摘要：本文通過對混凝土拌合物的凝結(jié)硬化原理分析，主要從混凝土冬季施工原理、施工特點(diǎn)、施工常見方法、施工工藝、質(zhì)量控制與預(yù)防的角度分析影響混凝土冬季施工質(zhì)量的各種因素，結(jié)合進(jìn)度、質(zhì)量、提出了合理的建議與預(yù)防措施，保證冬季混凝土施工質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：混凝土,冬季施工,運(yùn)輸,養(yǎng)護(hù),澆筑,預(yù)防措施

　　一、混凝土冬季施工的一般原理

　　混凝土澆筑后逐漸凝結(jié)硬化直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(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的。當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強(qiáng)度增長也較快;而當(dāng)溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔啵饔脺p慢，強(qiáng)度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全由液相變?yōu)楣滔鄷r，水泥水化作用基本停止，此時強(qiáng)度就不再增長。

　　水變成冰后，體積約增大9%，同時產(chǎn)生約2500kg/cm²的冰脹應(yīng)力。這個應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土早期受凍破壞而降低強(qiáng)度。此外還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后，又會在混凝土內(nèi)部形成空隙，而降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。

　　國內(nèi)外許多學(xué)者對水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗研究結(jié)果表明，新澆混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長，強(qiáng)度損失愈小。混凝土化凍后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度還會增長，不過增長的幅度大小不一。預(yù)養(yǎng)期長,后期強(qiáng)度幾乎沒有損失;而預(yù)養(yǎng)期短，混凝土受凍后，后期強(qiáng)度都有不同程度的損失。由此可見，混凝土凍結(jié)前，要使其有一段預(yù)養(yǎng)期，加速水泥的水化，使混凝土獲得不遭受凍害的臨界強(qiáng)度，即可達(dá)到預(yù)期效果。

　　混凝土受凍臨界強(qiáng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時，應(yīng)為設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%，采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，應(yīng)為設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40%，但混凝土強(qiáng)度等級為C10及以下時，不得小于5MP.

　　二、 混凝土冬期施工特點(diǎn)

　　2.1冬季混凝土施工易造成工程質(zhì)量事故且事故隱蔽性、滯后性強(qiáng)。

　　2.2 混凝土冬季施工的計劃性和準(zhǔn)備工作時間性強(qiáng)。往往有一些質(zhì)量事故的發(fā)生,都是由于這一環(huán)節(jié)跟不上,倉促施工造成的。

　　三、混凝土冬季常用施工方法

　　從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：一是如何確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期，二是如何防止混凝土早期凍害，三是如何保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來選擇合理的施工方法。目前，基本上采用以下4種方法。

　　3.1調(diào)整配合比方法(主要適用于在0℃左右的混凝土施工)，具體做法：

　　3.1.1使用早強(qiáng)硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大且在早期放出的強(qiáng)度高。

　　3.1.2盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達(dá)到臨界強(qiáng)度的時間。

　　3.1.3摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。

　　3.1.4摻加早強(qiáng)外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時間，提高早期強(qiáng)度。

　　3.1.5選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。

　　3.2 蓄熱法

　　主要用于氣溫-10℃左右，結(jié)構(gòu)比較厚大的工程。做法是：對原材料(水、砂、石)進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆灌以后，還儲備有相當(dāng)?shù)臒崃浚允顾嗨欤⒓訌?qiáng)對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。

　　3.3 外部加熱法

　　主要用于氣溫-10℃以上，而構(gòu)件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，使混凝土處于正溫條件下硬化。

　　3.4 抗凍外加劑法

　　在-10℃以上的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點(diǎn)的化學(xué)劑，使混凝土在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài)，水化作用能繼續(xù)進(jìn)行，從而使混凝土強(qiáng)度繼續(xù)增長。

　　上述4種冬季施工方法都有利有弊，其適用范圍都受一定條件的制約。應(yīng)根據(jù)工地現(xiàn)有條件，采用一種或兩種以上施工方法結(jié)合作用。

　　四、混凝土冬季施工工藝

　　4.1 混凝土的基本要求

　　4.1.1 冬季施工的混凝土宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,水泥標(biāo)號不宜低于32.5,每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg,水灰比不應(yīng)大于0.6,并加入早強(qiáng)劑,有必要時應(yīng)加入防凍劑。

　　4.1.2 為減少凍害,應(yīng)將配合比中的用水量降至最低限度,辦法是:控制坍落度,加入減水劑,優(yōu)先選用高效減水劑。

　　4.1.3 模板和保溫層,應(yīng)在混凝土冷卻到5℃后方可拆除,當(dāng)混凝土與外界溫差大于20℃時,拆模后的混凝土表面,應(yīng)臨時覆蓋,使其緩慢冷卻。

　　4.1.4 未冷卻的混凝土有較高的脆性,所以結(jié)構(gòu)在冷卻前不得遭受沖擊荷載或動力荷載的作用。

　　4.2 混凝土的拌制

　　4.2.1 拌制混凝土用的骨料必須清潔,不得含有冰雪和凍塊,以及易凍裂的物質(zhì).

　　4.2.2 拌制摻外加劑的混凝土?xí)r應(yīng)根據(jù)外加劑的形態(tài)(粉劑或液體),分別采用合理的方法使用，且攪拌時間應(yīng)取常溫攪拌時間的1.5倍。

　　4.2.3混凝土中添加防凍劑時,嚴(yán)禁使用高鋁水泥

　　4.2.4。嚴(yán)格控制混凝土水灰比,由骨料帶入的水分及外加劑溶液中的水分均應(yīng)從拌合水中扣除。

　　4.2.5混凝土拌合物的出機(jī)溫度不宜低于10℃,入模溫度不得低于5℃。

　　4.3 混凝土的運(yùn)輸和澆筑

　　4.3.1 混凝土攪拌場地應(yīng)盡量靠近施工地點(diǎn),以減少材料運(yùn)輸過程中的熱量損失,同時正確選擇運(yùn)輸用的容器。

　　4.3.2 混凝土澆筑前,應(yīng)清除模板和鋼筋上特別是新老混凝土(如梁,柱交接處)交接處的冰雪及垃圾.

　　4.3.3 當(dāng)采用商品混凝土?xí)r,在澆筑前,應(yīng)了解商品混凝土中摻入抗凍劑的性能,并做好相應(yīng)的防凍保暖措施。

　　4.3.4 分層澆筑混凝土?xí)r,已澆筑層在未被上一層的混凝土覆蓋前,不應(yīng)低于計算規(guī)定的溫度也不得低于2℃。

　　4.3.5 現(xiàn)場除了留置好常規(guī)試塊，同時按規(guī)定留置好測臨界強(qiáng)度的試塊。。

　　4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

　　4.4.1 冬季澆筑的混凝土,由正溫轉(zhuǎn)入負(fù)溫養(yǎng)護(hù)前,混凝土的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計強(qiáng)度的40%,對于C10以下的混凝土不得小于5Mpa。

　　4.4.2澆筑完的混凝土表面應(yīng)先覆蓋塑料薄膜,上部再覆保溫材料，采用的保溫材料(草袋,麻袋),應(yīng)保持干燥。拆模后的混凝土應(yīng)及時覆蓋保溫材料,以防混凝土表面溫度的驟降而產(chǎn)生裂縫。

　　4.4.3 在模板外部保溫時,除基礎(chǔ)可隨澆筑隨保溫外,其它結(jié)構(gòu)必須在設(shè)置保溫材料后方可澆筑混凝土。

　　五、冬季施工的質(zhì)量控制

　　混凝土冬季施工，尤其是在寒冷地區(qū)，為防止混凝土早期受凍，一般都要求混凝土有較高的澆筑溫度。對于大體積混凝土，澆筑以后其表面溫度雖然較低，內(nèi)部溫度卻因水泥水化熱而上升。如果澆筑溫度超過允許值，則應(yīng)從加強(qiáng)澆筑以后的保溫措施以減少內(nèi)外溫差。根據(jù)規(guī)范中規(guī)定混凝土的澆筑溫度應(yīng)符合設(shè)計要求。在大體積混凝土的澆筑溫度，在溫和地區(qū)不宜低于3℃，在寒冷地區(qū)不宜低于5℃，一般為5℃~8℃。

　　5.1 混凝土冬季施工早期質(zhì)量控制

　　白天氣溫為正溫，夜間氣溫為負(fù)溫，本階段的施工重點(diǎn)為骨料的保溫及澆筑過程中的溫度控制。混凝土澆筑盡量在白天進(jìn)行，混凝土用熱水?dāng)嚢璨⒈M量減少倒運(yùn)次數(shù)。澆筑后的混凝土及時覆蓋保溫。當(dāng)日平均氣溫降至零下時，不能滿足混凝土的澆筑及養(yǎng)生條件、工人勞動條件惡化，會影響混凝土的質(zhì)量和工期。為確保工程順利進(jìn)行及混凝土的正常澆筑本階段盡量采用搭設(shè)暖棚的方法進(jìn)行施工。

　　5.2混凝土拌合料的加熱

　　通過加熱混凝土材料，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆筑以后，還蓄有相當(dāng)?shù)臒崃浚哂羞m當(dāng)?shù)臏囟龋员悴恢率艿絻龊Γ⒃谝欢ǖ酿B(yǎng)護(hù)條件下硬化，逐步增長到所要求的強(qiáng)度。

　　5.2.1 拌合水的加熱：

　　水的加熱溫度一般不超過80℃，極限可達(dá)到100℃，但應(yīng)安排好投料順序。加熱的水不能與水泥直接接觸，以免引起水泥的速凝與“假凝”。

　　5.2.2當(dāng)將水加熱到最高溫度時還滿足不了混凝土拌合溫度的要求時，應(yīng)考慮加熱骨料。本工程所用砂石料用蒸汽直接加熱法對粗骨料進(jìn)行加熱。

　　5.2.3 外加劑加熱：

　　外加劑不得用蒸汽直接加熱，外加劑加熱應(yīng)在稀釋桶內(nèi)進(jìn)行，稀釋外加劑的水使用熱水，熱水溫度應(yīng)以不上喪失外加劑的作用為限。

　　5.2.4水泥不允許以任何方式加熱。

　　5.3防凍劑的使用

　　混凝土冬季施工拌合摻加防凍劑，使混凝土能在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到足夠的強(qiáng)度，使混凝土最終達(dá)到與常溫養(yǎng)護(hù)相同的質(zhì)量水平，這也是混凝土冬季施工方法的一種。防凍外加劑摻量或配制混凝土的水溶液的濃度，隨混凝土的澆筑溫度與養(yǎng)護(hù)溫度不同而不同。混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)溫度越低，需要的溶液濃度就越高。

　　5.4混凝土的養(yǎng)護(hù)

　　在冬季施工條件下，若工程作業(yè)面全部覆蓋在暖棚之下另有鍋爐加熱，在混凝土澆筑后可在混凝土表面覆蓋上一層草簾子以起保溫的作用，并灑水以保持表面濕潤。

　　5.5混凝土冬期施工測溫

　　5.5.1冬期施工的測溫范圍

　　冬期施工的測溫范圍：大氣溫度，水泥、水、砂子、石子等原材料的溫度，砼棚室內(nèi)溫度，砼出罐溫度、入模溫度，砼入模后初始溫度和養(yǎng)護(hù)溫度等。

　　5.5.2測溫方法和要求

　　根據(jù)測溫點(diǎn)布置測溫圖，測溫時按測溫孔編號順序進(jìn)行。溫度計插入測溫孔后，堵塞住孔口，留置在孔內(nèi)3~5min，然后迅速從孔中取出，使溫度計與視線成水平，仔細(xì)讀數(shù)，并記入測溫記錄表，同時將測溫孔用保溫材料按原樣覆蓋好。

　　現(xiàn)場測溫結(jié)束時間：砼達(dá)到臨界強(qiáng)度，且拆模后砼表面溫度與環(huán)境溫差≤15℃、砼的降溫速度不超過5℃/h、測溫孔的溫度和大氣溫度接近。

　　六、混凝土冬季施工的質(zhì)量通病以及預(yù)防措施

　　6.1 鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫

　　由于鋼筋的氧化銹蝕伴生體積膨脹,致使混凝土沿主筋或箍筋方向產(chǎn)生裂縫。其次,水泥的安定性不良,混凝土的水灰比太大,早期強(qiáng)度低,失水太快也會引起開裂。混凝土內(nèi)部水分由邊緣向中心移動,形成壓力也將引起軸向裂縫。

　　預(yù)防措施:(1)嚴(yán)格控制氯鹽的摻量。 (2)限定量的氯鹽摻入時應(yīng)充分溶解或攪拌均勻,以防止偏折引起局部鋼筋銹蝕。3.控制水泥質(zhì)量和混凝土混合物水灰比,增大其密度性,防止水分轉(zhuǎn)移。

　　6.2 結(jié)構(gòu)疏散與水分轉(zhuǎn)移

　　水分轉(zhuǎn)移及結(jié)構(gòu)疏散的混凝土,以表面呈冰晶、土黃色,砂漿骨料結(jié)合脆弱,聲音空啞等為特征。同時由于混凝土內(nèi)部壓力差、溫度、濕度差,使水分自邊緣向中心移動造成空隙。

　　預(yù)防措施:(1)適當(dāng)摻用以防凍劑-減水劑-早強(qiáng)劑-引氣劑組成的復(fù)合外加劑,減少水灰比 (2)混凝土表面“冰封”利用其濕水性均為有效。

　　6.3 表面起灰

　　所謂“表面起灰”是以砂漿和粗骨料相脫離,表面起灰,骨料裸露為特征。主要是由于混凝土混合物水灰比太大,離析,泌水嚴(yán)重,粘聚性、保水性差,加上養(yǎng)護(hù)溫度低,水泥水化趨于停止,混凝土水分迅速外離,導(dǎo)致表面起灰。

　　預(yù)防措施:嚴(yán)格控制水灰比,延長混凝土混合物攪拌時間,表面覆蓋塑料薄膜保水。

　　6.4 結(jié)晶腐蝕-混凝土表面返霜

　　混凝土硬化后,某種外加劑溶液通過毛細(xì)管的作用滲到混凝土表面,而混凝土表面的水分則逐漸蒸干,此種情況還將影響混凝土與飾面層的結(jié)合。

　　預(yù)防措施

　　(1)適當(dāng)控制外加劑的用量(最好不要超過水泥重量5~7%)

　　(2)外加劑充分溶解后適當(dāng)延長攪拌時間。

　　(3)混凝土澆灌后,立即在其表面覆蓋1~2層薄膜塑料。嚴(yán)防混凝土水分外移。

　　結(jié)語

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和施工工藝水平的提高，混凝土冬季施工將會出現(xiàn)更加便捷有效的方法，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合理的施工方法，以獲得最優(yōu)良的施工質(zhì)量，但也應(yīng)認(rèn)識到，冬季施工無論采取什么樣的措施，對混凝土澆筑質(zhì)量都有不同程度的影響，應(yīng)當(dāng)避免或減少冬季施工時間，如果無法避免應(yīng)確保混凝土的冬季施工各個環(huán)節(jié)緊密相連，各個部門要相互協(xié)調(diào)，現(xiàn)場施工人員要發(fā)揮積極作用，使工程在不利的施工條件下確保工程質(zhì)量。

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