【摘 要】我國地域遼闊，氣候條件復(fù)雜，工程施工中不可避免的會遇到低溫條件下的冬期施工，為了保證低溫條件下混凝土構(gòu)件能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，要對設(shè)計(jì)以及施工工序做出相應(yīng)的調(diào)整，本文對混凝土冬期施工的原理、施工工藝要求、施工方法選擇上進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并以蓄熱法為例說明其使用條件。

【關(guān)鍵詞】冬期施工;水泥混凝土;工藝要求

當(dāng)日平均溫度降到5℃以下或者最低氣溫達(dá)到零下時，混凝土的施工必須要采取特殊的技術(shù)措施進(jìn)行施工，并增加冬期施工的工程費(fèi)用，忽略季節(jié)交替、氣溫突變等天氣的變化會給整個建筑結(jié)構(gòu)造成不利的影響。

１．混凝土冬期施工的原理

混凝土的早期凍害是由于新澆混凝土養(yǎng)護(hù)初期受到凍結(jié)，當(dāng)氣溫恢復(fù)到正常溫度后雖然養(yǎng)護(hù)到了一定的齡期，但仍然不能達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度引起的。早期病害主要是由混凝土內(nèi)部的水結(jié)冰體積膨脹產(chǎn)生冰晶應(yīng)力造成的，混凝土澆筑完成后立即受凍，其強(qiáng)度基本會減少一半左右，抗拉強(qiáng)度損失40%，混凝土受凍前養(yǎng)護(hù)時間越長，強(qiáng)度越高。水泥混凝土的凍害還與受凍的時間早晚、水灰比、水泥強(qiáng)度等級、養(yǎng)護(hù)溫度等有關(guān)。

水和溫度是水泥水化反應(yīng)進(jìn)行不可缺少的，水是水化反應(yīng)能否進(jìn)行的決定因素，溫度則控制水化反應(yīng)的速度，混凝土的強(qiáng)度就是由水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的。當(dāng)溫度低于5℃時，水化的速度會明顯減慢，當(dāng)溫度在零度以下時反應(yīng)就會停止，溫度降低的同時導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的游離水結(jié)冰，體積膨脹，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了冰晶應(yīng)力。這時混凝土本身強(qiáng)度并不是很高，所以會在內(nèi)部產(chǎn)生微小的裂縫，對混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)造成不利的影響，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低。

混凝土本身也有一定的抵抗凍害的性質(zhì)，在混凝土受凍后但不至于使其各項(xiàng)性能遭到損害的最低強(qiáng)度視為混凝土的臨界強(qiáng)度。根據(jù)規(guī)范，冬期澆筑的混凝土抗壓強(qiáng)度硅酸鹽或者普通硅酸鹽水泥的混凝土不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%；礦渣硅酸鹽水泥不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40%；摻加防凍劑的混凝土，溫度降低到防凍劑規(guī)定的額溫度以下時，混凝土的強(qiáng)度不能低于3.5N/mm2。

防止混凝土早期凍害的措施：

(1)早期增強(qiáng)，在混凝土成型早期提高其強(qiáng)度，使其盡快達(dá)到混凝土受凍的臨界強(qiáng)度，可以使用早強(qiáng)的水泥料、摻加外加劑增加早期強(qiáng)度、早期保溫蓄熱、早期短時加熱等。

(2)改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，排除混凝土內(nèi)部多余的水分，可以摻加減水型的摻加劑，增加混凝土的密實(shí)性，從而提高混凝土的抗凍能力。摻加防凍劑已達(dá)到降低混凝土冰點(diǎn)的溫度也是一項(xiàng)有效的措施。

2.混凝土冬期施工的工藝要求

冬期施工方法要考慮到各方面的因素，自然條件、結(jié)構(gòu)類型、工期限制、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，合理的制定出施工方案。

2.1對材料和材料加熱的要求

冬期施工采用硅酸鹽水泥和普通水泥可以縮短養(yǎng)護(hù)時間，不宜使用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。保證水泥的強(qiáng)度等級不低于42.5，每立方米混凝土中水泥的含量不少于300kg。冬期中主要是保證水的溫度不會太低，由于水的比熱是砂石骨料的5倍，所以施工時可以采用加熱水的方法來改善這種情況。強(qiáng)度等級小于42.5的水泥水的加熱溫度不能高于80℃，骨料的溫度不高于60℃。強(qiáng)度等級高于42.5的水泥水的溫度最高為60℃，骨料的最高溫度為40℃。加熱的方法有直接用鍋燒水、用蒸汽加熱水、用電極加熱水三種方法。水泥不能直接加熱，可以存放在溫度較高的暖棚內(nèi)達(dá)到使用的溫度。

骨料的加熱時可以將骨料直接放在加熱的鐵板上面，下面進(jìn)行燃燒加熱；也可以通過蒸汽管，點(diǎn)熱線加熱等，加熱時不能直接用火直接燒烤，根據(jù)不同的自然環(huán)境選擇加熱方法。蒸汽加熱方法溫度均勻、熱效率高，加熱效果較好，但容易使骨料內(nèi)水分增加。

鋼筋冷拉可以在負(fù)溫下進(jìn)行，使用控制應(yīng)力方法時，在負(fù)溫下時要較常溫下適當(dāng)提高控制應(yīng)力；采用控制冷拉率時可以和常溫時控制參數(shù)相同。鋼筋焊接時在室內(nèi)進(jìn)行，在室外作業(yè)時要保證溫度不會過低，有防雪防風(fēng)的措施，防止冰雪掉落在剛焊接好的接口上，以免有冷脆現(xiàn)象發(fā)生。

具體加熱前可以根據(jù)比熱、使用的加熱設(shè)備、加熱材料的設(shè)計(jì)溫度以及熱量損失大概計(jì)算出需要的熱總量，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)制定加熱方案，選擇合適的熱源種類、規(guī)模和數(shù)量等。

2.2混凝土的攪拌、運(yùn)輸和澆筑

攪拌混凝土?xí)r要搭設(shè)暖棚，為了較少熱量的損失可以選用大體積的攪拌機(jī)進(jìn)行，攪拌前用熱水或者蒸汽沖洗攪拌機(jī)?；炷恋乃冶纫獓?yán)格控制，有骨料帶入的水分和外加劑的水分都要計(jì)算在內(nèi)，拌合時間保持在常溫時的1.5倍。材料投放時先將水和砂石進(jìn)行拌合，然后放入水泥，防止水泥在加熱的條件下發(fā)生驟凝現(xiàn)象。

運(yùn)輸時要盡量的減少熱量的損失，使用有保溫措施的運(yùn)送容器，運(yùn)送時要保證混凝土不發(fā)生離析，不喪失塑性。施工時盡量的減少運(yùn)送時間及距離，使用大容積的運(yùn)輸工具，這樣可以有效的解決這種危害的發(fā)生，減少熱量的損失。

混凝土澆筑時要清除模版和鋼筋上的冰雪和污垢，盡量的加快澆筑速度，混凝土澆筑時的溫度不能低于10℃，養(yǎng)護(hù)時混凝土溫度要保持不低于2℃。施工時加強(qiáng)混凝土的振搗，使混凝土的密實(shí)程度提高，振搗的時間要高于常溫下的振搗時間，不能使用人工振搗代替機(jī)械。

混凝土構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時，加熱構(gòu)件時一旦溫度超過40℃，就會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在施工前要和設(shè)計(jì)單位協(xié)商，在跨內(nèi)溫度應(yīng)力較小的地方設(shè)置施工縫。在原構(gòu)件上繼續(xù)澆筑時要在舊混凝土表面進(jìn)行加熱，使其溫度和新澆筑的混凝土入摸溫度相同，這樣可以保證新老混凝土的牢固結(jié)合，不產(chǎn)生裂縫。

冬季不宜在強(qiáng)膨脹土性地基上澆筑混凝土，因?yàn)榕蛎浲磷冃未螅坏┑鼗軆鰰鸹炷恋膬龊亩a(chǎn)生變形，在弱凍脹土上施工澆筑時也要做到基土的保溫工作。

3.混凝土冬期施工方法的選擇

常用的冬期施工方法有蓄熱法、外加劑、早強(qiáng)水泥法、外部加熱法以及綜合蓄熱法等。選擇施工方法時要根據(jù)工程的特點(diǎn)保證混凝土盡快的達(dá)到臨界強(qiáng)度，避免凍害的持續(xù)發(fā)生；承重結(jié)構(gòu)要考慮混凝土的出摸速度，保證施工時模具的正常運(yùn)轉(zhuǎn)使用。蓄熱法在這些方法中使用較多，采用合適的保溫材料保證混凝土入摸溫度，對構(gòu)件容易受凍的部位加強(qiáng)保溫措施，提高保溫效果。在混凝土中摻加外加劑或者使用高強(qiáng)度的水泥。早強(qiáng)水泥等也可以提前使混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。當(dāng)上述方法不能滿足要求時使用外部加熱方法，改善保溫措施，提高混凝土的凍前強(qiáng)度，常用的外部加熱方法有蒸汽加熱法、電熱法、暖棚法等。

以蓄熱法為例，這種方法是通過預(yù)加熱混凝土的組成材料和水化熱，再使用適當(dāng)?shù)母采w溫度，以保證混凝土在冬期溫度較低的情況下達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

保溫材料可以使用傳熱系數(shù)小、價格便宜、容易獲得的材料。使用前保證材料的干燥，提高保溫性能。當(dāng)使用活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥時使用蓄熱法能達(dá)到更好的效果。

蓄熱法適用于氣溫不是太高的寒冷地區(qū)，當(dāng)混凝土的拆模強(qiáng)度要求較小；水泥的強(qiáng)度等級高，水泥發(fā)熱量較大的結(jié)構(gòu)；室外氣溫高、風(fēng)力小時可以采用這種方法進(jìn)行施工。蓄熱法施工簡單，費(fèi)用較低質(zhì)量容易保證，所以為工程界常用的一種方法。 [科]

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