淺析冬季混凝土質量控制措施

何玉龍

（長春冀東水泥混凝土有限公司，吉林 長春 130031）

0 引言

我國的城市化進程逐漸加快，尤其是東北地區的城市建設速度穩步前進。因施工進度及工程需要，北方地區部分城市有全年施工現象，有三分之一時間處于冬施期。因冬季寒冷，給混凝土施工帶來一定影響，以長春地區為例，冬季施工期最冷可達零下 25℃。而且混凝土冬施后質量問題的出現具有滯后性與隱蔽性，冬施過程中若控制不利，很容易出現質量問題甚至造成質量事故，很多問題都是在投入使用或者溫度轉暖后才能體現出來[1]。而很多混凝土攪拌站在生產過程中缺乏數據支持，很多混凝土從業者都是以經驗為主，憑感覺。對混凝土基礎知識及質量控制措施存在一定的盲點，容易造成質量問題。所以有必要對混凝土冬季受害原理及冬施過程的質量控制措施進行系統梳理。筆者結合所從事的攪拌站工作經驗對冬施混凝土在生產前期的準備、施工過程中及后期養護幾方面作質量控制簡要探討，對有冬施需求的混凝土行業工作者提供一些冬施經驗及混凝土免受凍害的防控措施。

1 混凝土受凍害原理

根據冬期施工對時間的規定，JGJ 104—2011《建筑工程冬施規范》規定：當室外日平均氣溫連續 5d 低于 5℃ 即進入冬施，當室外日平均氣溫連續 5d 穩定高于 5℃ 即解除冬期施工。混凝土是否受凍害完全取決于混凝土內部水的形態變化，當混凝土中的自由水在達到冰點后從液態變成固態，水泥會停止水化，混凝土的抗壓強度停止增長[2]。同時水結冰后體積因膨脹增加 9%，增加了混凝土內部的孔隙率。無論從化學還是物理角度判定，混凝土抗壓強度都較常溫時低很多。混凝土冬施過程中應控制幾個關鍵點：首先混凝土在受凍前其抗壓強度不得低于 5MPa 或者不低于其設計強度的30%；第二，混凝土在受凍時其抗壓強度不得低于設計強度的 75%。

長春地區的混凝土冬季施工非常具有代表性，冬季施工期長達 4 個月，晝夜溫差較大，冬施期間最低溫度達到零下 25℃ 以下，對混凝土的生產及強度增長具有一定的挑戰性。工地施工現場難免存在野蠻施工的現象，一些工人包括混凝土從業人員誤以為混凝土既然加了防凍劑就能抵抗低溫，認為混凝土在低溫下能正常水化、硬化，達到相同的效果。所以忽視了對新澆筑混凝土的保溫和養護，出現混凝土強度達不到設計強度值，最后將此結果都歸因于攪拌站。

2 混凝土質量控制

2.1 生產前準備工作及配合比的設計

攪拌站冬期施工要做好冬施生產技術方案，針對天氣情況要有預防措施，混凝土技術總工要根據生產需要設計完整的冬施配合比，而針對工地混凝土施工技術人員要下達技術交底。由于工期緊張工地一般要求混凝土具有早強性質，混凝土澆筑后要盡早達到臨界受凍強度以應對混凝土內部自由水相變形成的膨脹應力。所以外加劑中除了添加防凍組分外還要相應添加早強劑，兩種組分的占比要根據抗凍試驗和實際施工過程中積累的數據來調整。根據規定冬施的配合比設計時單方水泥用量應該適當地提高，根據規范要求，混凝土冬施應選用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，水泥標號不應低于 42.5，單方水泥用量不低于 300kg/m3[3]，水灰比不大于 0.6。本公司冬期施工期間主要應用于長春市快速路工程，混凝土強度等級為 C50，特性要求超早強防凍-20℃。由于工地要求 7 天抗壓強度要達到 90% 進行張拉，所以配合比設計中水泥提高 20kg，采用粉煤灰和礦粉雙摻的辦法降低水化熱，控制砂率在 39%，水灰比為 0.32。砂子為松花江江砂，細度模數在 2.4～2.5 左右，含泥＜1.0%，碎石規格為 5～25mm 連續級配，外加劑站內復配。

2.2 生產過程控制及運輸

我站在冬施期間無任何質量問題出現，這與精密的生產過程控制是密不可分的。主要歸功于以下措施：

前期準備中根據大氣溫度和工地要求調整防凍組分的摻量，外加劑復配過程中使用熱水，水溫在 60℃左右，可以增大外加劑各組分的溶解度，外加劑罐體要密封并且加設保溫套，避免露天放置存放于室外，有效防止了外加劑在使用過程中防凍組分的析出。骨料應該密封，防止雨雪覆蓋，如圖 1 為我站骨料大棚。冬季由于砂子含水容易結冰，所以生產過程中應該盡量使用砂垛內部的砂子，當日用多少挖多少，防止砂塊堵住倉門導致生產停滯。我站生產用水儲存在水窖，水窖達 4 米深，長寬各 10 米。生產時由熱水站負責供應熱水，控制水窖溫度在 55～65℃ 左右，可以保證混凝土出機溫度在 15℃ 左右，入模溫度在 10℃ 以上。注意水溫不宜過高也不宜過低，溫度過低不能保證混凝土出機溫度和入模溫度；水溫過高會導致混凝土運輸過程中坍落度損失過快。投料過程中應先將骨料與水接觸，攪拌 4～5s后再投水泥等粉料，若水泥與水先接觸容易導致水泥產生速凝現象。攪拌過程中應適當延長攪拌時間，使混凝土各組分攪拌均勻[4]，具體延長時間根據混凝土型號與攪拌機輸出功率而定。生產過程中氣管容易結冰，而導致生產線癱瘓，所以在氣管容易結冰處要架設碘鎢燈持續供熱。生產過程中質檢員應時刻關注混凝土的溫度，制定混凝土溫度檢測表，包括水窖溫度、混凝土出機溫度、入模溫度等，根據各材料比熱及配比用量計算混凝土出機溫度。如公式 (1) 為混凝土出機溫度計算方法，依此公式計算結果與實際出機溫度對比進行修正，可根據各原材料溫度計算出機混凝土溫度值。混凝土運輸過程中給罐車加罐衣，減少混凝土運輸過程中的熱量損失，泵送時給泵管纏繞伴熱帶，首先是減少泵送過程中混凝土熱量的損失，其次是防止泵管中混凝土受凍。

混凝土出機溫度計算：

圖1 攪拌站骨料大棚

2.3 施工過程質量控制

混凝土澆筑前必須給工地下達施工技術交底，技術交底應詳細告知施工方對混凝土的養護，包括一些養護措施[6]。混凝土施工前應用吹風機將作業面雪吹干凈，澆筑過程中應適當振搗，不能過振也不能漏振，過振容易導致混凝土表面產生浮漿，漏振導致混凝土致密性不足，混凝土內部存留氣泡不能形成緊密堆積狀態。澆筑過程中質檢員應嚴格盯緊工地，禁止工人私自加水。本人在冬施期間多次走訪工地，包括一些混凝土從業非技術人員也曾提及一個問題，既然混凝土中摻加防凍劑，那么混凝土應該防凍，所以是否養護對混凝土質量沒有影響。這是對混凝土防凍劑的誤解，也是缺乏混凝土基本養護常識。混凝土在澆筑后應加強養護，以本公司供應的快速路箱梁為例，用防水棉被將箱梁整體做圍擋，箱梁下部架設焦炭爐，在箱梁兩端架設柴油熱風炮，保證棚內各個角度溫度不低于 5℃，提高箱梁模板的溫度，減少混凝土澆筑后的熱量損失。箱梁頂部在澆筑施工后及時覆蓋防水棉被，防止混凝土在達到臨界強度前受凍。圖 2 為吉林大路快速路項目冬施保溫措施，箱梁及墩柱整體做圍擋保溫。

混凝土在出廠前要留足夠的試塊，同條件養護時，養護條件要與實體結構相一致，做好標準養護與室外同條件養護強度的對比，同時也要時刻關注實體的回彈情況[5]。

圖2 吉林大路快速路項目施工現場

3 結語

學習混凝土冬季施工的基本理論和施工方法以及有關混凝土冬季施工的規范、標準等對混凝土從業人員來說非常重要。混凝土行業經驗化非常普遍，但是豐富的經驗必須有強大的理論來支撐。冬施前期配合比嚴格依照規范進行驗證，重點檢測混凝土的出機溫度與入模溫度，保證混凝土出機溫度的同時與工地做好技術交底工作，保證澆筑后期合理的養護方可滿足混凝土強度的增長。總之，混凝土冬施過程中的質量控制要從“人、機、料、法、環、測”幾個方面進行控制。