混凝土冬季施工探讨

摘要:混凝土在现代工程建设中占有重要地位，在工程施工中，混凝土质量控制关系到整个工程的整体质量。然而，影响混凝土施工质量的因素很多，尤其在冬季施工中，混凝土温度控制把握不好，会严重影响混凝土施工质量。笔者阐述了混凝土冬季施工的一般原理和方法，最后论述了混凝土冬季施工过程中易出现的质量通病，并提出了控制措施。

关键词：混凝土；冬季施工；措施

中图分类号： TU742 文献标识码：A

前 言

由于气候条件的差异，尤其在北方冬季长达几个月的寒冷气候，常常给混凝土工程施工带来很多困难。混凝土是一种应用极其广泛的建筑材料，由于其自身的特点，施工环境和温度对其质量的影响较大。混凝土施工与温度有着密不可分的关系，温度是除了混凝土组成材料及配合比之外影响混凝土水化作用速度的最主要的因素，而水泥与水之间的水化作用是最终决定混凝土强度的主要因素之一。所以说，在这种环境下进行施工时，一定要采取一些特殊的施工防护措施，以保证工程的正常施工[1]。此外，在冬季施工中，长时间的持续负低温，较大的温差、降雪和反复的冰冻，经常造成施工的质量事故。据资料分析，大部分的混凝土工程质量事故发生在冬季。在冬季施工中，混凝土结构发生最常见最危险的病害就是早期冻伤。混凝土早期受冻是指混凝土浇筑后，在养护阶段尚未达到一定的硬化程度时发生冻伤，致使混凝土的一系列物理、力学性能降低，耐久性降低，达不到工程设计和施工标准要求，甚至造成返工[4]。

第一章 建筑工程混凝土冬季施工质量问题概述

按照《钢筋混凝土工程施工及验收规范》第七章“冬季施工”的规定，根据当地多年气温资料，室外日平均气温5天稳定低于5℃时，混凝土工程即进入了冬季施工。混凝土工程冬季施工的实质是指在自然负温气候条件下采取防风、防干、保温防冻等措施，尽量创造正温的养护环境，使混凝土得以凝结硬化[2]。此时的混凝土施工因为受到周围环境及温度的影响，要求运用更为复杂的施工工序和技术，一旦不能严格按照施工要求展开势必造成各种质量问题的出现。再者，在冬季进行混凝土施工时所产生的质量问题具有极大地隐蔽性和滞后性，不易发现，各种问题多在春季才能显露出来，给后期问题的解决带来了极大地困难，一旦发现问题必须要进行及时的修补，若问题无法修补解决就必须返工，带来不可估量的经济损失。总的来说，冬季混凝土施工所表现出来的质量问题主要有以下几个方面：

1．混凝土裂缝：混凝土产生裂缝有多种原因，主要因素是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形和基础不均匀沉降等。混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝；许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护不当、时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土体的约束，也往往产生裂缝；由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位；施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力。因此，掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2．混凝土结构松散：具有该问题的混凝土在外观上表现为黄色的冰晶状体，敲击声空洞，骨料之间粘滞作用弱，抵抗外界作用能力弱。

3．混凝土水分转移：混凝土在温度差，压力差及湿度差等多重作用力的作用下，势必造成其中的水分由边缘向中心转移，最终造成内部空隙的产生。

4．混凝土表面返霜：混凝土表面返霜实际上指的就是混凝土表面的结晶腐蚀，是外加剂在混凝土硬化后渗出混凝土表面，随着混凝土表面水分的蒸发，在表面形成结晶腐蚀，俗称返霜。

5．混凝土表面起灰：所谓表面起灰是以砂浆和粗骨料相脱离，表面起灰，粗骨料为特征。主要是由于混凝土混合物水灰比太大，离析、泌水严重，粘聚性、保水性差，加上养护温度低，水泥水化趋于停止，混凝土水分迅速外离，导致表面起灰。[3]

第二章 混凝土冬季施工质量控制措施  1.  严格控制混凝土原材料的质量和技术指标。选用优质的原材料，禁止不合格的原材料进入现场：

①.选用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普遍硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

②掺入提高抗冻性效果显著的外加剂：如加气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等。

③应使用含泥量尽可能低的集料：集料的含泥量对混凝土的抗拉强度及收缩变形影响很大，掺和料的质量对混凝土裂缝有显著的影响。粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大，使用细度较粗或含炭量高的粉煤灰大幅度增加混凝土的需水量，从而加大混凝土的收缩导致开裂。由于缓凝泵送减水剂所具有的缓凝作用可延缓和推迟混凝土热峰值到来同时可对混凝土拉伸性能的提高，因而对减少混凝土的开裂也具有积极作用。

2.严格控制混凝土冬季施工的技术方法:根据施工温度不同，常采用调整配合比法以及蓄热法。

①调整配合比法:配合比、水灰比，最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。在施工温度为0℃左右时可应用此法控制混凝土施工质量，具体可通过以下几个方面实施：一是合理选择配合料，在配制冬季施工所用混凝土时，为提高混凝土的抗冻性能常选用硅酸盐水泥作为主要材料，这是因为硅酸盐水泥具有水化热大，早期强度高等特点。另外，在选用骨料时宜采用缝隙少且硬度高的骨料，尽量使骨料热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数接近，避免空隙和裂纹等质量问题的产生。二是尽量降低水灰比，混凝土冬季施工要求具有大量的水化热和尽量短的凝固时间，因此必须通过适量增加水泥用量来降低水灰比，减小坍落度，增加水化热，减少达到临界强度的时间，提高混凝土的抗冻性。 适当使用外加剂，混凝土冬季施工时常使用的外加剂包括早强剂和引气剂等，早强剂主要是为了缩短冬季混凝土施工时的初凝时间，增加混凝土的早期强度，引气剂主要是为了改善拌和物的流动性，增加其粘聚性及保水性，从而提高其抵抗混凝土内部压力的能力，提高冬季混凝土施工质量。

②蓄热法:在施工温度为-10℃左右时可应用此法控制混凝土施工质量，具体可通过以下步骤实施：使用蒸汽对混凝土拌合物如水，砂，石等进行加热，以保证混凝土在搅拌，运输机浇筑后仍具有足够的热量，加快水泥水化放热速度，提高混凝土抗冻能力。一般优先采用加热水的方法，如通过加热水的方法仍不能达到拌合物出口温度的要求，则需对骨料进行加热，提高温度。转贴于

3.施工过程控制     ① 混凝土的施工准备工作: 首先在混凝土拌合物选择方面必须保证所采用的骨料清洁无杂质，避免因杂质造成的开裂和空空隙。采用蓄热法控制冬季混凝土施工质量时，宜采用加热水阀，对水加热时，宜在水箱四周加设围护结构，增强保温措施，并随时对水温进行仔细测量和记录。另外，在混凝土浇筑之前必须保证梁板内无冰雪冻块，如若有冰雪冻块存在，必须将其融化并将水放掉。再者，在混凝土浇筑过程中必须设置火盆对混凝土模板进行不间断烘烤，设置位置为模板下6m处，设置时间为从混凝土浇筑时间开始到制混凝土浇筑完成的72小时。与此同时，采用蓄热法控制混凝土施工质量时，所有施工人员还必须加强防火意识，采取一系列防火措施！若在添加的外加剂中包含钾、钠离子时，不宜采用常有的活性骨料。对骨料进行加热时，骨料不得在钢板上炒灼。水泥应储存在暖棚内，不得直接加热。严格控制混凝土配制时的水灰比是极为重要的施工环节，水灰比中的水分必须将由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分考虑在内。    ②混凝土的运输和浇筑 :混凝土搅拌得均匀透彻，有利于增进混凝土强度和提高抗冻性。因此尽量采用机械搅拌，如若用人工搅拌，一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。在浇捣时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象，如果出现泌水，应设法排除，以免破坏混凝土的整体结构，影响混凝土的强度、抗冻等性能。原材料加热：在混凝土拌和前将水或粒料加热。拌制混凝土时，把水加热65—85℃。或者把水和石砂料一齐加热到60一70℃，要保证混凝士在拌和时的温度不超过4O℃，浇筑后的温度不低于l0——20℃。

在冬季施工中，混凝土的运输，必须大力减少热量的损失，一般而言，可以通过以下几点来满足：减小运输距离、确定最可行的运输线路、将装卸频率和次数降低到最小、合理确定运输容器的形式和规格、选择合适的保温材料。在进行冬季混凝土施工时不宜在强冻胀性地基上进行浇筑，而应在弱冻胀性地基土上进行，切浇筑时应对基土采取一系列保温措施，以免遭冻。与支座不做刚性连接的连接梁，应在长度不超过20m的段落上同时加热。在多跨刚架的连接横梁中，当刚架支柱的高度与横梁截面高度之比（H/S）小于15时，则宜采取以下方法：梁的混凝土浇筑与加热应分段进行，段之间的间隔长度不应小于1/8梁的跨度，也不得小于0.7m。在浇筑的混凝土冷却至15℃以下时，间断处可用混凝土填实并加热养护。若分层浇筑厚大的整体式结构时，在已浇筑层的混凝土温度，以及在未被上一层混凝土覆盖前，不应低于计算规定温度，且不得低于2℃。

③大体积混凝土的配合比设计:为有效控制和预防混凝土裂缝的发生，应根据工程所处条件，对砂率、水灰比、水泥用量及掺和料用量等进行优化设计，选择最优方案。 适当砂率的选择对控制混凝土的裂缝有积极作用。混凝土的干燥收缩随砂率的增大而增大，对泵送混凝土来说，过高的砂率不仅不能增加混凝土的泵送性能，反而由于混凝土变得粘稠其内摩擦阻力的增大导致混凝土的扩展性能下降，流动性也下降；同时在结构表层也容易产生较厚的砂浆层，这对混凝土的抗裂是不利的，所以用大体积的预拌混凝土，其砂率应根据泵送高度、泵程以及混凝土标号以及掺入粉煤灰可提高可泵性等因素的综合考虑。而且由于砂率减小使粗骨料含量增大，在相同条件下混凝土的弹性模量较高，收缩量较小，由于粗骨料对收缩的约束作用，可减少开裂的可能。

④ 大体积混凝土施工过程的控制:在施工时应加强对混凝土振捣的控制。适当的振捣对密实混凝土，使混凝土形成紧密堆积有积极作用。 混凝土浇注完毕以后，应对混凝土进行二次压光。

⑤防止混凝土裂缝:减轻温度应力可以从控制混凝土温度、改善约束条件和加强混凝土早期养护三个方面考虑。首先 控制混凝土温度的措施 ：拌合混凝土时加浆时提高混凝土的浇筑温度；规定合理的拆模时间，气温骤降时对混凝土表面进行保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；其次改善约束条件的措施 。合理的安排混凝土浇筑工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；最后加强混凝土的早期养护。混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土表面与内部温差过大，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。从温度应力方面考虑，混凝土保温应达到下述要求：防止混凝土内外温差过大，防止其表面裂缝；防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运行期的稳定温度；混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计强度和设计抗裂能力。适宜的温、湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。

第三章 混凝土冬季施工保温养护措施

①电加热法养护混凝土：利用电子设备和电磁场对混凝土进行加热。

②混凝土蒸汽养护法：在混凝土浇筑完后用蒸汽养护。根据蒸汽养护形式又分为棚罩法；蒸汽套法；热模法；内部通汽法。

③负温养护法：混凝土在浇筑后利用防冻剂在负温下硬化。规范规定混凝土浇筑后，表面应采用塑料薄膜覆盖保护。负温养护法适用于不易加热保温且对强度增长无特殊要求的结构工程。

④暖棚法施工：在建筑物或构件周围搭起暖棚，当浇筑和养护混凝土时，棚内设置热源，以维持棚内的正温环境，使混凝土在正温下硬化。暖棚法适用于地下结构工程和混凝土量比较集中的结构工程。

⑤蓄热法和综合蓄热法养护：混凝土在浇筑完成后，对其进行保温覆盖，利用混凝土自身的水泥水化热，使混凝土达到临界强度之前保证混凝土温度不至于降到0℃以下。综合蓄热养护法就是在混凝土的拌制过程中掺加适量的防冻剂，并且同样浇筑完成后还要对混凝土进行覆盖养护。

结 论

施工工地由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。对于需要安排在冬季施工的混凝土工程，极易产生系统通病，在施工及养护过程中，必须重点控制混凝土温度。无论采用那一种方法，都是基于温度控制为中心。施工时，必须在各个环节严格控制施工质量，严格执行相关技术规范。只有如此，冬季施工过程中，才能有效保证混凝土施工质量，从而确保建筑工程的质量。

参考文献

[1]钢筋混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1999，2.

[2]宁红军，李芳.冬季混凝土施工技术[J].丹东海工，2008，（12）：68-69.

[3]王承业.浅析混凝土工程冬季施工技术[J].黑龙江冶金，2010，30（2）：51-53.

[4]张勇进，李源.冬季混凝土受冻机理及施工温控技术[J].中外公路，2007，27（5）：123-126.