負溫下抗滲混凝土施工質量控制

張新建

中國核工業華興建設有限公司 江蘇南京 210000

污水處理廠存水構筑物均為抗滲混凝土，混凝土強度為C35，抗滲等級為P8，因工期要求，主要構筑物必須在冬季進行施工。

冬季施工，不僅要保證混凝土的結構強度，還要保證混凝土的抗滲性，這對現場的施工質量和技術都提出了更高的要求，在采取了一系列的技術措施和質量保證措施后，達到了預期的效果，經過實踐的檢驗，所有冬季施工的存水構筑物結構強度和抗滲性都滿足設計要求。

1 工程概況

葫蘆島市老區污水處理廠三期擴建工程于2019年9月開始主體施工，設計處理能力為4萬噸/D，該項目是《遼寧省貫徹落實中央生態環境環保督查“回頭看”及渤海生態保護修復專項督查反饋意見整改方案》專項督查第7項任務，要求項目主體在2019年完工。

根據當地氣象資料記載，11月中旬左右當地平均氣溫低于5℃，即進入冬期工期，11月末最低氣溫在-10℃左右，12月份最低氣溫降至-15℃以下，并伴有大風和雨雪天氣。

項目占地2.1公頃，設計18個單體構筑、建筑物，空間緊湊，生化池底板四周厚度為1.5米以及4.5米標高以下墻體厚度為1.2米，此部分大體積混凝土澆筑已在冬季施工來臨之前施工完畢。

2 混凝土性能分析

施工過程中需解決的最大問題是在保持混凝土的抗滲性同時防止混凝土提前受凍，對防凍和抗滲機理進行分析能準確把握質量控制的要點，有針對性的采取措施，保證混凝土的功能完備。

2.1 混凝土抗滲

混凝土抗滲和其密實性以及內部孔隙構造息息相關，密實度高，其內部孔隙率就越小，內部無大孔隙，孔隙之間不連同，阻斷滲水通道，從而達到密實抗滲的效果。

施工過程中的振搗及養護也尤為重要，振搗密實，無蜂窩、孔洞，也增強其密實效果；由于混凝土的水化熱反應，在強度增長的同時，如果養護不到位，混凝土內部溫度與環境溫度差過大，混凝土將會產生裂縫，一旦形成貫穿裂縫，抗滲混凝土將完全失去抗滲功能[1]。

2.2 混凝土防凍

混凝土澆筑后，在水化熱反應作用下，其強度開始增長，周圍環境溫度過低，水化熱反應將減慢，混凝土的強度增長也會隨之減慢，據公開試驗數據表明，溫度每降低1℃，水泥的水化作用降低約5%～7%，在1℃～0℃范圍內水泥的水化活性劇烈地降低，水化作用緩慢。一般當溫度低于0℃的某個范圍時，游離水將開始結冰，溫度達到-15℃左右時，游離水幾乎全部凍結成冰，致使水泥的水化和硬化完全停止。

混凝土內部水凝結成冰后，體積將會增大，在混凝土內部形成應力，進而破壞混凝土的結構，造成混凝土強度的大大損失。混凝土在達到其臨界強度后受凍，其強度損失將大大減小，對后期結構的強度和耐久性都有極大的益處。

3 施工技術要點

想要達到混凝土冬季施工防凍及抗滲的目的，首先要控制原材料的質量，其次是施工過程中的質量控制以及施工后的混凝土養護也是重點。外加劑的使用是核心，針對防凍及抗滲，添加一定劑量的外加劑，從而改善混凝土的性能。

3.1 混凝土質量控制

3.1.1 混凝土原材料（三級標題“條”：四號楷體GB2312，左對齊，行距1.5倍）

（1）選用42.5MPa普通硅酸鹽水泥。

（2）使用中粗砂，不得使用海沙。

（3）配合比：水泥用量不少于320kg/m3；砂率35%～40%、水膠比不大于0.45、選用Ⅱ級粉煤灰、粉煤灰摻量為膠凝材料總量的20%～30%。

（4）防凍劑的選用應符合JC/T475-2004中技術要求，不同品牌防凍劑摻入量各不相同，本工程選用防凍劑摻入量為膠凝材料的4%～8%；抗滲劑根據產品說明書，最大摻量不超過6%。

3.1.2 制備混凝土

混凝土制備前，應對原材料進行清潔，各種拌合物中不得含有冰、雪等凍結物，目前各商混站為達到環保要求，均建造有存放砂石料的廠房，在很大程度上避免了砂石受雨雪的影響。當環境溫度低于0℃的時候，制備混凝土需要使用熱水拌合，拌合溫度不得超過60℃，混凝土出機溫度不低于20℃，按照試驗室配合比，添加防凍劑、抗滲劑。

3.1.3 混凝土運輸

混凝土運輸車鋼制攪拌桶導熱系數過大，在運輸途中艙內混凝土熱量會有較大損失，為了保證混凝土的入模溫度，在混凝土運輸車攪拌桶上用保溫棉進行包裹。

混凝土澆筑時間盡量避免城市交通高峰期，減少混凝土的在途時間。

3.2 混凝土澆筑施工

3.2.1 施工準備

混凝土澆筑前提前對混凝土澆筑設備進行預熱，尤其是泵管，鋼制泵管在環境低溫下會吸收混凝土熱量，從混凝土運輸車經過混凝土泵入模，如不進行泵管預熱，混凝土溫度會下降2℃左右。泵管預熱可采用熱水預熱和砂漿預熱兩種方式，根據環境溫度判斷，-10℃以下宜采用熱水預熱，此時環境溫度太低，砂漿預熱幾乎沒有效果。

澆筑前還應清理模板內的積雪及雜物。

3.2.2 混凝土澆筑

控制混凝土的入模溫度，入模溫度不應低于8℃。混凝土采取分層澆筑，每層澆筑厚度不能低于300mm，利用大分層厚度，減緩水化熱散熱等措施，保持混凝土內部溫度處于正溫狀態。因有抗滲要求，混凝土澆筑必須連續進行，不得形成冷縫，已澆筑的混凝土被上一層覆蓋前溫度不得低于2℃，防止上下層混凝土之間因為溫差太大出現溫度裂縫以及冰凍夾層，造成上下層分離，嚴重情況下會影響結構整體安全性以及抗滲性。

混凝土振搗對于抗滲混凝土施工是非常關鍵的一個環節，混凝土振搗不密實、漏振、超振，都會對混凝土的密實性造成影響，從而影響混凝土結構的整體抗滲性。混凝土振搗跟隨澆筑泵管，隨澆隨振，上層混凝土澆筑時，振搗棒深入下層未初凝混凝土層100mm左右，振搗20～30S，不再有氣泡析出后，緩慢拔出振搗棒。

水池墻體施工時，為防止墻體與底板接觸部位出現“爛根”等質量通病，破環池體抗滲性，在澆筑前應澆筑100mm同比例水泥砂漿，一次澆筑高度過高，防止混凝土澆筑過程中的離析，可采用串通、溜槽等措施。

3.3 混凝土養護

本工程混凝土結構澆筑完成后采用負溫法加綜合蓄熱法兩種方式進行養護，混凝土中添加早強性防凍劑，澆筑完成后，及時抹面，在裸露混凝土處覆蓋塑料薄膜，并覆蓋兩層草墊。

冬季施工多為水池墻體，裸露混凝土面積并不大，防止冬季大風造成混凝土失水，現場采用防風篷布連同澆筑墻體及兩側腳手架進行覆蓋，目的是在負溫養護失敗或者混凝土降溫無法控制的時候，在防風篷布內架設火爐進行暖棚養護[2]。

本項目混凝土使用普通硅酸鹽水泥，其受凍臨界強度不小于設計強度的30%，采用負溫養護法，受凍臨界強度不低于4.0MPa，對于有抗滲要求的混凝土，其強度不宜小于設計強度的50%，綜上所述，取受凍臨界強度最大值，本工程設計為C35強度混凝土，其受凍臨界強度按照18MPa進行控制。現場對澆筑完成混凝土進行連續表面測溫，每2h測溫一次，同時留有同養試塊。混凝土澆筑完兩天內溫度較為穩定，在5℃左右，第三天溫度略有上升，為6.5攝氏度，第四天對同樣試塊進行了一組抗壓強度試驗，其強度已接近受凍臨界強度。一周再次進行了混凝土抗壓強度試驗，平均強度已經超過受凍臨界強度，混凝土表面溫度在0℃左右。拆除覆蓋防風篷布，保持混凝土表面的覆蓋。模板待到來年天氣轉暖時再進行拆除，利用模板繼續對混凝土進行保溫，墻體上止水螺桿作為冷橋也可為混凝土內部水化熱反應進行熱傳遞。

4 結語

混凝土各種特性是相互統一的，其強度、抗滲性、防凍性都不可割裂，部分特性是在混凝土配合比中體現的，部分則是依靠施工中的精心組織和質量把控。通過原材料質量控制，配合比優化設計，防凍劑、抗滲劑、早強劑等混凝土添加劑的應用，從混凝土拌合到混凝土運輸，澆筑過程中的各溫度控制，采用綜合蓄熱法及負溫養護法的雙重措施，使得負溫下混凝土澆筑施工成為了可能，更能保證施工的質量及混凝土的綜合性能。