冬季砼施工技术质量分析

摘要：随着经济的发展，我国的建筑业也进入高速发展期，很多大型建筑工程相继开工。但是，很多工程也都面临着一些施工技术问题，冬季混凝土施工就是其中一个重要的难题。由于我国幅员辽阔，很多地方处于严寒地带，加上一些工程的工期问题，很难避免冬季砼施工。由于气温低，会使混凝土冻僵，很不利于施工质量的保证。本文主要从冬季混凝土施工技术出发，介绍了几种方法，提出了一些养护的措施，克服冬季施工的质量通病以及预防措施。

关键词：混凝土；冬季施工；施工技术；养护

中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：

一、冬季混凝土施工技术分析

（一）混凝土冬季施工的原理分析

混凝土拌和物浇筑后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快。而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(水)。这时参与水泥水化作用的水减少了。因此水化作用减慢，强度增长相应较慢。如温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。水变成冰后体积约增大9％，同时产生约2500kg／c的冰胀应力。这个应力值常常大于内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝上内部形成各种各样的空隙，从而降低混凝土的密实性及耐久性。混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护，其强度还会增长。不过增长的幅度大小不一，预养期长、获得初期强度较高(如达到R28的35％)的混凝上受冻后，后期强度不有损失。而安全预养期短、获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度(一般称临界强度)，即可达到预期效果。对于临界强度各国规定取值不等，我国规定为不低于设计标号的30％，也不得低于35kg／c。

（二）几种冬季混凝土施工的方法介绍

从上述分析可以知道。在冬季混凝土施工中需要解决三个问题：一是如何确定混凝土最短的养护龄期；二是如何防止混凝土早期冻害；三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况(工程量、结构厚度与外露情况)。工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等来选择合理的施工方法。目前基本上采用以下四种方法：

抗冻外加剂。对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氧化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。

调整配合比方法。主要适用于在-5℃左右的混凝土施工。具体做法是选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段，试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥，该水泥化热较大。且在早期强度高，一般3d抗压强度大约相当于普通硅水泥7d的强度，效果较明显；尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间；掺用引气剂，在保持混凝上配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性；掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时问、提高早期强度，应用较普遍的有硫酸钠(掺用水泥用最的2％)和MSF复合早强减水剂(掺水泥用量的5％)；选择颗粒硬度和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀相近。

外部加热法。主要用于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。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，而且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。蒸汽加热：用蒸汽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而费用较高，且热损失较大，劳动条件亦不理想。电加热：将钢筋作为电极，或将电热贴在混凝土表面，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。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辐射加热。

蓄热法。主要用于结构比较厚大的工程。做法是对原材料(水、砂、石)进行加热，水采用火炉加热，把水装到容量大的锅或桶中加热到80℃以下，对砂石料采用保温棚保温，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，避免内部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。

二、混凝土冬季施工的关键步骤

（一）混凝土的养护

首先，冬季浇筑的混凝土由正温度转入负温度养护前，混凝土的抗压强度不应低于设计强度的40％，对于10℃以下的混凝土不得小于5Mpa。其次，采用的保温材料(草袋、麻袋)，应保持干燥。在模板外部保温时，除基础可随浇筑随保温外，其它结构必须在设置保温材料后方可浇筑混凝士。钢筋表面可先挂草帘、麻袋等保温材料并扎牢，然后再浇混凝土。再次，保温材料不宜直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上，可先覆盖塑料薄膜，上部再覆草袋等保温材料。保温材料的铺设厚度为：一般情况下0℃以上铺一层，0℃以下铺一层或两层，大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温。其保温层厚度、材质应根据计算确定。最后，拆模后的混凝土也应及时覆盖保温材料，以防混凝土表面温度的骤降而产生裂缝。

（二）混凝土的拌制

首先，拌制混凝土用的骨料必须清洁，不得含有冰雪和冻块以及易冻裂的物质，在掺有含钾、钠离子的外加剂时不得使用活性骨料，在有条件时，砂石应抢在零下温度前筛洗，并用塑料纸、油布盖好。其次，拌制掺外加剂的混凝土时，如外加剂为粉剂，可按要求掺量随接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体，使用时应先配制成规定浓度溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液配制成施工溶液。各溶液分别置于有明显标志的容器中，不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。再次，当施工期处于0℃左右时，可在混凝土中添加早强剂，掺量应符合使用要求规范规定，且注意在添加前应做好模拟试验，以核实有关技术措施：对于有限期拆模要求的混凝土，还应适当提高混凝土设计等级。混凝土中添加防冻剂时，严禁使用高铝水泥。严格控制混凝土水灰比，由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。最后，搅拌掺有外加剂的混凝土时，搅拌时间应取常温搅拌时间的1．5倍。混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。

（三）混凝土的运输和浇筑

混凝土搅拌场地宜尽量靠近施工地点，以减少材料运输过程中的热量损失，同时也应正确选择运输用的容器(包括形状、大小、保温措施)；混凝土浇筑前，应清除模板和钢筋上，特别是新混凝土(如梁、柱交接处)交接处的冰雪及垃圾；当采用商品混凝土时，在浇筑前应了解商品混凝土中掺入抗冻剂的性能，并做好相应的防冻保暖措施；分层浇筑的混凝土时，已浇筑层在未被上一层的混凝土覆盖前不应低于计算规定的温度，也不得低于2℃；重点工程或上部结构要连续施工的工程，混凝土应采取有效措施，以保证预期所要达到的强度；预应力混凝土构件在进行孔道和立缝的灌浆前，浇灌部位的混凝土必须预热，并采用热的水泥浆、砂浆或混凝土，浇灌后在正温下养护到强度不低于15Mka；现场应留设同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。此外，还要注意试件留置，按规范及施工要求制作、管理、养护、送检混凝土试块。取样与试件留置应符合下列规定：每拌制100盘且不超过100m³的同配合比的混凝土，取样不得少于一次；每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次。

三、混凝土冬季施工的质量通病以及预防措施

（一）混凝土表面起灰

“表面起灰”是以砂浆和粗骨料相脱离，表面起灰，骨料为特征。主要是由于混凝土拌合物水灰比太大，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。预防措施是严格控制水灰比，延长混凝土拌合物搅拌时间，表面覆盖塑料薄膜保水。

（二）结构疏散与水分转移

水分转移及结构疏散的混凝土以表面呈冰晶或土黄色、砂浆骨料结合脆弱、声音空哑等为特征。同时由于混凝土内部压力差、温度湿度差，使水分自边缘向中心移动造成空隙。首先，适当掺用以防冻剂、减水剂、早强剂、引气剂组成的复合外加剂，减少水灰比，采取重复振动，加压振动，提高结构致密性。

（三）混凝土表面结霜

混凝土硬化后，某种外加剂溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面，而混凝土表面的水分则逐渐蒸干，此种情况还将影响混凝土与饰面层的结合。首先，适当控制外加剂的用量。其次，外加剂充分溶解后适当延长搅拌时间。混凝土浇筑后，立即在其表面覆盖1层～2层薄膜塑料，严防混凝土水分外移。

（四）钢筋腐蚀造成混凝土裂缝

由于钢筋的氧化锈蚀伴着体积膨胀，致使混凝土沿主筋或箍筋方向产生裂缝。水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大。早期强度低，失水太快也会引起开裂。混凝土内部水分由边缘向中心移动形成压力，也将引起轴向裂缝。严格控制氯盐的掺量。按照“钢筋混凝土工程施工及验收规范”规定，氯盐的掺量不得超过水泥重量1％，基本钢筋就不锈蚀。限定量的氯盐掺入时应充分溶解或搅拌均匀，以防止引起局部钢筋锈蚀。控制水泥质量和混凝土拌合物水灰比，增大其密度性，防止水分转移，均能有效地防止混凝土的裂缝产生。

综上所述，水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(水)，这限制了混凝土在冬季的施工。一般的方法有调整配合比方法、蓄热法、抗冻外加剂法三种，但是具体施工要注意很多问题，包括搅拌、运输、浇筑和养护等。还要采取措施避免表面起灰、结构疏散与水分转移等问题。

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