浅谈混凝土冬季施工的质量及措施

摘 要：在冬季，混凝土施工中最常见的问题是混凝土的保温防冻，因为受冻的混凝土会产生一系列的连锁反应，对所建工程质量产生很大的影响，这种影响有时甚至是致命的。因此，冬季混凝土的施工与养护就成为施工技术人员首先要解决的问题 。

关键词:混凝土 施工质量 冻害影响 防冻措施 混凝土养护 配合比设计

中图分类号：TU742文献标识码： A 文章编号：

工程施工中，一般连续5日日平均气温低于5℃，或日最低温度低于-3℃时，即进入冬季施工。由于受到工期、使用需求、突发事件等因素制约，在我国许多地区、大量混凝土工程冬季施工不可避免，此时，就要采取冬季施工措施，以保证工程质量进度。

1混凝土凝结与气温的关系

混凝土拌合物浇筑后，逐渐凝结硬化，强度持续增长，其基本原理是水泥水化热作用的结果。水泥水化作用又受温度影响最大，温度增高，水化作用加快，强度增长也较快；温度降低，水化作用放缓，强度增长也较慢；当温度低于0℃时，若没有外部保温措施，混凝土中的水分将逐渐结冰，此时水泥水化作用停止，强度不再增长。

2 混凝土冬季冻害原因

混凝土中的水分结冰后，体积膨胀（约8—10%），同时产生较大的膨胀应力，此应力值一旦超过混凝土内部的初期强度值，将使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度，严重情况下可使混凝土构件失去作用。

3混凝土冬季施工质量问题

3.1不采用蓄热法等冬季防护措施、不进行热工计算，仅利用水泥自身发热凝结，早期强度发展缓慢而遭受冻害。

3.2防冻剂掺量过多造成质量事故，如掺氯盐量过多，造成钢筋锈蚀，掺早强剂过量，促使混凝土假凝使结构报废，掺阻锈剂例亚硝酸钠过量使后期强度降低。

3.3外加剂掺量不足的质量问题，一些施工人员对抗冻剂掺量与气温的关系不甚清楚，未经试配按说明书掺用，保温措施又未采取，致使在受冻前未达到抗冻临界强度，使后期强度损失过大不能达到设计的强度。

3.4模板支撑不妥出现质量问题。地面已受冻，支撑在冻土层上，冻胀加重会引起梁板反拱，如上部浇筑后未过到强度，下雨融化解冻表层土会发生意外事。

3.5越 冬 措 施 不 当 使 结 构 开裂。例底层房间洞口未封闭造成地面冻胀损坏；一些孤立构件未及时回填，冻胀移位造成损失；管理不当对水、砂、石料按规定加温，入模温度低、测温不及时无记录；测温位置、养护温度无要求、骨料中含有的活性物质较多未重视到等。

4 水泥混凝土冻害影响因素

4.1 内部因素

内部因素主要是指水泥混凝土自身质量因素,包括粗细骨料、水灰比、单位混凝土用水量、含气量、水泥、外掺剂和配合比等。

4.2 外部因素

外部因素是指影响水泥混凝土的外部环境变化因素,如:混凝土冻融温度、混凝土冻融速度和混凝土冻融循环次数等。

4.3 构造因素

影响混凝土冻害的构造因素,包括配筋率、厚薄程度、均匀程度、体积和排水措施等。

4.4 施工因素

影响混凝土冻害的施工因素,包括配合比、拌合流易性、浇捣、养护条件等。

上述因素之间是相互关联和相互制约的,它们共同作用影响水泥混凝土的冻融破坏程度和速度

5混凝土冬季施工常用措施

受冻后的混凝土，如果在正温中融解，并重新结硬时，混凝土的强度可继续增长；新浇混凝土受冻越早，对强度增长越不利；在常温情况下浇筑7d～10d后再受冻，混凝土解冻后，强度增长的最终值影响极小，甚至不受影响；此外，混凝土的坍落度越大，水灰比越大，受冻影响就越大。

5.1 原材料的选择

为提高混凝土路面施工的抗冻性能,选料方面可以采取如下措施:

(1)选用不同抗冻性能的水泥。依据水泥抗冻性能的高低不同,有如下选择排序:硅酸盐水泥、普遍硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐和火山灰硅酸盐水泥。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥可以作为冬季混凝土路面施工首选水泥使用。

(2)在混凝土中掺入外加剂,如:速凝剂、加气剂、减水剂、防水剂、早强剂和发泡剂等,掺入外加剂能明显改善混凝土的抗冻性能。(3)科学控制砂率、水灰比、配合比和含气量。水灰比对于混凝土抗冻性能的影响比较大。由于混凝土施工过程中,为充分满足和易性要求,会将用水量加大50%～70%,至使混乱凝土含水量超过水泥水化反应所需要的用水量。一般来说混凝土中游离态水越多,孔隙越多,密实度也就越小,降低混凝土抗冻能力,甚至出现结冰难以开展混凝土抹面工作。关于砂率的掌握,最好不超过计划混凝土总量的60%

5.2 混凝土的浇筑

(1)均匀搅拌水泥混凝土。

搅拌均匀的混凝土和易性更好,有利于提高混凝土强度和抗冻性能。搅拌过程中最好使用搅拌机,如果使用人工搅拌方式,则需要搅拌至混合物颜色均匀为止。混凝土浇捣过程要尽量避免过振和漏振,绝对不允许产生分层离析和泌水现象,若出现泌水,需要及时处理,以免影响、破坏混凝土的整体结构,降低混凝土的度和抗冻性能。

(2)拌和前加热水或粒料。

混凝土搅拌过程中,通常将水或粒料加热。拌制前,把水加热到65°C～85°C,或者将水、砂子、碎石共同加热到60°C～70°C, 但要保证混凝土拌和时温度不高于40°C,浇筑后温度不低于l0°C。这就要求混凝土的运输距离不要太远,防止出现混凝土过快降温。同时在混凝土到达前一定要将各种浇筑、振捣设备备齐,入模后及时振捣、整平和抹面,并覆盖养生。

（3）控制热量损失

在混凝土拌和、运输、浇筑中，应采取措施减少热量损失。例如，尽量缩短运输时间，减少转运次数，装料设备口部加盖，侧壁保温。在配料、卸运、转运站和皮带机廊道等处，增加保温设施。此外，应使老混凝土面和模板在混凝土浇筑前加温到5℃～10℃，一般混凝土加热深度要大于10cm。

6 混凝土的配合比设计及拌和

⑴冬季施工时混凝土配合比设计一般采取掺加高效减水剂尽量降低水灰比并经过充分水化，就有可能做出实际上不包含可冻水的饱和混凝土构件

⑵ 选用岩石吸水率较低(如吸水重量在 0.5％以下的岩石)，可冻水极少，骨料表现安全，不受冰冻伤害，同时使用小颗粒石粒可以得到较大抗冻性保证。

⑶搅拌混凝土时，骨料中不得带有冰、雪及冻团。为满足各组成材料间的热平衡，冬期拌制混凝土适当延长搅拌时间。

7冬季混凝土养护方法

冬季作业混凝土的养护通常采用的方法有薄膜覆盖法、蓄热法、暖棚法、外部加热法、电热法、蒸汽养护法、掺外加剂法等。

7.1薄膜覆盖法

在我国江淮、黄淮、山东等地区，冬季施工在-5℃至-10℃左右时，混凝土浇筑完成后，立即采用塑料薄膜覆盖、薄膜上加盖草帘保温，施工方便、可操作性强、成本较低，此方法特别适用于混凝土路面施工养护，效果较好。

7.2蓄热法

主要用于气温为-10℃左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。蓄热法是一种简单经济的养护方法可考虑优先采用。但是对于极度严寒地区的薄壁结构，单用蓄热法不能满足要求，还要增加其他措施。

7.3暖棚法

对于体积不大，施工集中的部位，可以搭建暖棚，在棚内利用蒸汽管路或者暖气包加温，使棚内温度保持15℃～20℃以上。搭建暖棚的费用较高，但是暖棚为混凝土的硬化和施工人员创造了良好条件。

7.4外部加热法

主要用于气温-10℃以上，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下，能正常硬化。包括如下几种加热方式：

（1）火炉加热 一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量；

（2）蒸气加热 用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化，此法较易控制，加热温度均匀，但因其需专门的锅炉设备，费用较高，且热损失较大，劳动条件亦不理想；

（3）电加热 将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能变为热能，以提高混凝土的温度，此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大；

（4）红外线加热 以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。

该法含盖了暖棚法、电热法、蒸汽法。除此以外，还可以用远红外加热器、蒸汽加热混凝土表面、向保温板内或者混凝土内，导入蒸汽加热，也可以插入电极直接对混凝土实行电热，进行防冻。这类方法能够使混凝土在高温下硬化，强度增长较快，但是所需设备复杂，耗能也多，热效率低，费用较高，一般仅适用于小范围的或者要求高的特殊结构的养护。

7.5掺外加剂法

这是在混凝土中掺入外加剂，使混凝土在负温条件下能够继续硬化，而不受冻害的方法。掺入的外加剂可以使混凝土产生抗冻（降低混凝土的冰点） 、早强、催化、减水等效用，使水泥能够在一定的负温范围内还能继续水化，从而使混凝土的强度逐步增长。该法在近几年应用较多。

8 结语

冬季混凝土路面施工过程中,只有严格按照上述方法、要求施工,才有可能最大限度的保证混凝土路面的施工质量。同时,施工过程中应密切关注天气变化,如遇阴天、降雪,立应即停止施工作业或及时采取防冻措施,待气温回升后继续作业。