□崔恩貴（河南省人民勝利渠管理局）

根據(jù)我國行業(yè)標準《建筑工程冬季施工規(guī)程》JGJ104-97規(guī)定，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)五天穩(wěn)定低于5℃，即滿足冬季施工條件。而地處我國豫北地區(qū)的海河流域，有較長的寒冷季節(jié)，每年平均有120d左右處于冬季施工。由于受工期制約，流域范圍內(nèi)許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。筆者根據(jù)多年施工經(jīng)驗和理論知識的積累，對冬季混凝土的施工總結(jié)如下：

1.混凝土受凍機理與早期受凍類型

混凝土拌和物澆筑后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強度，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本身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，參與水泥水化作用的水減少了，因此水化作用減慢，強度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。根據(jù)以上受凍機理的分析，可以根據(jù)受凍時間將混凝土早期受凍分為三種類型：

第一，新拌混凝土澆筑后，初凝前迅速凍結(jié)，水泥來不及水化，強度為0。此時水泥處于“休眠”狀態(tài)，恢復(fù)正溫后養(yǎng)護后，水泥會繼續(xù)正常水化，強度可以重新發(fā)展，直到與未受凍相同，沒有強度損失。但因為這種條件在施工中很難出現(xiàn)，同時水分迅速在原地凍結(jié)成微小的冰晶，有凍脹的危險。

第二，新澆灌混凝土初凝后，在水泥水化膠凝期間受凍。此時混凝土水分在負溫影響下重新分布，在混凝土內(nèi)部生成較大的扁平冰聚體，由于冰晶體積膨脹而排擠凝膠體和水泥顆粒，破壞了水泥水化所形成的結(jié)晶骨架，同時由于粗骨料和鋼筋的導(dǎo)熱系數(shù)較大，總是首先冷卻，因此大量的冰聚體聚集在骨料和鋼筋的周圍，一旦混凝土轉(zhuǎn)入正常溫度，冰聚體消融，就會在原位置上留有空隙，給混凝土造成了嚴重的物理損害，后期強度損失可達20%～40%。

第三，新澆灌混凝土的水泥水化進入凝聚——結(jié)晶階段，已經(jīng)達到能抵抗凍融破壞的程度。此時混凝土受凍后其后期強度一般沒有損失或損失最多不超過5%，耐久性基本上不降低。這一臨界強度，根據(jù)大量試驗證明，硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的混凝土為設(shè)計混凝土強度標準值的30%，礦渣水泥配制的為40%，但C10及C10以下的混凝土不得低于5MPa。

2.混凝土冬季施工方法

根據(jù)對混凝土早期受凍機理的分析，混凝土中水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增長的關(guān)鍵。國內(nèi)外許多學(xué)者對水在混凝土中的形態(tài)進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，強度損失愈小。

2.1 蓄熱法和綜合蓄熱法

蓄熱法是混凝土組成材料（水和骨料）進行適當(dāng)加熱、攪拌，使?jié)仓缶哂幸欢ǖ臏囟?，混凝土成型后再用保溫材料嚴密覆蓋，用以減緩混凝土冷卻的速度，以達到抗凍臨界強度或預(yù)期的強度。綜合蓄熱法是在混凝土拌和物中摻有少量的防凍劑，原材料預(yù)先加熱，使拌和物澆筑后的溫度一般達到10℃以上，當(dāng)構(gòu)件截面尺寸<300mm時達到13℃以上。通過高效的保溫圍護和人工加熱，使混凝土終凝后才冷卻到0℃。然后逐漸與環(huán)境氣溫相平衡，由于防凍劑作用，混凝土在負溫中繼續(xù)硬化。在南四湖二級壩二閘加固改造工程護岸鋼筋混凝土擋土墻施工過程中采用了這種方法，施工時當(dāng)?shù)貧鉁乇３衷?10℃以上，經(jīng)試驗顯示混凝土質(zhì)量完全達到設(shè)計要求。

蓄熱法和綜合蓄熱法具有方法簡單，不需混凝土加熱設(shè)備，節(jié)約能源，混凝土在較低溫度下自然硬化，其最終強度損失小，耐久性較高、質(zhì)量好、費用低的優(yōu)點。但施工需要一套嚴密的措施和制度，且適宜日最低溫度≥-10℃或極地最低溫度≥-15℃的條件下施工。

2.2 暖棚法

在建筑物周圍或腳手架的外圍，用保溫材料搭起大棚，或在室內(nèi)用保溫材料將門窗堵嚴等通過人工制造一個封閉的空間，再通過加熱使棚內(nèi)保持正溫，混凝土的澆筑與養(yǎng)護均在棚內(nèi)進行。棚內(nèi)各測點溫度不得<5℃，且注意在混凝土結(jié)構(gòu)與暖棚之間留有足夠的空間，使暖氣流通。

本法施工操作與常溫?zé)o異，勞動條件好，工作效率高，同時混凝土質(zhì)量有可靠的保證，不易發(fā)生凍害。但搭設(shè)暖棚需要大量木材、鋼材、保暖材料和人工，供熱需要大量能源，費用較大，且由于棚內(nèi)溫度一般較低（通常不超過10℃），混凝土強度增長緩慢。適用于天氣比較嚴寒，建筑物面積體積較小且集中的工程，尤其適用于混凝土量較大的地下工程。

2.3 加熱法

對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件不是很厚大的工程，通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下能正常硬化。

2.3.1 蒸汽加熱法

蒸汽加熱法是在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件周圍用保溫材料圍護，構(gòu)成密閉的空間，或利用坑道、地槽上部遮掩，四周用土或砂壓嚴，構(gòu)成蒸汽室，然后通過蒸汽加熱混凝土。此法施工方便簡單，設(shè)施靈活，養(yǎng)護時間短，但耗氣量大，溫度不易均勻。適用于現(xiàn)場預(yù)制數(shù)量多、尺寸較大的構(gòu)件或現(xiàn)澆地面以下墻、柱、基礎(chǔ)等的加熱養(yǎng)護。

2.3.2 電加熱法

電加熱法是利用電極系在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或表面，或者利用電熱毯鋪設(shè)在鋼模背面等多種方法使電能轉(zhuǎn)化為熱能，以提高混凝土的溫度。此加熱方法簡單，加熱溫度均勻，混凝土質(zhì)量好，且熱損失較少，易控制，但是電能消耗量大，成本較高。據(jù)了解，在南四湖二級壩第三節(jié)制閘閘墩澆筑施工時采用電熱毯鋪設(shè)的方法施工，取得了較為成功的效果。

2.3.3 遠紅外加熱法

遠紅外加熱法是利用遠紅外加熱器向新澆筑的混凝土輻射遠紅外線，將輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，對混凝土進行密封輻射加熱，使其在較短時間內(nèi)獲得要求的強度。

2.3.4 摻外加劑法

摻外加劑法用防凍劑配制混凝土并采用原材料加熱，使混凝土拌和料出機時具有一定的正溫，澆筑后混凝土不再加熱，僅做保護性的覆蓋以防止風(fēng)雪侵襲?；炷两K凝前，其本身溫度已經(jīng)降到0℃，并迅速與環(huán)境氣溫相平衡。然后在負溫中硬化并達到受凍臨界強度或受荷強度。防凍劑由防凍成分、早強成分和減水、引氣成分復(fù)合組成。其中防凍成分是保證混凝土中液相水的存在，早強成分是促進水泥強化，減水引氣成分是用來減少拌和用水量。

此法具有施工簡單方便，混凝土澆筑不不需加熱，保溫簡單，節(jié)約能耗，費用低的優(yōu)點，但混凝土硬化慢，早期強度低。適用于零星的、不易蓄熱保溫也不易采取加熱措施，并對強度增長速度要求不高的結(jié)構(gòu)，但不得用于與酸、堿等侵蝕液接觸的結(jié)構(gòu)及高溫環(huán)境、高濕度和靠近高壓電源的結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、動力荷載作用的設(shè)備基礎(chǔ)。

3.冬季混凝土施工的質(zhì)量控制措施

第一，確定冬季施工項目，編制冬季混凝土施工方案，確保冬季施工所用的材料、設(shè)備、工具、能源的落實。方案審批后要組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)、技術(shù)交底。第二，進行冬季混凝土施工的項目，必須復(fù)核圖紙，并征求設(shè)計單位的意見，確保在技術(shù)上的可行性，質(zhì)量上的可靠性，經(jīng)濟上的合理性，安全上的保證性。第三，組織管理人員、技術(shù)人員和施工人員等進行培訓(xùn)，明確崗位職責(zé)。第四，做好冬季混凝土及摻外加劑的試配、試驗工作，提出恰當(dāng)?shù)氖┕づ浜媳?。第五，嚴格控制混凝土的拌制和運輸。拌制混凝土的骨料必須清潔，不得含有冰塊和冰雪，以及易凍裂的物質(zhì)。外加劑的摻入量必須符合使用要求和規(guī)范規(guī)定?；炷恋臄嚢鑸龅乇M量靠近澆筑位置，以減少混凝土在運輸途中的熱量損失。第六，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，不得低于計算規(guī)定的溫度，也不得<2℃。第七，冬季澆筑的混凝土，由正溫轉(zhuǎn)入負溫養(yǎng)護前，混凝土的抗壓強度≥設(shè)計強度的40%，對于C10以下的混凝土≥5MPa。第八，采用的保溫材料（草袋、麻袋）應(yīng)保持干燥。在模板外部保溫時，除基礎(chǔ)可隨澆筑保溫外，其它結(jié)構(gòu)必須在設(shè)置保溫材料后方可澆筑混凝土。鋼模表面可先掛草簾、麻袋等保溫材料并扎牢，然后再澆筑混凝土。第九，保溫材料不宜直接覆蓋在剛澆筑完畢的混凝土面層上，可先覆蓋塑料薄膜，上部再覆草袋、麻袋等保溫材料。保溫材料的鋪設(shè)厚度為：一般情況下0℃以上鋪一層；0℃以下鋪二層或三層；大體積混凝土澆筑及二次抹面壓實后應(yīng)立即覆蓋保溫，其保溫層厚度，材質(zhì)應(yīng)根據(jù)計算確定。拆模后的混凝土也應(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.結(jié)語

為了確保冬季混凝土工程質(zhì)量，要嚴抓現(xiàn)場各個施工環(huán)節(jié)，加強對現(xiàn)場的管理；督促現(xiàn)場將各項冬季施工措施落實到位。澆筑前要查詢天氣預(yù)報，盡量選擇好的天氣進行施工，施工中要對混凝土的澆筑和養(yǎng)護進行嚴格的控制。除了要嚴格按標準規(guī)范進行混凝土施工和養(yǎng)護工作外，還要做好混凝土施工方法的選擇和分析質(zhì)量控制要點等，以避免混凝土在冬季施工過程中留下質(zhì)量隱患，確?；炷恋墓こ藤|(zhì)量。

[1]江正榮，朱國梁.簡明施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[2]李東升.混凝土冬季施工[M].北京：中國水利水電出版社,2001.