水工混凝土冬季施工的技術研究

施連功 楊 義

（木蘭縣水利規劃勘測設計隊，黑龍江 木蘭 151900）

1 混凝土受凍破壞原理

液態水凍結后，體積約增大9%，同時產生2500kg/m2的冰漲應力，使砼受到不同程度的早期受凍破壞，以至減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而降低砼強度。此外，冰融化后會在砼內部形成空隙，降低其密實性和耐久性。因此，新澆砼在凍結前必須有一段養護期，采取防凍措施，增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用，以促進砼盡快達到受凍臨界強度（我國規定不低于設計標號的30%，也不得低于35kg/m2），避免早期受凍破壞。

2 混凝土工程冬季施工技術

2.1 混凝土攪拌

2.1.1 調整配合比法

主要適用于在0℃左右環境下的混凝土施工。具體做法是：①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。應使用早強硅酸鹽水泥。該類水泥水化熱較大，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。②盡量降低水灰比（水灰比<0.6），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摻加早強外加劑，縮短混凝土的混結時間，提高早期強度。應用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MS-F復合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。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。

2.1.2 蓄熱法

蓄熱法主要適用于環境溫度0℃左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料進行保溫、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，一般混凝土入倉溫度應大于5℃，以加快水泥水化，同時做好混凝土的保溫工作，以保證溫度降到0℃以前混凝土具有足夠的抗凍能力。①砂石料儲備保溫：為避免入冬以后砂石料在料場或運輸過程中受凍，應在入冬前組織砂石料進場，進場后及時用草袋以及棉氈或采取其它措施覆蓋，保證砂石料不受凍、溫度在5℃以上，同時防止冰雪、凍塊進入攪拌機造成混凝土溫度損失。②混凝土拌和料加溫：采用蒸汽對砂石料和拌和用水加溫，拌和水加熱溫度根據混凝土拌和物混合溫度和計算控制但不大于80%，也可以采用深井水（常溫18℃左右）適當加熱作為拌和用水；水泥、外加劑在庫房或暖棚內保溫，禁止對其進行直接加溫。攪拌站搭設暖棚擋風保溫。③各種混凝土運輸車、混凝土輸送泵以及管道在使用前用熱水清洗加溫；保證運輸過程順暢，混凝土泵安裝后加保溫采暖棚，管道用土工布或棉氈包裹保溫，使用前后用熱水沖洗干凈，防止混凝土殘料在管道內凍結、影響暢通。

2.1.3 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，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。一是火爐加熱。一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。二是蒸氣加熱。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。但因其需專門的鍋爐設備，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。三是電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，便能變為熱能，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。四是紅外線加熱。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。

2.1.4 添加防凍劑

添加外加劑方法簡單，已在冬季施工中廣泛的采用。防凍劑在混凝土中的主要作用如下：①提高早強度。摻入防凍劑后可在規定的施工環境溫度下，最大限度的提高早期強度。利用防凍劑中的早強。減少組分使混凝土早期強度盡快提高，當混凝土的強度達到或超過臨界強度后，就不會發生凍害。②防止混凝土受凍破壞。防凍劑中的有效組分之一是降低冰點的物質。它的主要作用是使混凝土中的水份在盡可能低的溫度下結冰，防止因水份凍結而產生的凍脹應力破壞混凝土結構。它的另外一個作用是干擾冰晶的生長，使冰晶的生長發生變異，從而減少了凍脹應力。同時保持了一部分不結冰的水分，以保持水化反應的進行，保證了在負溫度下混凝土強度的增長。因此，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大。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復合抗凍劑。

2.2 混凝土的運輸和澆筑

①混凝土攪拌場地應靠近施工地點，減少材料運輸過程中的熱量損失，同時應從形狀、大小、保溫等方面正確選擇運輸用的容器。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。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分層澆筑的混凝土時，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℃。⑤重點工程或上部結構要連續施工的工程，混凝土應采取有效措施，以保證預期所要達到的強度。⑥預應力混凝土構件在進行孔道和立縫的灌漿前，澆灌部位的混凝土必須經預熱，并采用熱的水泥漿、砂漿或混凝土，澆灌后在正溫下養護到強度不低于15Mpa。⑦現場應留設同條件養護的混凝土試塊作為拆模依據。

2.3 混凝土的養護

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以下的混凝土不應>5Mpa。②采用的保溫材料（草袋、麻袋），應保持干燥。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。鋼模表面可先掛草簾，麻袋等保溫材料并扎牢，然后再澆筑混凝土。保溫材料不宜直接覆蓋在剛澆筑完畢的混凝土層上，可先覆蓋塑料薄膜，上部再覆草袋、麻袋等保溫材料。保溫材料的鋪設厚度為：一般情況下0℃以上鋪1層；0℃以下鋪2層或3層；大體積混凝土澆筑及二次抹面壓實后應立即覆蓋保溫，其保溫層厚度，材質應根據計算確定。④拆模后的混凝土也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。

綜上所述，根據工程結構狀況和工地現有條件，選擇最佳的混凝土冬季施工措施，即可用最短的工期，最低的施工費用，獲得最優良的工程質量。

[1]楊熔.關于水利水電工程常用施工技術的探討[J].黑龍江科技信息,2010,(36).

[2]趙立云,邢艷霞,董偉.水利工程施工技術措施[J].山西建筑,2010,(10).

[3]張輝,張馳,徐亮等.淺談水利工程施工技術[J].中國水能及電氣化,2010,(12).

[4]馬文龍.水利水電工程施工技術探討[J].科技傳播,2010,(24).