混凝土冬季施工技術及其在工程中的應用

摘 要：建筑工程中，混凝土的施工質量關系到整個建筑物的整體質量。在我國北方地區，許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。文章從材料的選用、混凝土的拌制、混凝土的運輸和澆筑、冬季養護等方面闡述了混凝土的冬季施工要點。以具體的工程實例，介紹了上述方法的應用，效果良好，滿足了混凝土冬季施工的要求。

關鍵詞：混凝土 冬季施工 技術措施 工程應用

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0059-02

混凝土是由水泥（膠結材料）、水和粗、細骨料按適當比例配合、拌制成混合物經硬化而形成的人造石材。它在各類建筑工程中應用極其廣泛，是構成建筑物主體的重要組成部分。隨著我國經濟的快速發展，建設規模逐漸擴大，混凝土的規模也隨之越來越大，與此同時，相關的新材料、新工藝和新技術不斷出現。隨之而來的問題就是如何提高混凝土結構的安全性、適用性和耐久性。

所謂混凝土的冬季施工是指連續五天氣溫低于5 ℃或一天氣溫在攝氏零度以下，則混凝土的施工進入冬季施工期。這樣的天氣在我國北方大部分地區，甚至南方一些地區也十分常見。由于混凝土工程的事故出現具有一定的隱蔽性和滯后性，若施工工藝不利，將嚴重影響工程的質量和使用年限。混凝土的強度發展基于水泥的水化反應，冬季施工，水結冰，水化反應停止，而且混凝土中的水分結冰同樣會造成混凝土內部產生膨脹，對混凝土的承載力和變形要求都會有巨大的不利影響。因此，混凝土施工時應選用正確可行的施工工藝以及合理選擇原材料設備，并嚴格控制每道施工工序和及時有效地進行檢驗，方可確保工程的優良質量。

1 混凝土冬季施工要求

1.1 材料的選擇

冬季施工的混凝土應優先選用硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽快硬水泥，根據混凝土配制強度公式，水泥強度等級不宜低于32.5 MPa，每立方米混凝土中的水泥用量C不應少于300 kg，根據《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2000），水灰比不得大于0.6；砂、石、水的質量必須符合國家標準，骨料中不得含有冰雪、凍塊以及容易凍裂的雜物；施工時若氣溫低于-5 ℃，應加入防凍劑，防凍劑具有防凍、減水、早強組分，能起到降低冰點、減水、提高早期強度的作用，防凍劑應符合《混凝土防凍劑》（JC475-92）的要求。氣溫不低于-5 ℃時，可采用早強劑或早強減水劑。

1.2 混凝土的拌制

拌制混凝土時，攪拌站應設置暖棚，優先選用大容量的攪拌機，以減少熱量的損失。關注天氣情況，及時與當地的氣象部門取得聯系，獲取準確的氣象資料。當晝夜平均氣溫在-5 ℃～5 ℃時，應將水加熱至不超過60 ℃后攪拌；必要時還可對砂、石進行加熱，但溫度不應高于40 ℃，且不得加熱水泥。混凝土攪拌時，可根據具體情況合理加入防凍劑、早強劑、減水劑等外加劑，提高抗凍性。適當延長拌合時間，一般取常溫拌合時間的1.5倍，確保混凝土拌合充分均勻，利于混凝土強度的發展。合理的投料順序也是確保拌合物均勻的有效條件，一般先投入骨料和水攪拌一定時間后，再投入水泥繼續攪拌至規定的時間，這樣可以避免水泥出現假凝現象。

1.3 混凝土的運輸和澆筑

混凝土拌合后出機、運輸至施工現場進行澆筑的整個過程中，由于低溫條件，混凝土的熱量損失必然存在，由此產生的拌合物溫度降低，影響到混凝土的養生和硬化。這就要求混凝土攪拌場地應盡量靠近施工地點，減少裝卸次數，同時也應正確選擇運輸用的容器。混凝土采用泵送澆筑時，輸送管道應用保溫材料包裹保溫，減少混凝土在輸送過程的散熱降溫。混凝土運輸罐車運輸時，運輸灌車外包裹保溫材料，并盡量縮短運輸時間和距離。混凝土澆筑時，應盡量加快澆筑速度。分層進行混凝土澆筑時，嚴格控制混凝土澆筑的連續性，以免出現冷縫。已澆筑層在沒有被上一層混凝土覆蓋前，不應低于計算規定的溫度，最低不得低于2 ℃。對地上結構澆筑混凝土時，應在北風的迎風面設置圍擋，以防寒風襲擊導致砼失水過快，降低澆筑后的溫度。

1.4 混凝土的養護。

混凝土澆注后若受凍，則強度和耐久性會大打折扣。因此，要提高混凝土早期抗凍能力，就要合理選擇養護方法。常見的冬季混凝土養護方法有以下幾種。

（1）蓄熱法。

蓄熱法是利用原材料加熱和水泥水化熱的熱量，通過適當保溫延緩混凝土冷卻，使混凝土冷卻到0 ℃以前達到預期要求溫度的養護方法。這種方法比較簡單，不需要外加熱源，冬施費用較低廉，故在冬季施工時應優先選用。當日平均氣溫在-10 ℃，最低溫度不低于-15 ℃的期間，混凝土表面系數不大于5或地面以下結構都適宜采用蓄熱法施工。

（2）蒸汽養護法。

對于混凝土蒸汽養護法，適于表面系數較大、養護時間要求很短的混凝土澆塊。當氣溫降低，在防凍技術上有困難時，可以利用蒸汽養護新澆筑的混凝土。它既能加熱，又可供給一定的水分，使混凝土不致因蒸發過量而干燥脫水。此法是一種快速濕熱養護方法，但需要一套較復雜的工藝流程。

（3）暖棚法。

暖棚法是將被養護的構件或結構至于棚中，內部安設散熱器、熱風機或火爐等設備，作為熱源加熱空氣，使混凝土獲得正常的養護條件。

2 工程實例

2.1 工程概況

北方某城市某廣場商廈建筑面積43000 m，鋼筋混凝土框架結構，A區地上六層，B、C區地上各三層，樓板厚110 mm，柱子截面400 mm×400 mm～600 mm×600 mm，混凝土強度等級C25與C30。2009年5月破土動工，11月下旬進入冬季施工，用40 d時間完成建筑面積約20000 m，混凝土約5000 m3的冬季施工工程量。

施工期間收集了當地2008年的氣象資料，如表1所示，進入冬季施工現場測溫：11月下旬平均氣溫-4 ℃，日最低氣溫-10 ℃，12月平均氣溫-7 ℃，日最低氣溫-15 ℃，期間12月初下小雪一次，實測結果與給出的氣溫資料基本一致。

2.2 冬季施工技術措施

根據當地的氣象資料以及以往的施工經驗，采取以下的施工技術措施。

（1）A、B、C三區板式樓梯的混凝土由原設計的C25提高到C30，做到全部結構混凝土強度等級一致。

（2）采用硫鋁酸鹽快硬水泥及水泥生產廠家配套的ZB-2型防凍劑，河砂、碎石提前運入施工現場專用場地。

（3）混凝土采用現場攪拌泵送澆筑，混凝土泵的輸送管道用巖棉包裹保溫。A區采用木模板，B、C區采用組合式鋼模板，采用綜合蓄熱法施工養護。

（4）攪拌站工棚采取圍擋保溫，水加熱至40 ℃～50 ℃，水泥、砂、石子沒有預加熱，只是一般保溫，處于0 ℃～-3 ℃的負溫下，混凝土攪拌后的入模溫度控制在2 ℃～5 ℃。

（5）原材料投料前用熱水沖洗攪拌機預熱，清除骨料中的冰雪及凍塊，攪拌時間比常溫下延長，不少于3 min，澆筑混凝土時清除模板上的冰雪。

（6）實驗室根據3 d自熱條件養護與冰箱負溫條件（-15 ℃、-20 ℃），給出了施工配合比。施工中根據氣溫變化予以調整11月下旬平均氣溫-4 ℃，每立方米混凝土水泥用量360 kg，外加劑5.4 kg（水泥重量1.5%），12月份平均氣溫-7 ℃，水泥用量增加為380 kg，外加劑7.6 kg（水泥重量2%）。

（7）澆筑混凝土時，在樓層北側與東西兩側用篷布圍擋，防止寒風襲擊，避免降溫失水過快。

（8）混凝土澆筑抹平后，隨即鋪塑料薄膜保水保溫，終凝后再鋪草袋子保溫。

（9）邀請水0ihZURjlC0nbwgAetZpl0w==泥供應廠方派駐工地代表，為施工編制“硫鋁酸鹽水泥冬施技術要求”進行技術咨詢指導。

2.3 結果分析

（1）硫鋁酸鹽水泥屬于快硬早強水泥，3 d可確定強度。冬季施工前實驗室按試配的配合比制作150 mm×150 mm×150 mm的3 d標準養護立方體試塊，與施工時留置的同規格的立方體3 d標準養護試塊經測定強度均達到或超過設計強度標準值。

（2）施工中對強度進行了跟蹤監測，12月份混凝土澆筑后，7～8 d的同條件養護試塊與用回彈儀實測構件，其強度均能達到設計強度60%左右。

（3）2000年3月下旬復工前（平均氣溫4 ℃），對A、B、C各區混凝土進行全面回彈測定，均達到設計強度。

3 結語

混凝土在冬季施工時，極易產生系統通病，在施工過程中，從材料的選用、混合料的拌制、運輸澆筑至養護，每一道環節都必須引起足夠的重視，嚴格控制施工質量，嚴格執行相關的技術規范及標準，從而確保混凝土工程的整體質量。本文中的工程施工完成后，經質量監督部門的檢查驗收，混凝土工程的各項指標均為優良。施工效果良好，說明本工程冬季施工時所采取的措施是可行的，滿足了冬季混凝土施工的要求。

參考文獻

[1]徐有鄰，程志軍.混凝土結構工程施工質量驗收規范應用指南[M].北京：中國建筑工業出版，2006，72.

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