關于極低溫度下混凝土施工質量控制的探討

馮鋒杰(赤峰建設建筑（集團）有限責任公司呼倫貝爾東能項目部，內蒙 呼倫貝爾 021000)

混凝土作為一種建筑材料在工業與民用建筑中應用極其廣泛，因此混凝土施工質量的優劣直接關系到工程質量的好壞。目前對于普通溫度下的混凝土施工質量控制已作為一種基本常識為各工程技術施工及管理人員所掌握，但是關于冬季混凝土施工尤其是在類似于呼倫貝爾地區極低溫度下（-20℃）混凝土施工的技術質量控制還需要進一步探討和研究。

1 工程實例

呼倫貝爾某廠區內破碎樓工程，鋼筋混凝土框架結構，3 層，總高度9.48m，設計混凝土強度等級為C30，因工期要求需要冬季施工，施工期間外界大氣最低溫度達-25℃。

1.1 施工措施

1)用腳手架及棉被搭設保溫棚，棚頂可以開啟（澆注混凝土時用），棚內設置大火爐，燒煤炭加溫，使棚內溫度保證在20℃左右；

2)混凝土采用滾筒攪拌機現場攪拌，用鋼管及棉被搭設暖棚，接入蒸汽加熱砂石料，用蒸汽和炭火同時加熱施工用水，混凝土中加入早強防凍劑5%（水泥含量），保證將混凝土的入模溫度控制在+5℃以上。

3)水泥為普通硅酸鹽水泥，標號為42.5，混凝土強度等級增加一級，改為C35。

4)優化施工工序，縮短混凝土室外的運輸過程，加快混凝土的入模速度，及時充分地振搗。

5)施工技術員現場制作混凝土試塊并進行養護。

1.2 實際驗收工程質量

該工程在極低的外環境溫度下施工，通過以上措施，雖然施工時混凝土表面曾出現極少的冰花現象，但是工程檢測混凝土無蜂窩麻面、裂縫、脫皮等現象，混凝土強度等級達到設計要求。

2 混凝土的自有特性及強度影響因素

2.1 混凝土的特性

混凝土是指由膠凝材料(如水泥)、水和骨料等按適當比例配制，經混合攪拌，硬化成型的一種人工石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結在一起，形成堅強的整體。混凝土的性質包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強度、變形及耐久性等。其中保證混凝土強度是在低溫環境下進行施工所采取的各種措施要達到的主要目的之一。

2.2 混凝土強度的影響因素

由于混凝土經常是以受壓的形式存在，因此通常所指的混凝土強度主要是指抗壓強度。影響混凝土抗壓強度的因素主要有水泥強度和水灰比、施工時的溫度和濕度以及混凝土的齡期等。其中水泥強度和水灰比是影響混凝土強度的主要因素，而溫度是除此以外影響混凝土強度的不可忽視的因素之一。混凝土的施工與溫度有著密不可分的關系，而水泥與水之間的水化作用是最終決定混凝土強度的主要因素之一。溫度越低，水化作用的速度越緩慢。因此，混凝土在低溫環境下，水化作用速度較慢，尤其是在-20℃左右的極低環境溫度下極易產生各種質量問題。因為混凝土在負溫作用下，內部水分凍結成冰，體積膨脹，產生的凍脹應力破壞了混凝土內部結構，使混凝土的物理、力學性能遭受到損害，引起混凝土的凍害。因此施工時需要采取特殊的質量控制措施和管理措施。

3 極低溫度下混凝土施工應注意的問題

在極低溫度下不具備混凝土施工的條件，但是因為工期等要求的需要，必須創造施工條件。根據混凝土的自身特點及強度影響因素，極低溫度下混凝土施工尤其要注意以下幾點：

1）混凝土強度的增長取決于水泥水化反應的結果。水泥的水化反應與水及溫度有關。當溫度降低時，水的活性減弱，水化反應減慢，因此需要注意保證水泥的水化反應在極低溫度下正常進行。

2）注意選擇合適的砂石骨料、水泥及早強防凍劑。其中砂料應為級配良好、硬質潔凈的中砂，含泥量不大于3%，石料應為級配良好、硬質潔凈、強度較高、抗凍融的石料，含泥量不大于1%。水泥應選擇水化熱較大的水泥。

3）由于水泥不能直接與80℃以上的水直接接觸，因此攪拌時需要注意骨料的投放順序。

4）混凝土攪拌時間短，會出現拌合不均勻，和易性和施工性能差，引起強度降低；混凝土攪拌時間過長，不但影響施工進度，而且可能出現分層離析現象，影響施工質量，因此要注意混凝土攪拌時間的控制。

5）混凝土出機后，注意混凝土運輸工具及運輸路線的選擇，防止混凝土溫度在運輸途中降低過快。

6）棚內增溫養護時，需要注意保持棚內溫度基本一致，并且注意觀察，及時增濕或者灑水養護，防止混凝土出現失水現象。

4 混凝土的施工質量控制

4.1 施工方法控制

混凝土冬季施工的方法有很多，但是在極低溫度下需要將各種方法進行綜合運用。根據工程實例可以綜合采取以下措施實現：

1）為縮短混凝土的養護時間，一般應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，如果用蒸汽直接養護時，應選用礦渣硅酸鹽水泥。水泥的強度等級不宜低于42.5，每立方米中的水泥用量不宜少于300Kg，水灰比不應大于0.6，并加入早強防凍劑。

2）在極低溫度下需要搭設暖棚，可以同時對骨料和水進行加熱。其中骨料升溫可以通過貯存在溫棚內并用蒸汽加熱的方法實現，水升溫可以通過貯存在水箱內同時用炭火和蒸汽加熱的方法實現。通過以上措施保證混凝土的出機溫度不低于10℃，并盡量提高出機溫度。

3）通過正確選擇攪拌機放置地點，選擇最佳運輸路線，縮短運輸距離，正確選擇混凝土容器，減少混凝土的裝卸次數等措施，減少混凝土運輸期間的熱量損失。

4）極低溫度下混凝土養護可以采取提高棚內溫度的方法實現，例如在棚內設置足夠的火爐、安裝暖氣等，使混凝土在養護期內避免產生不必要的溫度收縮裂縫和受凍。

4.2 施工過程控制

在極低溫度下施工混凝土，其過程控制是在選定方法后關鍵的一步。

1）首先需要進行保溫棚設置，可以是簡易的，但是必須保溫，例如工程實例中腳手架的保溫棚。由于外界大氣溫度極低，到達-20℃左右的時候，砂石料、水泥等材料都在負溫，因此需要將材料放置于保溫棚內，并可以通過火爐、暖氣等形式對棚內空間溫度進行加熱提升，從而保證各種材料的自有溫度，一般砂子的溫度宜控制在20～40℃為宜[1]。

2）混凝土攪拌前先用熱水沖洗攪拌機10min，攪拌投料時應先投入骨料和水，最后才投入水泥和早強防凍劑。增加攪拌時間，一般為常溫攪拌的1.5 倍[2]。攪拌時必須隨時測量水的溫度，使水溫保持在40℃以上。

3）混凝土澆筑前，應先清除模板以及鋼筋上的冰雪以及污垢，混凝土的容器應該具備保溫措施，并且嚴格控制混凝土的運輸距離，保證混凝土在運輸中，不得有表層凍結、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失等現象，嚴禁使用有凍結現象的混凝土。保證運輸中混凝土降溫速度不得超過5℃/h，保證混凝土入模溫度不得低于5℃。例如工程實例中，建筑用暖棚維護，裝混凝土的容器用棉被覆蓋，塔吊直接將混凝土從攪拌站運輸至澆灌點，同時打開暖棚頂蓋，這樣既保證模板及鋼筋上無冰雪及污垢，又使混凝土在最短的時間內入模，并且入模時的環境溫度較高，從而保證入模溫度在5℃以上。

4）混凝土養護期間要在棚內設置若干溫度計，設置專業人員定時觀察棚內溫度，做好記錄，保證混凝土在一個恒定的環境溫度中進行養護。

5 結語

在呼倫貝爾或在其它冬季極寒的地區進行工程建設，如的確需要進行冬季混凝土施工，就必須做好混凝土的施工方案，并且認真落實。從以上的混凝土施工過程控制中可以得出，混凝土施工時無論是在攪拌過程、運輸過程、澆注過程，還是在混凝土的養護過程，都要對溫度進行重點控制，都必須以控制溫度為中心。施工時，必須在各個環節嚴格控制施工質量，嚴格執行相關技術規范。只有如此，才能有效保證極低溫度時混凝土的施工質量。

[1]曲昭嘉等.建筑工程施工項目管理手冊[M].北京：機械工業出版社，2005：1415.

[2]余水幀等.建筑施工手冊[M].北京：建筑工業出版社，2003：1342.