我国北方及寒冷地区混凝土冬期施工方法

自从19世纪初波特兰水泥问世以来，由于现代科学技术迅速发展的牵动，由于人类社会经济腾飞的促进，混凝土在工程建设中已经显示了经久不衰的强大生命力；一片片宏伟壮观的混凝土建筑群拔地而起，构成了现代文明城市的光辉景象；由建筑工程产品塑造的一幅幅生动画面，已经展示了人类历史进程的时代象征。混凝土已广泛地应用现代各种工程建筑，应用地量大面广，因而建筑工程质量依然是百年大计。我国北方及寒冷地区的冬期长，伴随温差大、强风、降雪和冰冻，施工条件较其他季节艰难得多，加之在严寒环境中作业人员穿戴较多、手脚不灵活，对工程进度、工程质量和施工安全生产有严重的不良影响，所以必须采取相应冬施措施，才能保证工程建设顺利进行。

一、冬期施工原理

混凝土拌合物浇灌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。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2500千克每平方厘米的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石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，又会在混凝土内部形成各样的空隙，而降低混凝土密实性及耐久性。由此可见，在冬季施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。

二、材料及配比的选用

1.原材料

冬期施工混凝土应尽量选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐快硬水泥，强度等级不低于32.5MPa，用量不低于300kg/m3；外加剂应尽量选用复合有减水、引气成分的防冻剂，但含气量不宜超过4%，并与浇筑时预计环境温度相适应，对处于高湿度，水位升降，受介质腐蚀，采用冷拉冷拔钢筋，露天、薄壁等结构，不得采用氯盐防冻剂；骨料除要求没用冰块、雪团外，还要求清洁、级配良好、质地坚硬，不应含有易被冻坏的矿物；搅拌水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化及引起钢筋和混凝土腐蚀的物质。

2.配合比设计

冬期掺防冻剂混凝土配合比的基本参数要复合以下规定：

2.1 掺引气组分防冻剂混凝土的砂率，比不掺外加剂混凝土砂率降低2%～3%；

2.2 混凝土的水灰比不应大于0.6；有冻害的潮湿环境，但没有侵蚀性土和水存在时，最大水灰比为0.55。

2.3 混凝土胶凝材料用量不宜低于300kg/m3，重要承重结构、薄壁结构的混凝土可增加10%。

三、原材料保温

冬期施工所用保温材料，应根据工程类型、结构特点、施工条件和当地气温情况选用。一般应就地取材，综合利用。选择保温材料时，以导热系数小，密封性好，坚固耐用，防风防潮，价格低廉，重量轻，便于搬运和支设，能够多次重复使用者为优。保温材料必须保持干燥，含水量对导热系数影响很大，因此保温材料特别要加强堆放管理，注意不与冰雪混杂在一起堆放。对最低气温不低于-10℃，一般只对水加热，水泥、砂、石子保温，当水加热不能满足要求时，再对骨料（主要指砂子）加热。砂、石子的保温，宜在冬期施工前运入施工专用现场，在突变降温降雪之前用帆布覆盖或搭设棚架保温，减少降温，避免冻结与降雪的混入，砂、石子含水量要低。水泥应放在保温棚内，搅拌机应放在有热源的保温棚内。

四、冬期施工方法

在冬期施工中，应主要解决三个问题：如何确定混凝土最短的养护龄期；如何防止混凝土早期冻害；如何保证混凝土后期强度和耐久性。在具体施工过程中，要根据不同的施工条件，选择合理的施工方法。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，获得最优良的工程质量。目前，冬期施工方法主要有两种：

1.蓄热法

主要用于气温-10℃左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料进行加热，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，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。此办法工艺简单，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。

2.外部加热法

主要用于-10℃以上，而且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，不能正常硬化。

2.1 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。

2.2 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，费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。

2.3 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。

2.4 红外线加热

以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封辐射加热。

五、结语

因北方冬季寒冷，建筑工程受气候影响，冬期施工对建筑物的进度、投资及质量都有其特殊要求。为了工程的顺利进行需要从人员、机械设备、建筑材料、施工方法和工程环境等几个方面全方位考虑。充分做好施工前准备，制定好施工方案和技术措施是极其重要的。

参考文献

[1]刘秉京.混凝土技术[M].任命交通出版社，1998.

[2]曹继文.冬施大体积混凝土施工中几个问题的探讨[J].低温建筑技术，1994.

[3]曲德仁.混凝土工程质量控制[M].中国建筑工业出版社，2005.