王傳江 李新棟

摘 要：本文作者分析了混凝土冬季施工發(fā)生凍害的原因、施工原理、影響強(qiáng)度的因素，介紹了混凝土冬季施工采用的方法、工藝、采取的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；冬季施工；質(zhì)量控制；分析

在我國(guó)的北方地區(qū)，擁有相對(duì)較長(zhǎng)的寒冷時(shí)段。工期自身的限制，就使得許多建筑工程的冬季混凝土施工難以避免?；炷潦┕し椒ê屠碚摰奶骄勘砻鳎寒?dāng)外界環(huán)境溫度降至5攝氏度時(shí)，只要及時(shí)采取相應(yīng)合理的施工措施，就可避免混凝土新澆過(guò)程早凍現(xiàn)象的發(fā)生。通過(guò)有效措施的開(kāi)展，使混凝土自身外漏部分同冬季的外界環(huán)境保持著相對(duì)小的溫差，也會(huì)實(shí)現(xiàn)和正常氣溫施工時(shí)同樣的效果

在冬季施工中，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)負(fù)低溫，大的溫差、降雪和反復(fù)的冰凍，經(jīng)常造成建筑施工的質(zhì)量事故，據(jù)資料分析，混凝土工程有大部分的工程質(zhì)量事故發(fā)生在冬季。

1 混凝土凍害及冬季施工原理

冬季施工時(shí)，氣溫低，水泥水化作用減弱，新澆混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯地延緩，當(dāng)氣溫降至0℃以下時(shí)，水泥水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度已停止增長(zhǎng)。新澆混凝土中的水可分兩部分：一是吸附在組成材料顆粒表面和毛細(xì)管中的水，這部分水能使水泥顆粒起水化作用，稱為“水化水”；二是存在于組成材料顆?？障吨g的水，稱為“游離水”，它只對(duì)混凝土澆筑時(shí)的和易性起作用，在某種意義上說(shuō)，混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)取決于在一定溫度條件下水化水與水泥的水化作用及游離水的蒸發(fā)。

因此，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速度在濕度一定時(shí)就取決于溫度的變化。特別是氣溫降至混凝土冰點(diǎn)溫度（新澆混凝土冰點(diǎn)溫度為-0.3℃～-1.5℃）以下時(shí)，混凝土中游離水開(kāi)始凍結(jié)，氣溫降至-4℃時(shí)，水化水開(kāi)始凍結(jié)，水化作用停止，凍結(jié)后的水體積膨脹約8%～9%，在混凝土內(nèi)部形成強(qiáng)大的冰脹應(yīng)力，將使強(qiáng)度尚低的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，同時(shí)降低了水泥與砂石和鋼筋間的粘結(jié)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性降低。新澆混凝土在養(yǎng)護(hù)初期遭受凍結(jié)，當(dāng)氣溫恢復(fù)到常溫后，即使常溫養(yǎng)護(hù)到一定的齡期，也不能達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這就是混凝土的早期凍害。研究表明，塑性混凝土終凝前（澆后3～6h）遭受凍結(jié)，后期強(qiáng)度要損失50%以上，凝結(jié)后2～3天遭受凍結(jié)，強(qiáng)度損失15%～20%。實(shí)驗(yàn)證明，混凝土遭受凍結(jié)的危害程度還與凍結(jié)前混凝土的強(qiáng)度、水灰比、水泥標(biāo)號(hào)、養(yǎng)護(hù)溫度等有關(guān)。如果混凝土受凍前已經(jīng)具備抵抗凍脹應(yīng)力的強(qiáng)度，則混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)就不致受凍結(jié)的損害。防止混凝土早期凍害的措施有兩類：一是早期增強(qiáng)。主要是提高混凝土的早期強(qiáng)度，使之盡早達(dá)到混凝土受凍臨界強(qiáng)度。具體措施有：使用早強(qiáng)水泥或超早強(qiáng)水泥，摻早強(qiáng)劑提高混凝土的早期強(qiáng)度，并采取早期蓄熱法養(yǎng)護(hù)，或早期外部熱源加熱法養(yǎng)護(hù)等；二是改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體做法是增加混凝土的密實(shí)度，排除多余的游離水，或摻入減水型引氣劑，提高混凝土的抗凍能力。還可摻防凍劑，降低混凝土的冰點(diǎn)溫度。

2 混凝土強(qiáng)度及主要影響因素

混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是抗壓強(qiáng)度。材料的品種和質(zhì)量，直接影響混凝土的強(qiáng)度。同等水泥用量的拌和物，水泥強(qiáng)度等級(jí)高的，混凝土的強(qiáng)度必然高；骨料的顆粒組成不好，搭配得不密實(shí)，含過(guò)多有泥土、雜質(zhì)等，都會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。組成材料的配合比，是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素。比如減少拌和用水和所用水泥的比例，適當(dāng)增加水泥漿的含量，都能顯著提高混凝土的強(qiáng)度。在施工中混凝土作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確稱料，適度的拌和和振搗，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等，對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也很大。

3 混凝土在冬季施工時(shí)應(yīng)采取的措施

3.1 冬季施工中配制混凝土用的水泥，應(yīng)優(yōu)先選用活性高、水化熱大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5級(jí)，最少水泥用量不應(yīng)少于300kg/m3。

3.2 拌制混凝土所采用的骨料應(yīng)潔凈，不得混有冰雪、凍塊及其它宜凍裂物質(zhì)。混凝土拌制采取加熱水法，水箱四壁用120mm磚砌體砌筑圍護(hù)以提高水溫，混凝土施工時(shí)間每隔半小時(shí)測(cè)量一次水溫、混凝土入模溫度及環(huán)境溫度，并做好溫度記錄。模板中的冰雪凍塊在混凝土澆筑之前一定要將其熔化并將水放掉。

3.3 嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，水灰比不應(yīng)大于0.6。

3.4 使用超早強(qiáng)劑效果明顯，制作同條件試塊3天試壓強(qiáng)度達(dá)到30%，14天達(dá)到100%。

3.5 混凝土不宜露天攪拌，攪拌站應(yīng)搭設(shè)暖棚，優(yōu)先選用大容量的攪拌機(jī)，以減少混凝土的熱量損失。攪拌前，用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī)。混凝土的攪拌時(shí)間比常溫規(guī)定時(shí)間延長(zhǎng)50%。經(jīng)加熱后的材料投料順序?yàn)椋合葘⑺蜕笆度霐嚢瑁缓蠹尤胨??；炷脸鰴C(jī)溫度不宜低于10℃。

3.6 混凝土的運(yùn)輸過(guò)程是熱損失的關(guān)鍵階段，應(yīng)采取必要的措施減少混凝土的熱損失，同時(shí)應(yīng)保證混凝土的和易性。常用的主要措施為減少運(yùn)輸時(shí)間和距離；使用大容積的運(yùn)輸工具并采取必要的保溫措施。保證混凝土的入模溫度不低于5℃。

3.7 混凝土在澆筑前，應(yīng)清除鋼筋和模板上的冰雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度，防止熱量散失過(guò)多。當(dāng)采用加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土養(yǎng)護(hù)前的溫度不得低于2℃。

3.8 冬季施工混凝土振搗應(yīng)用機(jī)械振搗，振搗時(shí)間比常溫時(shí)有所增加。

3.9 混凝土現(xiàn)澆板上的后序工程規(guī)定：混凝土初凝后方可進(jìn)行下道工序的施工，時(shí)間由工程項(xiàng)目部人員及監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)確定。班組人員接到“同意下道工序施工”的通知后方可進(jìn)行施工。

3.10 混凝土的保溫措施：①橋梁墩臺(tái)：混凝土拆模后立即在其表面包裹一層塑料薄膜，在外裹棉氈或草簾（有條件時(shí)可采用電熱毯包裹），用綁扎絲捆結(jié)實(shí)。該工序由混凝土施工班組具體執(zhí)行，項(xiàng)目部施工員負(fù)責(zé)驗(yàn)收；②橋涵基礎(chǔ)、涵洞涵身及蓋板、擋土墻混凝土澆筑完畢后，在其上面覆蓋一層塑料布、一層毛氈和三層草簾，其間做好測(cè)溫記錄。下道工序開(kāi)始前由混凝土施工班組組織撤離，集中堆放管理；③若工期緊張，對(duì)個(gè)別結(jié)構(gòu)物可采用搭設(shè)暖棚保溫并用蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)混凝土。

4 存在問(wèn)題與分析

在組織基礎(chǔ)大體積混凝土施工時(shí)，由于混凝土罐車(chē)不能及時(shí)到場(chǎng)，為保證基礎(chǔ)不留施工冷縫，不得不反復(fù)搭拆暖棚頂面帆布及延長(zhǎng)火爐加熱時(shí)間，并減少澆筑厚度，大大增加施工難度。在控制混凝土的凝結(jié)時(shí)間上由于摻加緩凝劑，導(dǎo)致底層500厚防水板遲遲不能進(jìn)入終凝，覆蓋保溫后表面觀感質(zhì)量較差，承臺(tái)側(cè)面吊模嵌入混凝土中，拆除困難。在完成澆筑后未立即進(jìn)行恢復(fù)暖棚生火爐覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)的部位，溫度降低較快，而內(nèi)部升溫繼續(xù)進(jìn)行，個(gè)別位置短時(shí)達(dá)到或超過(guò)內(nèi)外溫差25℃的規(guī)范要求，經(jīng)過(guò)采取措施后迅速恢復(fù)，由此發(fā)現(xiàn)在澆筑階段按照每2h測(cè)溫并不能滿足監(jiān)測(cè)要求。由于絕熱升溫是按照混凝土的實(shí)際溫度考慮，在澆筑過(guò)程中，商品混凝土公司恐怕混凝土受凍，并末嚴(yán)格按照項(xiàng)目部要求出罐溫度進(jìn)行控制，而略有偏高，再加之較多承臺(tái)澆筑是在白天氣溫較高時(shí)澆筑，故所測(cè)核心絕熱升溫溫度比計(jì)算略有偏高。

5 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土施工在冬季存在較嚴(yán)重的質(zhì)量控制問(wèn)題：混凝土的澆筑期間防凍，澆筑完成后的蓄熱養(yǎng)護(hù)期問(wèn)的內(nèi)外溫差控制，以及較高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)由于增加水泥用量及較高水灰比給溫度控制進(jìn)一步增加困難。本工程通過(guò)采用暖棚結(jié)合綜合蓄熱法，制定可行的方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取措施，使大體積混凝土的質(zhì)量得到了有效的控制。

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