTS202-2011要求，日平均氣溫連續5d穩定低于5℃時，應采取冷天施工措施，不能忽略冬季混凝土施工方案的選擇，下面就對其施工方案優化進行幾點說明：

4.1 施工準備階段

（1）在冬施工程前期， 應對防凍劑廠家生產的狀況進行考查了解和對比選擇，同時擬選用的外加劑抽樣送檢或委托送檢；同時準備好加熱，保溫，防凍材料，做好冬季施工準備。

（2）骨料不得還有冰雪等凍結物和易凍裂礦物質；水泥優先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不得使用高鋁水泥；成品料有足夠的儲備和堆高，并設置了防止冰雪和凍結的措施。

（3）拌和混凝土之前，采用用熱水沖洗拌和機，并將積水排除；倉面清理采用熱風槍。

4.2 冬季混凝土施工方法

（1）施工過程中，控制并及時調節混凝土的機口溫度，盡量減少波動，保持澆筑溫度均勻。加熱拌和用水方法，提高混凝土拌和物的溫度。拌和用水加熱超過60℃時，改變加料順序，將骨料與水先拌和，再加入水泥，以免假凝。

（2）使用無氯鹽類及低堿含量的防凍劑或者低溫早強劑，對抗凍性要求的混凝土應摻入引氣劑，注意早期保溫養護，且不得采用蒸汽養護法；混凝土摻和防凍劑時，對于地處煙臺地區的水運工程，若養護不良，伴隨降溫將會造成混凝土表層早期脫水，表面出現細微裂縫，影響強度及結構耐久性，早期提高保溫養護，是非常有必要的。

（3）已澆筑的混凝土，在強度不低于設計強度標準值的50%且不低于10Mpa，必須采取保溫措施，以防混凝土受凍；澆筑養護完畢后，應根據試驗確定混凝土強度達到設計要求后，方可拆模，模板拆除時間應根據混凝土強度及混凝土的內外溫差確定，并避免在夜間或氣溫驟降時拆模；在氣溫較低季節，當預計拆模后有氣溫驟降，推遲拆模時間；如必須拆模，在拆模的同時采取保護措施。

4.3 溫度觀測

冬季混凝土施工澆筑結束后，應做好溫度測量和記錄，采用人工測溫，每一個工作班測量至少4次，若是在氣溫驟降和寒潮期間，應增加溫度觀測次數。

4.4 混凝土表面保護

（1）在低溫季節和氣溫驟降季節，混凝土進行早期表面保護，已澆好的底板、墻體等薄板（壁）建筑物，其頂（側）面要保護到過水前；澆筑塊的棱角和突出部分加強保護。

（2）28d齡期內的混凝土，在氣溫驟降前進行表面保護，平面收倉初凝后混凝土、側模拆除后混凝土，及時涂刷兩遍養護劑覆蓋一層塑料布，并在塑料布上鋪蓋5cm厚棉被一層。澆筑面頂面保護至氣溫驟降結束或上層混凝土開始澆筑前。

5 小結

本文分析了混凝土凍害規律和機理，對混凝土的冬季施工時使用防凍劑的原理和防凍劑應用事項問題進行探討，從而優化施工方案，加快混凝土工程的冬季施工進度，保證工程的使用壽命。同時希望能夠引起施工人員及管理人員的重視，促使冬季施工有序的進行，確保冬季施工的各分項工程質量符合國家現行施工質量驗收規范的要求。

參考文獻

[1] 武九城.淺談冬期混凝土施工[J].科學之友，2011（2）

[2] 王原生.淺談防凍劑在混凝土冬期施工中的應用[J].山西建筑，2003（4）