淺議混凝土冬季施工技術

秦四云 陳洪祝

(寧安市河道管理站，寧安市寧安鎮水利站，黑龍江 寧安 157000)

許多水利工程由于受工期制約，如田間工程大多要在秋收后或春耕前進行；水庫除險加固工程施工期間又要保證灌溉和防汛的要求，因而混凝土冬季施工是不可避免的。國內外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認為，當環境溫度降到4℃時，只要采用適當的施工方法，避免新澆混凝土早期浸凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會取得很好施工的效果。

1 混凝土冬季施工的一般原理

混凝土拌和物澆注后之所以能逐漸凝結和硬化，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本身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。

混凝土凝固過程與周圍的溫度和濕度有密切的關系，溫度越低，水化和凝固的速度就越慢，當溫度降低到0℃時，水化作用幾乎停止，這是由于存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液態（水）變為固態（冰）。這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢；當溫度在0℃以下時，存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液態變為固態時，水泥水化作用完全停止，此時強度就不再增長了。水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500千克每平方厘米的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰后，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各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。，

當溫度升高，冰融化后，水化作用仍將恢復。但混凝土受凍越早，其強度發展越慢，后期強度損失也越大。如果混凝土在澆筑后3～6小時遭受凍結，則強度至少降低50%以上，而且難以挽回。如果混凝土在澆筑后2～3天內遭受凍結，則強度會降低15%～20%左右。當混凝土強度達到設計強度50%以上（在常溫下養護3～5天）再受凍時就對它的強度沒有多大的影響，只不過強度增長比較慢，等到氣溫升高開凍以后仍能繼續上升。并且能夠到達和不受凍時一樣的強度。如果日平均氣溫在5℃以下或最低氣溫在-3℃以下時，混凝土施工必須采用冬季施工措施，要使混凝土在強度到達設計強度50%以前不遭受凍結。

2 混凝土冬季施工措施選擇

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，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況（工程量、結構厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減少劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。一般來說，對于同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。目前，施工中基本上采用以下幾種方法。

2.1 調整配合比方法和摻外加劑方法

主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法：①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明，應使用早強硅酸鹽水泥（大體積混凝土除外），該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當于普通硅水泥7天的強度，效果較明顯。②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。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。④摻加外加劑，在混凝土中摻入氯化鈣或氯化鈉等促凝劑，可以降低水分的凍結溫度，提高混凝土的早期強度。通常當氣溫在5〈-5℃之間，加相當水泥重量2%的氯化鈣，即可解決冬季混凝土的施工問題。

2.2 原材料加熱法

原材料加熱法就是對拌制混凝土的骨料和水進行預熱，然后再加入拌和機內進行拌合。通常狀況下以對水加熱最為簡單。相對來說也好控制，而且水的比熱約為骨料的5倍，加熱效率也非常高。在日平均氣溫為-2〈-5℃時，可以只加熱水拌合，當氣溫再低時才能考慮加熱骨料，值得注意的是水泥絕對不能加熱。

水的加熱方法，一般小型工程可以用大鍋或燒水鍋爐直接加熱，大型工程多選擇用蒸汽加熱。應注意的是水的加熱溫度不能超過80℃，并且要先將熱水和骨料拌合后再加入水泥，以免水泥產生"假凝"（當水溫超過80℃時，水泥顆粒表面形成一層薄的硬殼，使得混凝土和易性變差，而且后期強度低，這種現象叫做"假凝"）。砂石加熱的溫度最高不能超過100℃，平均溫度不宜超過65℃，并且應做到加熱均勻，最簡單的方法是把骨料堆放在鋼板上用火烘炒，缺點是效率低，熱量損失大，加熱不均勻，一般多用于工程量少的小型工程，對于工程量大的大中型工程，常用蒸汽直接加熱骨料，就是直接將蒸汽通到需要加熱的砂石堆中，砂石堆表面要用帆布等蓋好。防止熱量損失。這種方法的優點是加熱快，而且可以充分利用蒸汽中的熱量；缺點是使砂石的含水量增加，而且含水不均勻，拌合時的加水量不利于控制。

2.3 蓄熱法

此法在水利工程中得到廣泛的應用。主要用于日最低平均溫度不低于-10℃，澆筑塊表面率（表面積與體積比）小于5時的大體積混凝土工程。采用此法最合適不過了。做法是將澆筑好的混凝土在養護期間用保溫材料加以覆蓋，盡可能把混凝土在澆筑時所包含的熱量和凝固過程中產生的水化熱蓄積起來，以延緩混凝土的冷卻速度，使混凝土在達到抗凍強度以前，始終保持正溫。像草簾、鋸末、稻草、爐渣、珍珠巖、麥秸等都是常用的保溫效果好，而且價格便宜的保溫材料。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養護齡期。

2.4 加熱養護法

主要用于氣溫低于-10℃，當使用蓄熱法不能滿足要求，而構件體積較小的工程可以采用加熱養護法，通過加熱混凝土構件周圍的空氣，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。主要有以下方法：①暖棚法。就是利用保溫材料搭成暖棚，把整個結構圍護起來，并在暖棚內點燃爐火或裝設暖氣管，保證棚內有較高的溫度。此法費工費料，僅適用于天氣比較寒冷，建筑物體積不大的場合，如預制混凝土板就有用此法的。②蒸氣加熱。用蒸氣使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。而且還能得到適當的濕度促進水化作用，使混凝土構件硬化更快，但因其需專門的鍋爐設備，費用較高。這種方法常用來養護混凝土預制構件。③電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，便電能變為熱能，以提高混凝土的溫度。此法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。④紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發生器，對混凝土進行密封幅射加熱。

結語

上述幾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。但在嚴寒地區往往是同時使用，如在加熱水拌制混凝土的同時，摻入早強劑，并采用蒸汽養護，效果非常顯著。所以實際施工中應根據工地現有條件，采用幾種方法結合施工。

[1]田國棟.混凝土冬季施工質量控制方法及要點.新疆建設局烏拉泊管理處托克遜管理所，[期刊]山西建筑，2009-09-10.

[2]原晉濮.混凝土冬季施工的要點.太原師范學院，[期刊]山西建筑，2007-02-20.