探討混凝土冬季施工質量控制

王傳江 李新棟

摘 要：本文作者分析了混凝土冬季施工發生凍害的原因、施工原理、影響強度的因素，介紹了混凝土冬季施工采用的方法、工藝、采取的技術措施。

關鍵詞：混凝土；冬季施工；質量控制；分析

在我國的北方地區，擁有相對較長的寒冷時段。工期自身的限制，就使得許多建筑工程的冬季混凝土施工難以避免。混凝土施工方法和理論的探究表明：當外界環境溫度降至5攝氏度時，只要及時采取相應合理的施工措施，就可避免混凝土新澆過程早凍現象的發生。通過有效措施的開展，使混凝土自身外漏部分同冬季的外界環境保持著相對小的溫差，也會實現和正常氣溫施工時同樣的效果

在冬季施工中，長時間的持續負低溫，大的溫差、降雪和反復的冰凍，經常造成建筑施工的質量事故，據資料分析，混凝土工程有大部分的工程質量事故發生在冬季。

1 混凝土凍害及冬季施工原理

冬季施工時，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：一是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”；二是存在于組成材料顆?？障吨g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，當氣溫恢復到常溫后，即使常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3～6h）遭受凍結，后期強度要損失50%以上，凝結后2～3天遭受凍結，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：一是早期增強。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，摻早強劑提高混凝土的早期強度，并采取早期蓄熱法養護，或早期外部熱源加熱法養護等；二是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。同等水泥用量的拌和物，水泥強度等級高的，混凝土的強度必然高；骨料的顆粒組成不好，搭配得不密實，含過多有泥土、雜質等，都會降低混凝土的強度。組成材料的配合比，是影響混凝土強度的重要因素。比如減少拌和用水和所用水泥的比例，適當增加水泥漿的含量，都能顯著提高混凝土的強度。在施工中混凝土作業的各個環節，準確稱料，適度的拌和和振搗，加強養護等，對混凝土強度的影響也很大。

3 混凝土在冬季施工時應采取的措施

3.1 冬季施工中配制混凝土用的水泥，應優先選用活性高、水化熱大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥的強度等級不應低于42.5級，最少水泥用量不應少于300kg/m3。

3.2 拌制混凝土所采用的骨料應潔凈，不得混有冰雪、凍塊及其它宜凍裂物質?；炷涟柚撇扇〖訜崴?，水箱四壁用120mm磚砌體砌筑圍護以提高水溫，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。模板中的冰雪凍塊在混凝土澆筑之前一定要將其熔化并將水放掉。

3.3 嚴格控制混凝土的水灰比，水灰比不應大于0.6。

3.4 使用超早強劑效果明顯，制作同條件試塊3天試壓強度達到30%，14天達到100%。

3.5 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?；炷恋臄嚢钑r間比常溫規定時間延長50%。經加熱后的材料投料順序為：先將水和砂石投入攪拌，然后加入水泥?；炷脸鰴C溫度不宜低于10℃。

3.6 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℃。

3.7 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℃。

3.8 冬季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。

3.9 混凝土現澆板上的后序工程規定：混凝土初凝后方可進行下道工序的施工，時間由工程項目部人員及監理人員現場確定。班組人員接到“同意下道工序施工”的通知后方可進行施工。

3.10 混凝土的保溫措施：①橋梁墩臺：混凝土拆模后立即在其表面包裹一層塑料薄膜，在外裹棉氈或草簾（有條件時可采用電熱毯包裹），用綁扎絲捆結實。該工序由混凝土施工班組具體執行，項目部施工員負責驗收；②橋涵基礎、涵洞涵身及蓋板、擋土墻混凝土澆筑完畢后，在其上面覆蓋一層塑料布、一層毛氈和三層草簾，其間做好測溫記錄。下道工序開始前由混凝土施工班組組織撤離，集中堆放管理；③若工期緊張，對個別結構物可采用搭設暖棚保溫并用蒸汽加熱法養護混凝土。

4 存在問題與分析

在組織基礎大體積混凝土施工時，由于混凝土罐車不能及時到場，為保證基礎不留施工冷縫，不得不反復搭拆暖棚頂面帆布及延長火爐加熱時間，并減少澆筑厚度，大大增加施工難度。在控制混凝土的凝結時間上由于摻加緩凝劑，導致底層500厚防水板遲遲不能進入終凝，覆蓋保溫后表面觀感質量較差，承臺側面吊模嵌入混凝土中，拆除困難。在完成澆筑后未立即進行恢復暖棚生火爐覆蓋保溫養護的部位，溫度降低較快，而內部升溫繼續進行，個別位置短時達到或超過內外溫差25℃的規范要求，經過采取措施后迅速恢復，由此發現在澆筑階段按照每2h測溫并不能滿足監測要求。由于絕熱升溫是按照混凝土的實際溫度考慮，在澆筑過程中，商品混凝土公司恐怕混凝土受凍，并末嚴格按照項目部要求出罐溫度進行控制，而略有偏高，再加之較多承臺澆筑是在白天氣溫較高時澆筑，故所測核心絕熱升溫溫度比計算略有偏高。

5 結語

大體積混凝土施工在冬季存在較嚴重的質量控制問題：混凝土的澆筑期間防凍，澆筑完成后的蓄熱養護期問的內外溫差控制，以及較高的混凝土強度等級由于增加水泥用量及較高水灰比給溫度控制進一步增加困難。本工程通過采用暖棚結合綜合蓄熱法，制定可行的方案，結合現場實際情況，采取措施，使大體積混凝土的質量得到了有效的控制。

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