混凝土冬期施工淺析

吳侃

中國水利水電第十二工程局有限公司 科研所

關(guān)鍵詞：華能左權(quán)電廠，第三方試驗(yàn)室，混凝土冬期施工現(xiàn)象不可避免。文章就冬期施工中遇到的各種問題進(jìn)行了闡述，從溫度影響、材料選擇、骨料控制、混凝土的拌制、預(yù)養(yǎng)期等方面，分析了混凝土冬期施工的特性，并提出了切實(shí)可行的應(yīng)對措施，以期在施工實(shí)踐中起到指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：混凝土；冬季施工；材料選擇；控制措施

一、工程地址及簡介

華能左權(quán)電廠地處太行山下，大部分地區(qū)海拔在1200米左右，最高峰海拔為2141米，最低谷海拔為650米。地處內(nèi)陸，屬溫帶大陸季節(jié)性氣候。常年日照2570小時，四季平均氣溫7.4°C，晝夜溫差15°C——21°C，，冬季氣溫一般在零下15℃左右，最低溫度在零下20℃以內(nèi)，受華能左權(quán)煤電有限責(zé)任公司委托，我單位于2010年1月7日進(jìn)場籌建第三方土建試驗(yàn)室，向本工程所有參建單位，對場內(nèi)土建工程的原材料、半成品和成品進(jìn)行《試驗(yàn)檢測服務(wù)協(xié)議》范圍內(nèi)的檢驗(yàn)、試驗(yàn)、檢測。由于受到工期制約，施工單位都要搶抓工期，許多工程在冬季都要施工，這就給混凝土施工帶來很大的難度，特別是當(dāng)混凝土凝結(jié)或已凝結(jié)但尚未取得足夠的強(qiáng)度時受凍，混凝土就會產(chǎn)生脹裂，出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致混凝土被破壞。

二、混凝土冬期施工的概念

當(dāng)日平均氣溫降到5℃或5℃以下，或者最低氣溫降到0℃或0℃以下時，這時進(jìn)行混凝土施工就是混凝土冬期施工。混凝土工程在冬期施工必須采用特殊的技術(shù)措施進(jìn)行施工。

混凝土為什么怕凍呢？這與混凝土的本身特性有關(guān)，混凝土拌合物澆筑以后能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得很高的強(qiáng)度，這都是水泥水化作用的結(jié)果，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(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化，當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強(qiáng)度增長也較快；而當(dāng)日平均氣溫降到5℃或5℃以下時，這時的水泥水化作用減慢，強(qiáng)度增長相應(yīng)較慢。當(dāng)溫度降到0℃及0℃以下時，存在于混凝土中的水有一小部分開始結(jié)冰，逐漸由液相水變?yōu)楣滔嗨簿褪钦f，存在于混凝土中的水完全變成冰，水泥的水化作用基本停止，此時強(qiáng)度就不再增長。混凝土中的水變成冰后，體積膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生很大的脹應(yīng)力，使混凝土受到不同成度的破壞而降低強(qiáng)度。同時，當(dāng)水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰花，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而使混凝土內(nèi)部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實(shí)性，影響功能性和結(jié)構(gòu)安全，同時也給工程增加很多費(fèi)用，帶來不必要的浪費(fèi)，如何從根本上解決這個問題，必須分析冬季施工的特點(diǎn)、特征，有針對性的制定施工方案，以保證冬季施工質(zhì)量。

不難看出，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝強(qiáng)度增長的關(guān)鍵。只要保證剛澆筑的混凝土，在強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度30%以前，對混凝土保溫養(yǎng)護(hù)，即正溫澆筑，正溫養(yǎng)護(hù)，使其在正溫情況下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，加快混凝土的凝結(jié)強(qiáng)度，在混凝土凍結(jié)前使其強(qiáng)度達(dá)到30%以上，這樣就可以避免混凝土凍害。

三、對材料選擇、加熱及控制措施

1.材料選擇。冬季施工中配制混凝土用的水泥，應(yīng)優(yōu)先選用活性高、水化熱量大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不宜用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。蒸汽養(yǎng)護(hù)時用的水泥品種經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。水泥的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于42.5，最小水泥用量不宜少于300kg/m3，水灰比不應(yīng)大于0.6。骨料應(yīng)選用沒有堿活性物質(zhì)的骨料，嚴(yán)格控制水泥、外加劑的含堿量。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽超過1%的水不得使用。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物等，對混凝土有侵蝕作用，而且會造成鋼筋銹蝕。因此，海水不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。當(dāng)最低氣溫在0℃左右時，可以選用地下水，地下水的溫度都在5℃以上，用地下水拌混凝土可以保證正溫澆筑混凝土。混凝土澆筑時間最好是在上午9時至下午14時。

2.材料加熱。水泥不得直接加熱，使用前1～2d運(yùn)到暖棚存放，暖棚溫度宜在5℃以上。因?yàn)樗谋葻崾巧啊⑹橇系?倍左右，所以冬期拌制混凝土?xí)r應(yīng)優(yōu)先采用加熱水的方法，但加熱溫度不得超過有關(guān)規(guī)定。水的加熱方法有三種：用鍋燒水、用蒸汽加熱水和用電極加熱水。骨料的加熱方法有：將骨料放在鐵板上面，底下燃燒直接加熱，或者通過蒸汽管、電熱線加熱等，實(shí)際操作中很少用。但不得用火焰直接加熱骨料。加熱的方法因地制宜，但以蒸汽加熱方法為好。其優(yōu)點(diǎn)是加熱溫度均勻，熱效率高。缺點(diǎn)是骨料中的含水量增加。但要注意的是：原材料不論用何種方法加熱，在設(shè)計(jì)加熱設(shè)備時，必須先求出每天的最大用料量和要求達(dá)到的溫度，根據(jù)原材料的初溫和比熱，求出需要的總熱量。同時考慮加熱過程中熱量的損失。有了要求的總熱量，就可以決定采用熱源的種類、規(guī)模和數(shù)量。本工程施工時，主要是用鍋燒水法加熱。

3.骨料控制。骨料要求提前清洗和貯備，做到骨料清潔，無凍塊和冰雪。冬期骨料所用貯備場地應(yīng)選擇地勢較高不積水的地方。冬期施工拌制混凝土的砂、石溫度要符合熱工計(jì)算需要的溫度。

四、混凝土的攪拌、運(yùn)輸和澆筑

1.混凝土不宜在露天攪拌，應(yīng)盡量搭設(shè)暖棚，優(yōu)先選用大容量的攪拌機(jī)，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(jī)。混凝土的拌和時間比常溫規(guī)定時間延長50%。由于水泥和80℃左右水拌和會發(fā)生聚凝現(xiàn)象，所以在材料投放時，應(yīng)先將水和砂石投入拌和，然后加入水泥。若能保證水泥和熱水不直接接觸，水可以直接加熱到100℃。

2.混凝土在運(yùn)輸過程中應(yīng)保證混凝土不離析，不產(chǎn)生分層，不喪失塑性。如有離析現(xiàn)象，必須在澆筑前進(jìn)行二次攪拌。運(yùn)至澆筑地點(diǎn)后，應(yīng)具有符合澆筑時所規(guī)定的坍落度。混凝土應(yīng)以最少的轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、最短的時間從攪拌地點(diǎn)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，保證混凝土從攪拌機(jī)中卸出后澆筑完畢的延續(xù)時間不超過有關(guān)規(guī)定。運(yùn)輸工作應(yīng)保證混凝土的澆筑工作連續(xù)進(jìn)行。運(yùn)送混凝土的容器應(yīng)嚴(yán)密，不漏漿，容器的內(nèi)壁應(yīng)平整光潔，不吸水。粘附的混凝土殘?jiān)鼞?yīng)及時清除。要使用大容積的運(yùn)輸工具并加以適當(dāng)保溫。

3.混凝土在澆筑前，應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度，防止熱量散失過多。混凝土拌和物的出機(jī)溫度不宜低于10℃，入模溫度不得低于5℃。采用加熱養(yǎng)護(hù)時，混凝土養(yǎng)護(hù)前的溫度不低于2℃，常規(guī)情況下混凝土養(yǎng)護(hù)先鋪一層塑料薄膜，然后用草簾覆蓋，或者鋪上厚20cm左右的稻桿、麥桿之類的雜草來保溫、保濕，基本上能達(dá)到加熱養(yǎng)護(hù)的效果。

4.在施工操作上要加強(qiáng)混凝土的振搗，盡可能提高混凝土的密實(shí)程度。冬期振搗混凝土要采用機(jī)械振搗，振搗時間應(yīng)比常溫時有所增加。

5.加熱養(yǎng)護(hù)整體式結(jié)構(gòu)時，施工縫的位置應(yīng)設(shè)置在溫度應(yīng)力較小處。加熱溫度超過40℃時，由于溫度高，勢必在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。因此在施工前應(yīng)征求設(shè)計(jì)單位的意見，在跨內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工縫，留施工縫處，在水泥終凝后立即用3～5個大氣壓的氣流吹除結(jié)合部的水泥膜、污水和松動石子，繼續(xù)澆筑時，為使新老混凝土牢固結(jié)合，不產(chǎn)生裂縫，要對舊混凝土表面進(jìn)行加熱，使其溫度和新澆筑混凝土入模溫度相同。

6.為了保證新澆筑混凝土與鋼筋可靠的粘接，當(dāng)氣溫在-15℃以下時，直徑大于25mm的鋼筋和預(yù)埋件，可噴熱風(fēng)加熱至5℃，并清除鋼筋上的污土和銹渣。

7.冬期不得在強(qiáng)凍脹性地基上澆筑混凝土。這種土凍脹變形大，如果地基土遭凍，必然引起混凝土的凍害及變形。在弱凍脹性地基上澆筑時，地基上應(yīng)進(jìn)行保溫，以免遭凍。

8.針對不同冬期溫度，我試驗(yàn)室為了滿足施工需要，分別出具了（5～0）℃的混凝土配合比，（0～-5）℃的混凝土配合比，（-10～-5）℃的混凝土配合比，（-20-10）℃的混凝土配合比，確保混凝土質(zhì)量處于受控狀態(tài)。

五、結(jié)語

混凝土的冬期施工雖然有不少的難度和困難，只要我們能認(rèn)真分析混凝土冬期施工的性能、特性，找出混凝土冬期施工的規(guī)律性，因地制宜地做好冬期施工的準(zhǔn)備工作，只要措施得當(dāng)，工序質(zhì)量得到保證，混凝土冬期施工的難度就會迎刃而解。當(dāng)然我們在混凝土施工過程中應(yīng)盡量避免冬期施工，畢竟冬期施工難度大，額外增加的費(fèi)用很多。只有在不可避免的情況下，必須在冬期施工的情況下，我們才能運(yùn)用混凝土冬期施工的方法、措施進(jìn)行施工。