摘要：本文通過對混凝土拌合物的凝結硬化原理分析，主要從混凝土冬季施工原理、施工特點、施工常見方法、施工工藝、質量控制與預防的角度分析影響混凝土冬季施工質量的各種因素，結合進度、質量、提出了合理的建議與預防措施，保證冬季混凝土施工質量。

　　關鍵詞：混凝土,冬季施工,運輸,養護,澆筑,預防措施

　　一、混凝土冬季施工的一般原理

　　混凝土澆筑后逐漸凝結硬化直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果。而水泥水化作用的速度除與混凝土組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快;而當溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相變為固相，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續下降，當存在于混凝土中的水完全由液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。

　　水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500kg/cm²的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土早期受凍破壞而降低強度。此外還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。

　　國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。混凝土化凍后繼續養護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。預養期長,后期強度幾乎沒有損失;而預養期短，混凝土受凍后，后期強度都有不同程度的損失。由此可見，混凝土凍結前，要使其有一段預養期，加速水泥的水化，使混凝土獲得不遭受凍害的臨界強度，即可達到預期效果。

　　混凝土受凍臨界強度應符合下列規定：采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時，應為設計強度標準值的30%，采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，應為設計強度標準值的40%，但混凝土強度等級為C10及以下時，不得小于5MP.

　　二、 混凝土冬期施工特點

　　2.1冬季混凝土施工易造成工程質量事故且事故隱蔽性、滯后性強。

　　2.2 混凝土冬季施工的計劃性和準備工作時間性強。往往有一些質量事故的發生,都是由于這一環節跟不上,倉促施工造成的。

　　三、混凝土冬季常用施工方法

　　從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：一是如何確定混凝土最短的養護齡期，二是如何防止混凝土早期凍害，三是如何保證混凝土后期強度和耐久性滿足要求。在實際工程中，應根據實際情況來選擇合理的施工方法。目前，基本上采用以下4種方法。

　　3.1調整配合比方法(主要適用于在0℃左右的混凝土施工)，具體做法：

　　3.1.1使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大且在早期放出的強度高。

　　3.1.2盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到臨界強度的時間。

　　3.1.3摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。

　　3.1.4摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。

　　3.1.5選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。

　　3.2 蓄熱法

　　主要用于氣溫-10℃左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料(水、砂、石)進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備有相當的熱量，以使水泥水化快，并加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。

　　3.3 外部加熱法

　　主要用于氣溫-10℃以上，而構件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，使混凝土處于正溫條件下硬化。

　　3.4 抗凍外加劑法

　　在-10℃以上的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點的化學劑，使混凝土在負溫下仍處于液相狀態，水化作用能繼續進行，從而使混凝土強度繼續增長。

　　上述4種冬季施工方法都有利有弊，其適用范圍都受一定條件的制約。應根據工地現有條件，采用一種或兩種以上施工方法結合作用。

　　四、混凝土冬季施工工藝

　　4.1 混凝土的基本要求

　　4.1.1 冬季施工的混凝土宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,水泥標號不宜低于32.5,每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg,水灰比不應大于0.6,并加入早強劑,有必要時應加入防凍劑。

　　4.1.2 為減少凍害,應將配合比中的用水量降至最低限度,辦法是:控制坍落度,加入減水劑,優先選用高效減水劑。

　　4.1.3 模板和保溫層,應在混凝土冷卻到5℃后方可拆除,當混凝土與外界溫差大于20℃時,拆模后的混凝土表面,應臨時覆蓋,使其緩慢冷卻。

　　4.1.4 未冷卻的混凝土有較高的脆性,所以結構在冷卻前不得遭受沖擊荷載或動力荷載的作用。

　　4.2 混凝土的拌制

　　4.2.1 拌制混凝土用的骨料必須清潔,不得含有冰雪和凍塊,以及易凍裂的物質.

　　4.2.2 拌制摻外加劑的混凝土時應根據外加劑的形態(粉劑或液體),分別采用合理的方法使用，且攪拌時間應取常溫攪拌時間的1.5倍。

　　4.2.3混凝土中添加防凍劑時,嚴禁使用高鋁水泥

　　4.2.4。嚴格控制混凝土水灰比,由骨料帶入的水分及外加劑溶液中的水分均應從拌合水中扣除。

　　4.2.5混凝土拌合物的出機溫度不宜低于10℃,入模溫度不得低于5℃。

　　4.3 混凝土的運輸和澆筑

　　4.3.1 混凝土攪拌場地應盡量靠近施工地點,以減少材料運輸過程中的熱量損失,同時正確選擇運輸用的容器。

　　4.3.2 混凝土澆筑前,應清除模板和鋼筋上特別是新老混凝土(如梁,柱交接處)交接處的冰雪及垃圾.

　　4.3.3 當采用商品混凝土時,在澆筑前,應了解商品混凝土中摻入抗凍劑的性能,并做好相應的防凍保暖措施。

　　4.3.4 分層澆筑混凝土時,已澆筑層在未被上一層的混凝土覆蓋前,不應低于計算規定的溫度也不得低于2℃。

　　4.3.5 現場除了留置好常規試塊，同時按規定留置好測臨界強度的試塊。。

　　4.4 混凝土的養護

　　4.4.1 冬季澆筑的混凝土,由正溫轉入負溫養護前,混凝土的抗壓強度不應低于設計強度的40%,對于C10以下的混凝土不得小于5Mpa。

　　4.4.2澆筑完的混凝土表面應先覆蓋塑料薄膜,上部再覆保溫材料，采用的保溫材料(草袋,麻袋),應保持干燥。拆模后的混凝土應及時覆蓋保溫材料,以防混凝土表面溫度的驟降而產生裂縫。

　　4.4.3 在模板外部保溫時,除基礎可隨澆筑隨保溫外,其它結構必須在設置保溫材料后方可澆筑混凝土。

　　五、冬季施工的質量控制

　　混凝土冬季施工，尤其是在寒冷地區，為防止混凝土早期受凍，一般都要求混凝土有較高的澆筑溫度。對于大體積混凝土，澆筑以后其表面溫度雖然較低，內部溫度卻因水泥水化熱而上升。如果澆筑溫度超過允許值，則應從加強澆筑以后的保溫措施以減少內外溫差。根據規范中規定混凝土的澆筑溫度應符合設計要求。在大體積混凝土的澆筑溫度，在溫和地區不宜低于3℃，在寒冷地區不宜低于5℃，一般為5℃~8℃。

　　5.1 混凝土冬季施工早期質量控制

　　白天氣溫為正溫，夜間氣溫為負溫，本階段的施工重點為骨料的保溫及澆筑過程中的溫度控制。混凝土澆筑盡量在白天進行，混凝土用熱水攪拌并盡量減少倒運次數。澆筑后的混凝土及時覆蓋保溫。當日平均氣溫降至零下時，不能滿足混凝土的澆筑及養生條件、工人勞動條件惡化，會影響混凝土的質量和工期。為確保工程順利進行及混凝土的正常澆筑本階段盡量采用搭設暖棚的方法進行施工。

　　5.2混凝土拌合料的加熱

　　通過加熱混凝土材料，使混凝土在攪拌、運輸和澆筑以后，還蓄有相當的熱量，具有適當的溫度，以便不致受到凍害，并在一定的養護條件下硬化，逐步增長到所要求的強度。

　　5.2.1 拌合水的加熱：

　　水的加熱溫度一般不超過80℃，極限可達到100℃，但應安排好投料順序。加熱的水不能與水泥直接接觸，以免引起水泥的速凝與“假凝”。

　　5.2.2當將水加熱到最高溫度時還滿足不了混凝土拌合溫度的要求時，應考慮加熱骨料。本工程所用砂石料用蒸汽直接加熱法對粗骨料進行加熱。

　　5.2.3 外加劑加熱：

　　外加劑不得用蒸汽直接加熱，外加劑加熱應在稀釋桶內進行，稀釋外加劑的水使用熱水，熱水溫度應以不上喪失外加劑的作用為限。

　　5.2.4水泥不允許以任何方式加熱。

　　5.3防凍劑的使用

　　混凝土冬季施工拌合摻加防凍劑，使混凝土能在負溫下硬化，并在規定的時間內達到足夠的強度，使混凝土最終達到與常溫養護相同的質量水平，這也是混凝土冬季施工方法的一種。防凍外加劑摻量或配制混凝土的水溶液的濃度，隨混凝土的澆筑溫度與養護溫度不同而不同。混凝土的澆筑與養護溫度越低，需要的溶液濃度就越高。

　　5.4混凝土的養護

　　在冬季施工條件下，若工程作業面全部覆蓋在暖棚之下另有鍋爐加熱，在混凝土澆筑后可在混凝土表面覆蓋上一層草簾子以起保溫的作用，并灑水以保持表面濕潤。

　　5.5混凝土冬期施工測溫

　　5.5.1冬期施工的測溫范圍

　　冬期施工的測溫范圍：大氣溫度，水泥、水、砂子、石子等原材料的溫度，砼棚室內溫度，砼出罐溫度、入模溫度，砼入模后初始溫度和養護溫度等。

　　5.5.2測溫方法和要求

　　根據測溫點布置測溫圖，測溫時按測溫孔編號順序進行。溫度計插入測溫孔后，堵塞住孔口，留置在孔內3~5min，然后迅速從孔中取出，使溫度計與視線成水平，仔細讀數，并記入測溫記錄表，同時將測溫孔用保溫材料按原樣覆蓋好。

　　現場測溫結束時間：砼達到臨界強度，且拆模后砼表面溫度與環境溫差≤15℃、砼的降溫速度不超過5℃/h、測溫孔的溫度和大氣溫度接近。

　　六、混凝土冬季施工的質量通病以及預防措施

　　6.1 鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫

　　由于鋼筋的氧化銹蝕伴生體積膨脹,致使混凝土沿主筋或箍筋方向產生裂縫。其次,水泥的安定性不良,混凝土的水灰比太大,早期強度低,失水太快也會引起開裂。混凝土內部水分由邊緣向中心移動,形成壓力也將引起軸向裂縫。

　　預防措施:(1)嚴格控制氯鹽的摻量。 (2)限定量的氯鹽摻入時應充分溶解或攪拌均勻,以防止偏折引起局部鋼筋銹蝕。3.控制水泥質量和混凝土混合物水灰比,增大其密度性,防止水分轉移。

　　6.2 結構疏散與水分轉移

　　水分轉移及結構疏散的混凝土,以表面呈冰晶、土黃色,砂漿骨料結合脆弱,聲音空啞等為特征。同時由于混凝土內部壓力差、溫度、濕度差,使水分自邊緣向中心移動造成空隙。

　　預防措施:(1)適當摻用以防凍劑-減水劑-早強劑-引氣劑組成的復合外加劑,減少水灰比 (2)混凝土表面“冰封”利用其濕水性均為有效。

　　6.3 表面起灰

　　所謂“表面起灰”是以砂漿和粗骨料相脫離,表面起灰,骨料裸露為特征。主要是由于混凝土混合物水灰比太大,離析,泌水嚴重,粘聚性、保水性差,加上養護溫度低,水泥水化趨于停止,混凝土水分迅速外離,導致表面起灰。

　　預防措施:嚴格控制水灰比,延長混凝土混合物攪拌時間,表面覆蓋塑料薄膜保水。

　　6.4 結晶腐蝕-混凝土表面返霜

　　混凝土硬化后,某種外加劑溶液通過毛細管的作用滲到混凝土表面,而混凝土表面的水分則逐漸蒸干,此種情況還將影響混凝土與飾面層的結合。

　　預防措施

　　(1)適當控制外加劑的用量(最好不要超過水泥重量5~7%)

　　(2)外加劑充分溶解后適當延長攪拌時間。

　　(3)混凝土澆灌后,立即在其表面覆蓋1~2層薄膜塑料。嚴防混凝土水分外移。

　　結語

　　隨著科學技術的發展和施工工藝水平的提高，混凝土冬季施工將會出現更加便捷有效的方法，因此，應根據實際情況，選擇合理的施工方法，以獲得最優良的施工質量，但也應認識到，冬季施工無論采取什么樣的措施，對混凝土澆筑質量都有不同程度的影響，應當避免或減少冬季施工時間，如果無法避免應確保混凝土的冬季施工各個環節緊密相連，各個部門要相互協調，現場施工人員要發揮積極作用，使工程在不利的施工條件下確保工程質量。

　　參考文獻

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